/
Author: Хинт Й.А.
Tags: химическая промышленность строительные материалы сырье материаловедение химические процессы
Year: 1962
Similar
Text
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ
СИЛИКАЛЬЦИТА УПСМ СНХ ЭССР
Рассылается по списку
.»... * 0037(H) -:•}
И.А.ХИНТ
ОСНОВЫ
ПРОИЗВОДСТВА
СИЛИКАЛЬЦИТНЫХ
ИЗДЕЛИЙ
(оглавление книги с 636 стр.)
rszz
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ,
АРХИТЕКТУРЕ И СТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ
Ленинград—1962 —Москва
2
Научный редактор—гшж. В. А. Кузытнов
Научно-исследовательский и проектный институт силикальцита рассмотрев
монографию лауреата Ленинской премии И. А. Хинта, считает ее ценным обобщающим
материалом в области развития теории и практики изготовления известково-песчаных
изделий. Автор использовал обширный литфатурный материал, отражающий
современный отечественный и зарубежный опыт этой отрасли промышленности
строительных материалов.
Особенно важное значение имеют новые теоретические положения автора по
образованию структуры известково-песчаных изделий и предложенный имдезинтегратор-
ный способ подготовки и обработки сырьевых материалов, при котором образуется
однородный высокопрочный монолит.
В монографии подробно обосновывается выбор рациональной технологии
изготовления различных видов известково-песчаных изделий, приводятся характеристики
оборудования и излагаются принципы технологии изготовления силикальцитных изделий
дезинтеграторным способом. Выявляются технико-экономические преимущества
известково-песчаных материалов, изготовляемых по новому методу, причем объясняются
причины получения изделий с высокими физико-механическими свойствами.
Приводится ряд новых, оригинальных методов лабораторных исследований, которые нашли
применение в Институте силикальцита и ряде лабораторий.
Выводы и предложения автор основывает на обширном экспериментальном
материале и опыте работы действующих предприятий.
Новые теоретические положения и многочисленные эксперименты, рассмотренные
в монографии, убедительно показывают основные достоинства дезинтеграторного
метода приготовления известково-песчаных смесей, а именно:
1) получение силикальцита с высокими физико-механическими и техническими
свойствами, позволяющими использовать его как в жилищном и промышленном, так и
в сельскохозяйственном, дорожном и гидротехническом строительстве;
2) возможность расширения сырьевой базы за счет использования сырья
пониженного качества, которое при других технологических схемах непригодно для
получения высококачественного искусственного камня:
3) простота и непрерывность технологического процесса обработки смеси,
позволяющие механизировать и автоматизировать производственные операции;
4) относительно небольшое количество и малая металлоемкость технологического
оборудования смесеприготовительных узлов, что дает возможность строить силикаль-
цитные заводы в более короткие сроки при меньших капитальных вложениях.
В монографии нашла отражение большая научно-исследовательская и
практическая деятельность автора и коллективов предшественников НИиПИ силикальцита —
бывших Опытного завода Управления промышленности строительных материалов
Совета народного хозяйства Эстонской ССР, Опорного пункта Проектно-конструкторской
конторы «Индустройпроект» АСиА СССР и сектора известково-песчаных материалов
Института строительства и строительных материалов Академии наук ЭССР, а также
коллективов некоторых действующих заводов и цехов, освоивших и
усовершенствовавших промышленный выпуск силикальцита и применение его в строительстве
Научно-исследовательский и проектный институт силикальцита считает, что
монография будет полезной для научных работников, инженфов-производственников,
проектировщиков и широкого крута работников промышленности строительных
материалов, работающих в области быстро развивающегося производства силикальцита.
В связи с изданием столь обширного труда по силикальциту впервые, Научно-
исследовательский и проектный институт силикальцита просит все замечания,
пожелания и данные практики производства известково-песчаных изделий, накопленные
читателями, направлять в наш адрес для использования при опубликовании последующих
трудов по производству и применению строительных деталей и изделий из
силикальцита.
Научно-технический Совет НИиП института силикальцита
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
С 1880 г., когда был изобретен способ автоклавного твердения из-
вестково-песчаных изделий, силикатный кирпич стал одним из самых
распространенных строительных материалов. Научные исследования и
производственные опыты, проведенные в последнее десятилетие,
показывают, что все виды материалов и конструкций, изготовлявшиеся
только из бетона, можно производить из песка и извести. В частности,
можно приготовлять так называемые силикальцитные изделия,
имеющие однородную структуру и высокие физико-технические
показатели.
В нашей стране действует свыше 40 силикальцитных заводов и
цехов, выпускающих разнообразную продукцию. Многочисленные
эксперименты позволили прийти к новым теоретическим положениям в
области образования структуры известково-песчаных изделий, по
существу близких к новой теории твердения цемента.
Данная работа посвящена основным вопросам производства
известково-песчаных изделий. В ней приведены существующие
теоретические точки зрения и результаты работ в этой области. Это вызвано
тем, что в вопросах изготовления известково-песчаных и, в
особенности, силикальцитных изделий до настоящего времени нет
общепринятых положений.
В книге рассматриваются вопросы производства только известково-
песчаных изделий. Теоретические и практические вопросы по другим
строительным материалам затрагиваются лишь в той мере, в какой это
необходимо для лучшего изучения технологии производства и физико-
технических свойств известковопесчаных изделий. В области помола
песка существует ошибочное мнение, что при производстве
силикальцитных изделий дезинтегратор можно заменить другими агрегатами,
например шаровой мельницей и вибромельницей; поэтому в книге
рассматривается специфика помола песка с помощью этих агрегатов и
приводится сравнение их с дезинтегратором.
По мнению автора работа содержит материал, необходимый для
правильной ориентации в решении главнейших вопросов технологии
известково-песчаных и, в особенности, силикальцитных изделий.
Работа раскрывает и основное структурное различие между силикатными
и силикальцитными изделиями.
4
Технология производства силикальцитных изделий в настоящее
время развивается довольно быстро. Исследования и
производственный опыт обогащаются новыми данными. Методика испытаний и
технологические приемы совершенствуются и становятся более точными.
Естественно, что в блюкайшие годы будут собраны новые материалы и
на основе их выдвинуты новые положения.
При составлении рукописи ценную помощь оказал коллектив
Таллинского опытного завода, в частности тт. А. Э. Кильксон, Л. С. Вана-
селья и X. А. Тоомель, которым автор приносит глубокую
благодарность.
5
ГЛАВА 1 . РАЗВИТИЕ ПРОИЗВОДСТВА
ИЗВЕСТКОВОПЕСЧАНЫХ ИЗДЕЛИИ
Известково-песчаные смеси в качестве строительных растворов
применялись еще в далеком прошлом. При исследовании пирамиды
Сахуре проф. Rathgen [1] обнаружил, что еще при ее постройке, более
4600 лет назад, использовали известковый раствор. На территории
Советского Союза также сохранились остатки построек более 1000-
летней давности, сложенных на известково-песчаном растворе. В
древних сооружениях большая часть извести под действием
содержащегося в воздухе углекислого газа вновь превратилась в известняк,
который плотно связывает зерна песка.
Практика показала, что такие «карбонизированные» известково-
песчаные растворы, наряду с высокой прочностью, обладают высокой
погодоустойчйвостью {Рис. 1).
Так как твердение известковых смесей на воздухе под действием
углекислого газа происходит очень медленно, в течение
Рис 1 В развалинах Тартуского собора (ЭССР, XIII в.). Вцдны разрушенные красные кирпичи,
между которыми сохранились прослойки известково-песчаного раствора
6
десятков и сотен лет, то уже в давние времена делались попытки
искусственно ускорить этот процесс.
В 1900 г. профессора Банков, Курдюмов и Чаев [2] получили в
России патент на изготовление известково-песчаного кирпича в камерах с
водяным паром и углекислым газом при нормальном давлении. По
мнению этих авторов, водяной пар применялся для гидратизации и
твердения гидравлической извести, а углекислый газ — для
карбонизации гидратной извести.
Приблизительно в то же время в Германии Meurer и Воппапп [3]
получили патент на карбонизацию известково-песчаного камня в
жидкости, насыщенной углекислым газом.
После первой мировой войны в некоторых капиталистических
странах производились промышленные опыты обработки известково-
песчаных смесей в специальных камерах, заполненных углекислым
газом. В 1950 г. в Москве на Краснопресненском, а также на некоторых
других заводах было организовано опытное изготовление
карбонизированных известково-песчаных изделий.
Для карбонизации 1 кг гидратной извести требуется около 300 л
углекислого газа, поэтому для полной карбонизации извести в сырец
большого объема и веса должно проникать значительное количество
газа. Прессуемый сырец имеет небольшие поры, через которые плохо
проходят газы. Процесс карбонизации извести даже в камерах,
полностью насыщенных углекислым газом, протекает в сроки,
неприемлемые для промышленного производства. Поры в литом или вибриро-
ванном сырце заполнены водой, и ускорить твердение таких изделии с
помощью углекислого газа очень сложно. Углекислый газ медленно
проникает и в пеноизделия, имеющие закрытые поры. По этим
причинам изготовление карбонизированных известково-песчаных изделий в
производственных условиях не нашло широкого применения.
Наряду с карбонизацией на воздухе и в камерах известны также
опыты ускорения твердения известково-песчаного камня иными
способами.
В 1880 г. был выдан патент доктору Michaelis'y [4] на запаривание в
автоклаве известково-песчаных изделий в течение 9 — 10 час. под
давлением пара около 8 ити.
Таким образом, уже тогда были решены главные вопросы
производства силикатного кирпича: выработана технология приготовления
смесей гашеной извести и песка, созданы формовочные прессы и
способ запаривания при относительно высоком давлении пара.
Изобретение Michaelis'a имело большое значение для развития
промышленности известково-песчаных изделий.
На первых заводах силикатного кирпича комовую известь
загружали в жестяные ящики.
Процесс гашения извести в автоклаве проходил
неудовлетворительно. Для приготовления смеси, не содержащей комков песка
7
и гашеной извести, в процесс смешения потребовалось включить
лопастный смеситель и бегуны. Таким путем получили поддающуюся
прессованию смесь и хорошее качество изделий.
В России первые пять заводов силикатного кирпича были
построены к 1899 г. [5].
Тогда наиболее сложным оказался процесс смешения извести и
песка Рекомендовалось замешивать известь в непрерывную струю
песка при помощи воздушной струи [6]. Смешение песка и извести в
вакууме предложил производить Schwarz [7]. На кирпичном заводе в
Цюрихе, работавшем на озерном мокром песке, было установлено, что
при замешивании молотой негашеной извести песок терял влагу и
высыхал. Это наблюдение привело к разработке силосного и барабанного
способов смешения.
Развитие промышленности силикатного кирпича проходило в
острой конкуренции с промышленностью, выпускающей красный кирпич.
В атмосфере конкуренции фабриканты глиняного кирпича
оперировали ложными данными о качестве силикатного кирпича. Отдельные
неудачи единичных предприятий приписывались всей отрасли
промышленности. Однако научные исследования и широкая производственная
практика постепенно рассеяли недоверие к новой отрасли
производства. После первой мировой войны силикатная промышленность
развивалась беспрепятственно. Но прошли еще десятилетия, пока
технология изготовления силикатного кирпича достигла современного уровня,
который, однако, не является наивысшим.
В России изготовление силикатного кирпича развивалось на базе
отечественных исследований. К ним относятся, прежде всего,
эксперименты 1900 — 1910 гг. Курдюмова, Байкова, Дементьева, Глазенап-
па.
Одним из наиболее интересных предложений повышения качества
силикатного кирпича является добавление в смесь молотого песка.
Современное производство крупноразмерных известково-песчаных
деталей базируется именно на этом предложении. Более детальное
изучение его привело к разработке дезинтеграторного способа и
изготовлению силикальцитных изделий.
В 1904 г. в России изучением молотого песка как добавки
занимался в Риге Глазенапп [8]. Годом позднее Cramer произвел заводские
испытания силикатного кирпича с добавкой молотого песка и нашел, что
она повышает прочность кирпича.
В 1907 г. по этому вопросу были опубликованы результаты опытов
американца Duenr'a [9]. Он размалывал песок вместе с негашеной
известью и рекомендовал заменять часть извести молотым песком. Один
завод силикатного кирпича, работавший на пережженной извести,
получая при запаривании большой процент кирпича-брака, последовал
рекомендации Duerr'a и стал очень тонко размалывать известь вместе с
песком. Несмотря на это, разрушение кирпича в автоклаве не
прекратилось. Позднее
8
многие американские и французские заводы для улучшения качества
силикатного кирпича продолжительное время брали в качестве добавки
молотый песок в количестве 15 — 40% [10]. Tischler [11] и Ernest [12]
показали, что добавление молотого песка сопровождается увеличением
количества находящейся в составе силикатного кирпича растворимой
окиси кремния. В своих исследованиях к тому же результату пришел
Leduc [13]. Однако вследствие высокой стоимости помола песка его
использование в качестве добавок постепенно сокращалось [14]. В
СССР вопросами добавок молотого песка первым детально занимался
проф. Некрасов [15]. Кварцевая мука не получила практического
применения при изготовлении кирпича ввиду высокой стоимости помола
песка [16]. Но существуют заводы силикатного кирпича, работающие
на базе искусственных песков полученных из раздробленных горных
пород [17].
Наряду с молотым песком применялись и другие добавки.
Пуццоланы, трассы и другие сырьевые материалы вулканического
происхождения были предложены НатЫосп'ом [18]. Уже в 1912 г.
рекомендовалось включать в смесь молотый обожженный глиняный кирпич — так
называемый кирпичный порошок [19]. Эти добавки повышали
прочность кирпича на сжатие. Приблизительно в то же время было
замечено, что добавление в силикатную массу природной необожженной
глины не оказывает вредного влияния на качество кирпича [20], если она
достаточно перемешана. Но хорошо смешать глину с силикатной
массой оказалось довольно трудно. Использование глины также вызывало
повышение процентного содержания извести в смеси. Некоторые
исследователи получили при добавлении глины отрицательные
результаты [21]. В Германии при выпуске силикатного кирпича не
рекомендовалось брать пески с содержанием глины свыше 2,5% [22], в СССР —
свыше 8% (ОСТ 5798). В 1916г. Мазуренко и Киракосянц [23] изучили
влияние запаривания каолино-известковых смесей и нашли, что из них
можно получить изделия с прочностью не ниже получаемой при
применении известково-песчаных смесей. Вопросом изготовления глино-
известкового кирпича первым в Советском Союзе занимался проф.
Будников [24]. Он разработал основы такого производства [25]. Работы
Будникова успешно продолжили Розенблитт [26], Яковлев [27], Хавкин
[28] и др. На композиции глины-извести-песка в последнее время
налажен выпуск строительных деталей в тресте Лисхимпромстрой [29], а
также за рубежом [30]. При этом песок берется молотый или
природный высококачественный тонкозернистый. Молотая глина, песок и
известь тщательно перемешиваются с водой, получаемый раствор
заливается в формы и запаривается.
Сделано немало предложений по повышению качества известково-
песчаных смесей применением добавок. Институт
9
Mellon'a в Америке пробовал включать в смесь тростниковый сахар по
2 — 4 г на каждый кирпич [31]. Это повышало прочность изделий на
несколько десятков процентов. Проф. Волженский предложил
добавлять в смесь натриевую и калиевую щелочи или соду для получения
при одинаковом давлении пара более высокой температуры
запаривания и более высокой прочности изделий [32]. РОСИИИМС
рекомендует добавку сульфата натрия [33], трепела, диатомита, золы, глинита,
порошка, приготовленного из брака силикатного кирпича, сульфитно-
спиртовой барды и т. п., как ускорителей и активизаторов процесса
твердения [34]. В тех же целях применяют гранулированный силикат
натрия [35] и другие вещества. Однако ни одно из этих предложений не
нашло широкого промышленного применения, так как все они связаны
с усложнением технологии и дополнительными расходами, не
оправдывающими получаемого эффекта.
Поскольку силикатный кирпич оказался значительно дешевле
глиняного и цементного, с начала XX в. было сделано много попыток
изготовления из известково-песчаньгх смесей различных видов
строительных деталей.
После первой мировой войны произведенными в Германии
опытами было доказано, что из обычной известково-песчанои смеси нельзя
получить черепицу хорошего качества [36]. Вопрос организации
'Производства качественной известково-песчанои черепицы оставался
нерешенным до появления дезинтеграторного способа приготовления
смесей [37]. В последнее время в СССР выпускалась также литая
силикатная черепица [38].
В Австрии в 1925 г. на заводе силикатного кирпича производились
лестничные ступени, трубы, плиты, кабельные блоки и надгробные
памятники из извести и песка [39] по следующей технологии: крупные
зерна просеянного песка размалывались в шаровой мельнице, мелкие
зерна употребляли без помола; в другой такой же мельнице
размалывали известь, которую, кроме того, сепарировали. Затем более мелкая
известь смешивалась с песком вначале в сухом виде, а затем с водой.
Далее смесь выдерживалась в силосе, где известь гасилась, и после
этого ее повторно перемешивали в лопастном смесителе и бегунах.
Изделия формовались на мощном гидравлическом прессе. В то же
время в США на некоторых заводах силикатного кирпича было начато
изготовление известково-песчаньгх блоков [40]. Фирмы Graude Brick
С° и Saginaw Brick C° выпускали блоки для фундаментов [41]. В
Канаде выпускались пустотелые известково-песчаные блоки [42]. Однако в
капиталистических странах крупные цементные тресты
препятствовали развитию производства известково-песчаных строительных
деталей. Технология известково-песчаньгх заводов того времени не
обеспечивала изделиям более высокого качества по сравнению с бетонными
изделиями, что также сдерживалоразвитие известково-песчанои
промышленности.
10
В СССР по инициативе проф. Некрасова и канд. техн. наук
Лапшина на московском заводе силикатного кирпича в 1930 — 1932 гг.,
наряду с известково-трепельным кирпичом, производили крупный литой
известково-песчаный камень и крупноразмерные блоки.
Изучением теории изготовления различных видов известковопесча-
ного камня занимался еще проф. Курдюмов [43]. Теоретические основы
запаривания крупноразмерных известково-песчаньгх изделий были
разработаны проф. Волженским. Опыты по производству пеносиликата
были начаты в СССР в 1932 г. инженерами Лапшиным и Новиковым
[44], продолжены инженерами Лессиг и Петровой в 1936 г. и Кудряше-
вым в 1940 — 1941 гг. В результате трест Южтяжстрой начал
выпускать пенобетон на вяжущем из извести и цемента. Еще до Великой
Отечественной войны 1941 — 1945 гг. Шварцзайд производил опыты
формования известково-песчаньгх деталей на центрифуге и достиг
высокой плотности изделий. В 1947 г. в Москве на Краснопресненском
заводе выпускались фасадные силикатные плиты [45], но затем
производство было прекращено. В 1952 г. Корнилович и Гулинова [46]
разработали технологию изготовления ячеистого известковопесчаного
материала — микропорита с применением большого количества воды при
формовании. Ее осуществили на одном из заводов в Запорожье. В тот
же период по инициативе инж. Красного Казанский завод силикатного
кирпича приступил к производству различных армированных
силикатных деталей [47]. Заводское изготовление известково-песчаньгх изделий
ведется в Орше, Харькове, Ленинграде, Волгограде, Калинине и других
городах.
Разработанная в 1949 —1950 гг. в Эстонской ССР новая технология
изготовления известково-песчаньгх изделий дезинтеграторным
способом позволила только из извести и песка освоить на Опытном заводе в
Таллине промышленный выпуск более 20 различных видов
крупноразмерных армированных и неармированньгх плотных и ячеистых деталей
и выпустить их в объеме более 35 тыс. м.
Сейчас в различных районах страны по этой технологии работают
заводы, которые ежегодно выпускают более 300 тыс, л/
крупноразмерных силикальцитньгх деталей для сборных домов.
II
ГЛАВА 2. СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Сырьевые материалы, применяемые для изготовления известково-
песчаных изделий (песок и известняк), по своему геологическому
составу относятся к осадочным породам.
2.1. Песок
2.1.1. Геологическое происхождение и распространение.
Среди песчаных пород различают разновидности: рыхлые (пески) и
цементированные (песчаники). Для изготовления известково-песчаных
изделий главное значение имеют рыхлые породы. И те, и другие
подразделяются на крупнозернистые (преобладание зерен 1 — 0,5 мм в
поперечнике), среднезернистые (0,5 — 0,25 мм) и мелкозернистые (0,25
— 0,1 мм). -Пески с преобладанием фракции зерен 1 — 5 мм следует
называть грубозернистыми. При выпуске известково-песчаных
изделий^ песчаным частицам можно причислить также зерна до 5 мм в
поперечнике. В каждой из этих разновидностей вес соответствующей
фракции должен превышать 50%.
Песчаные породы имеют разнообразный минералогический состав
и согласно классификации Швецова [48] подразделяются на
мономинеральные, олигомиктовые и полимиктовые разновидности. К
мономинеральным отложениям относятся кварцевые пески или песчаники,
сложенные почти целиком из зерен кварца (не менее 95%).
Химический состав кварцевых песков характеризуется значительным
содержанием двуокиси кремния, достигающим 95 — 99%. В олигомиктовых
песчаных породах преобладает кварц (75 — 95%), но имеется
значительная примесь других минералов (полевых шпатов, реже слюд).
Поэтому в них содержится значительно меньше двуокиси кремния (до
80%). К этой группе относятся полевошпатово-кварцевые песчаники,
содержащие до 25% зерен полевых шпатов или цветных минералов и
мелких обломков пород.
Полимиктовые песчаные отложения (граувакки, аркозы)
12
сложены из разных минералов (кварца, полевого шпата, цветных
минералов) и обломков пород. Они характеризуются наименьшим
содержанием кремнезема.
Песчаные отложения широко распространены среди древних
осадочных пород и составляют 15 — 20% их объема. Они образовывались
в самых разнообразных континентальных и морских условиях.
Наиболее четко выделяются прибрежные, донные, речные и эоловые
генетические разновидности песчаных пород. У прибрежных песков
зерна почти одинаковой величины, хорошо окатаны и имеют гладкую,
как бы полированную поверхность.
Морские и озерные донные пески отличаются от прибрежных
мелкозернистостью и большими примесями алевритовых и глинистых
частиц.
Донные пески озер и морей различаются между собой главным
образом по характеру органических остатков. Речные пески имеют
обычно угловатую форму; по сравнению с донными и в особенности с
прибрежными, они содержат больше примесей. В эоловые пески, как
правило, перерабатываются ветром пески водного происхождения. Они
полностью лишены примеси глинистых и гравийных частиц и по
однородности состава выделяются среди песчаных толщ другого
происхождения. Особенностью эоловьгх песков является также хорошая
округленность даже мелких зерен (0,25 мм) и наличие раздробленных зерен с
матовой шероховатой поверхностью. Эти признаки обусловлены
энергичными столкновениями переносимых зерен в воздухе. Значительно
реже встречаются элювиальные пески, оставшиеся почти на месте
разрушения материнских горных пород. Зерна элювиальных песков имеют
остроугольную форму, в таких песках нередко присутствует смесь
глинистых частиц и сильно выветренных мутных зерен полевых шпатов
или цветных минералов.
В областях распространения ледниковых отложений часто
встречаются флювиогляциальные пески. Они характеризуются примесью
гравия и линзообразным залеганием различных их разновидностей.
2.1.2 Оценка песков как сырья для изготовления известково-песчаных
изделий.
При обычной технологии производства силикатного кирпича
химический, минералогический и зерновой состав песка, а также
геометрическая форма зерен и свойства их поверхности имеют большое
значение. В производстве же силикатного кирпича и силикальцитных
изделий дезинтеграторным способом, где зерна получают новый генезис,
определяемый конструкцией машины, влияние этих факторов
незначительно.
13
Уже в начальном периоде организации производства
силикатного кирпича было замечено, что чем выше процент Si02 в песке, тем
большей прочности кирпич можно получать из него [49]. Поэтому
возникло требование иметь песок с содержанием Si02 не менее 90% [50].
Но известно также, что пески с невысоким содержанием Si02 могут
давать силикатный кирпич достаточной прочности [51,52].
Улучшается ли качество кирпича от присутствия глины в песке? По
этому вопросу в литературе имеются данные в пользу примеси глины
[53 — 55] и примеры ее отрицательного влияния на прочность. Даются
даже рекомендации по промывке песка для удаления из него глины
[56]. Содержание свыше 8% глины в песке считалось недопустимым
для изготовления силикатного кирпича (ОСТ 5798). Было установлено,
что наличие гипса в песке отрицательно сказывается на прочности [57].
Вместо песка успешно применялись также шлаки с различным
содержанием Si02 [58 — 60]. Органические примеси в песке, например
гумус, оказывают вредное влияние на качество изделий [61], присутствие
же NaOH и Na2C03 значительно повышает их прочность. В литературе
нет детальных сведений, какое количество примесей неблагоприятно
сказывается на качестве проД)кции. Не имеется инструкции,
указывающих на точное определение органических примесей в песке; то же
можно сказать и о минералогическом составе песка. Опыты Henglein'a
и Rehter'a показали, что смеси материалов, содержащих активную Si02
(трепел, гель кремнезема и кристобалит), с известью дают меньшую
прочность на сжатие, чем известково-кварцевые смеси. К сожалению,
опыты производились с образцами различной плотности, что
затрудняло сравнение результатов. Однако существуют и противоположные
утверждения. Есть указания о важном значении минералогического
состава песка [62], но еще не установлено, в какой мере различные
минералогические составляющие оказывают воздействие на прочность и
другие свойства изделии. Отмечается, что незначительное содержание
полевого шпата благоприятно влияет на процесс твердения, а
содержание слюды вредно, известняк в небольшом количестве не опасен, а
поваренная и другие хлористые соли отрицательно отражаются на
прочности и т. д. В литературе встречаются данные о достаточной
прочности изделий, полученных из песков, содержащих до 30% СаСОз [63].
Образцы удовлетворительной прочности получены и из песков с
высоким содержанием полевого шпата [64], но их морозостойкость была
низкой. Все ученые подтверждают положительное влияние молотого
песка, но его широкому применению в качестве добавки
препятствовала относительно высокая стоимость помола. Опыт показывает, что из
тонкозернистого песка легче изготовлять силикатный кирпич высокого
качества, чем из песка крупнозернистого [65,66]. На
14
гранулометрический состав песка, применяемого для изготовления
силикатного кирпича, имелись нормативы (ОСТ 5798). Henglein и Reitter
произвели исследования, устанавливающие влияние зернового состава
песка на свойства известково-песчаных изделий. Путем смешения
отдельных фракций они получали пески различных зерновых составов,
смешивали их с 6,6% СаО, формовали из них образцы под давлением
200 сипи и запаривали их в течение 8 час под давлением 8 ити.
Мелкой фракции зерен диаметром 0,1 мм они добивались помолом песка..
Испытание на сжатие образцов, изготовленных из различных песков,
позволило установить, что чем больше в песке зерен диаметром 0.1 мм,
тем большую прочность имеют изделия при равном объемном весе;
слишком большое количество мелких частиц в песке ухудшает фор-
муемость, снижая плотность и прочность деталей.
В последнее время замечено, что и форма зерен влияет на
образование структуры изделия и на его качество [67]. Песок с зернами круглой
формы и гладкой поверхностью дает меньшую прочность.
Некоторые заводы силикатного кирпича используют искусственные
пески. В 1928 г. в США такой завод был построен фирмой Buckau [68].
В Швейцарии работают фабрики, применяющие пески, получаемые от
помола природного камня. Если в бетонных работах искусственный
песок не во всех случаях дает положительный результат [69], то в
производстве силикатного» кирпича он всегда значительно лучше
природного.
В настоящее время отсутствует общепринятый метод определения
качества песка по химическому, минералогическому и прочим
показателям. Единственной оценкой пригодности песка являются
соответствующие технологические испытания известково-песчаных изделий
[70]. Более детальные исследования качества различных песков для
силикатного кирпича и влияния различных добавок на его качество были
произведены Reitter'oM и Henglein'oM. Но. к сожалению, у них образцы
формовались под постоянным давлением и в зависимости от свойств
песка и количества добавок имели различный объемный вес (1,1 — 2,1
г/см3) у что затрудняло сравнение и оценку результатовиспытаний.
Выводы же авторов оказались действительными лишь в условиях
данного опыта.
Для нахождения зависимости между генезисом и качеством песка,
пользуясь диаграммой, разработанной Рухиным [71], мы произвели
некоторые исследования. Чтобы выяснить генезис песков, Рухин
применил гранулометрический метод. Он установил, что численный средний
диаметр зерен и стандартное отклонение, называемое им
коэффициентом сортировки, являются показателями, зависящими от генетических
условий, а их изу-
15
caidt)
Рис 2. Диаграмма проф. Рухина:
I — поле речных песков; II—то же, прибрежных; III—то же, донных; IV—то же, эоловых;
in(rft) —средний числовой диаметр зерен; o„(rf')—стандартное отклонение.
чение и совместное рассмотрение позволяют выяснить условия
генезиса песков. Рухин, изучив пески по их гранулометрическому составу,
определил, что пески одного и того же генезиса размещаются на
диафамме зависимости среднего диаметра зерен и коэффициента
сортировки на одном и том же поле. При этом четко определились поля,
соответствующие четырем видам динамических условий образования
осадочных песков (Рис. 2).
I. Поле речных песков или, точнее, песков, оставленных при
поступательном движении воды.
В верхнюю часть этого поля попадают главным образом береговые
отложения.
II. Поле прибрежных песков или песков пляжа, точнее, песков,
возникших при сильных колебательных движениях воды.
III. Поле донных (озерных или морских) песков, выделение
которых происходило при слабых колебательных движениях воды.
IV. Поле эоловых песков, отложенных при поступательном
движении воздуха
Эти пески характеризуются сравнительно высокими
коэффициентами сортировки.
Рухин отмечает: «В пределах диафамм резко выделяются поле
песков, отложенных при поступательном движении среды отложения, и
поле песков, отлагающихся при колебательных движениях среды...».
На диафамме Рухина фаница поля IГ прибрежных песков проходит
через точки 1,2,3 и 4, координаты которых указаны на диафамме.
Линия, проведенная через
16
точки / и 2, является границей между полем II типичных пля.жевых
песков, отложенных при сильных колебательных движениях воды, и
полем песков, образованных вероятно, в сходных динамических
условиях, но на значительном расстоянии от береговой линии. Это субполе
граничит с полем III донных песков и отделяется от него пунктирной
линией, проведенной через точки 2 и 5. Верхняя граница поля III
донных песков проходит через точки 5,2 и 3, а правая через точки 3,6 и 7.
Левая граница поля I речных песков пересекает точки 7, 6, 3 и 4, а
правая— точки 5,9 и 10.
Эта же линия является одновременно границей поля IV эоловых
песков.
На диаграмме нанесены также границы "поля недостоверности".
Рухин указывает, что «... в пределах этого поля является
нецелесообразным анализ характера группировки точек, соответствующих
образцам, собранным из какого-либо слоя песка для определения
характера переотложения. Кроме того, следует относиться также с
осторожностью и к определению по гранулометрическому составу
динамической обстановки отложения древних песков, если они представлены
точками, расположенными в пределах поля недостоверности».
В Таллине на Опытном заводе Управления промышленности
строительных материалов совнархоза Эстонской ССР годность песка
для различных видов силикальцитных изделий определяется по
разработанному нами методу. Исследуемый песок и
Рис. 3.11есок карьера завода «Кварц» (увеличение в 50 раз)
17
песок карьера завода «Кварц» (эталонный) (Рис 3) пропускаются с
гашеной известью через лабораторный дезинтегратор при одном и том
же числе оборотов корзин. Количество извести в обоих случаях
берется из расчета 2,2 г СаО на каждый квадратный метр поверхности
дезинтегрированного песка. Из смесей прессуются цилиндрические
образцы до одного и того же объемного веса сухого вещества, равного
1,8 г/см (см. IV гл.). Затем все образцы запариваются в одном
автоклаве в течение 8 час. под давлением пара 10 ити. После запаривания
определяют прочность образцов на сжатие. Производят также ситовый
анализ исследуемого песка, определяют его удельную поверхность по
разработанной нами методике (см. гл. XI), удельный вес, содержание
глины и пылевидных частиц, содержание гумуса по ГОСТ 8735-58 и
общее содержание Si02. После дезинтегрирования находят удельную
поверхность песка и смеси тоже по разработанному нами методу (см.
гл. XI). При формовании образцов до объемного веса 1,8 г/см
регистрируется формовочное давление.
Оценка пригодности песка для силикальцитных изделий
базируется на сравнении прочности на сжатие образцов из исследуемого песка
и песка карьера завода «Кварц».
По разработанной нами методике, на основании показателей
удельной поверхности песка в дезинтегрированной смеси, ее
активности, плотности образца и режима запаривания определяют так
называемую стандартную прочность образцов. В испытаниях, проводимых
Опытным заводом, за стандартную прочность принимают прочность
на сжатие образцов, изготовленных из песка карьера завода «Кварц».
Отношение прочности образцов из исследуемых песков к стандартной
прочности служит индексом качества исследуемого песка, который
выражается в процентах. Чем выше индекс качества, тем больше
пригоден песок для известково-песчаных изделий. Однако это не означает,
что силикальцитные изделия достаточной прочности невозможно
изготовлять из песков с небольшим индексом качества. Низкий индекс
качества наблюдается у природных мелкозернистых песков.
Такие пески дают изделия более низкой прочности, чем пески
карьера завода «Кварц», обработанные до той же удельной поверхности в
дезинтеграторе. Известково-песчаные образцы из песка карьера завода
«Кварц», получившего в дезинтеграторе высокую дисперсность, дают
прочность на сжатие до 2500 кг/сл^, поэтому пески других
месторождений, имеющие индекс качества даже ниже 30%, оказались годными
для силикальцитных изделий.
На диаграмме проф. Рухина нами нанесены 93 пробы песка
различных месторождений СССР (Рис. 4). Для этого по данным
18
ситовых анализов предварительно вычисляли гранулометрические
коэффициенты.
£a(dt)
0,30
О 005 010 , .015 .020
£1(23)' 80(49)' 90(17)' 11Ц2) ' 109(2)
.0.25
030 0,35
~ 6a(dt)
Рис 4. Расположение на диаграмме проф. Рухина проб песков различных месторождений; точки—пробы
песков; римские цифры—поля песков; числа у римских цифр: первые—средние индексы качества; в
скобках —количество проб песков, расположенных на данном поле, по которым подсчитан средний индекс
качества
Средниfi числовой диаметр зерен песка [£«• (d/)]
определялся по формуле
-°ш = -Sf • о>
а стандартное отклонение \'М (dt)\ (коэффициент
сортировки) — по формуле
in(rfr)
/Л —
v|rf„ .1'ям,)|*л.
— "и i
Гя" («.',), (2)
где dn— средний диаметр зерен песка фракции;
п- — количество зерен со средним диаметром dt; в 1 г песка
ifiminii rhn^viinu
В каждой фракции средний диаметр зерен определялся как
среднегеометрическое значение диаметров отверстий двух смежных сит:
большего, через которое зерна проходят, и меньшего, через которое
они не проходят.
19
Например, у фракции 3,2 — 1,6 мм средний геометрический диа-
диаметр зерен
(1= \%2 ■ 1,6 ~ 2,26 мм.
Если принять, что удельный вес песка равен 2,65 г/см, зерна
имеют шарообразную форму и их диаметр — средний диаметр зерен
фракции, нетрудно подсчитать число зерен в 1 г фракции.
Например, по фракции со средним диаметром зерен 2,26 мм
получаем:
1000- С сп
^ 52 шт.
2,1)5 п - 2.26
Зная по ситовому анализу количество данной фракции в песке в
весовых процентах, можно найти число (т) зерен песка фракции в 1 г
песка. Рассчитав все фракции по формулам (1) и (2), находим
гранулометрические коэффициенты.
В табл. 1 приведены данные ситового анализа и отдельных
результатов, вычисленных по формулам (1) и (2) для песка П-77, присланного
на исследование Опытному заводу. Размеры фракции соответствуют
набору сит, применявшихся на заводе.
Используя данные табл. 1, получаем:
YLa{d,) = J?,00_== 0,128;
v 141000
Щф) = ;ИЗ° —0,128s = 0,0763.
v ' 141000
Необходимо отметить, что средний числовой диаметр зерен и
стандартное отклонение не зависят от удельного веса песка, если он
одинаков во всех фракциях.
На Рис. 4 видно, что на поле эоловых песков IV попал один песок,
индекс качества которого равен 143% (П-32, см. приложение), на поле
речных песков 1 имеется четыре песка со средним индексом 98% и т. д.
По оси средних числовых диаметров зерен [£a(dt)] и по оси
стандартных отклонений \'.u(dt)} в промежутках 0 — 0,05; 0,05 — 0,1; 0,1
— 0.15; 0.15 — 0.2; 0.2 — 0,25 отмечены средние индексы качества и
число песков в скобках. Из этих данных следует, что средний индекс
качества уменьшается с уменьшением среднего диаметра зерен и
стандартного отклонения. Можно сделать вывод, что более мелкие и одно-
зернистые пески в природном состоянии имеют более низкие индексы
качества.
Для выяснения, как дезинтеграторный помол изменяет
расположение песков на диаграмме Рухина, были произведены опыты с
подсушенными пробами природных песков, обработанных различными
способами (табл. 2).
Таблица 1
Размеры
фракции,
мм
наибольшие
3,2
1,6
0.85
0,6
0,42
0,315
0,2
0,15
0,105
наименьшие
1,0
0,85
0,6
0,42
0,315
0.2
0,15
0,105
0,05
Срелгшй.
диаметр
зерен
фракции,
мм
«У
2,20
1.17
0,714
0,502
0,334
0,251
0,!7^
0.126
0,0725
Количество
зерен в 1 г
фракции прн
dti зёрен, шт.
62
455
1 980
о 700
15 000
45 600
138 700
364 900
1895000
Содержание '
фракции
в %
(по весу).
Песок 11-77
0,2
9 •)
2.8
10,3
17
41,2
1R
6,1
3,9
Количество
зерен фракции
в \г песка, шт.
0,1
10
55
587
2 550
18 800
22 200
23 400
73 900
dtiiii
0,2
12
30
2t>5
928
4720
3840
2950
5360
4
1
5,11
1,37 |
|
(',51 |
0.252 i
i
0.132 1
f
0,06,°, '
I
0,0299 !
0,0159 I
t
0,00526 I
I
Jl
dUni
0,5
13
28
148
337
1180
664
372
389
Итого
100
141 000
18100
3130
21
Рис. 5. Схема опытного дезинтегратора
Схема опытного дезинтегратора показана на Рис. 5.
Песок карьера «Рахумяэ» использовался заводом «Кварц» в
качестве добавки к песку своего карьера. Расположение песков на диаграмме
Рухина показано на Рис. 6. Песок карьера завода «Кварц» (Ьш) и
карьера завода «Силикат» (LIV) распола-
Таблица2
j Обо.ша-
Место отбора пробы | чешю
II СИОСОО ОбрЯООГКН ' Иpi.Ol.1
: м-, г на
Помольнып механизм
()оскша-
чеиие
обработанной
части
про'>ы
песка
Карьер завода -Кварц»
То же. обработанная в
днсмсмСратре
То ас. обработанная дна
раза н днсмемораторе .
Карьер завода <-Квари*
То же , .
Карьер завода ■'OutiKai
Карьер завода «Кварк» .
Карьер «1':1\умя'*~
Карьер завощ ^С.п.шьатч
h
»\
/-:■
''V.
Лиемембратор при двух
врашающнхен и двух
неподвижных кругах
на.м.цсв . .
Опыт Hbiii дезинтегратор
с числом оборотов
корят 950 в мин. . . .
То же
То же ... . .
Опыт iiuii дезинтегратор
с чистом оборотов кор
inn l-i50 в мин. . .
Го же . . .
То же
1>\
D
П
«I.
D
VI
«V.I
22
гаются на поле I. После их пропуска через дезинтегратор
гранулометрия песков изменяется, и они попадают на край поля II.
Геологические исследования показали, что пески заводов «Кварц» и «Силикат»
относятся к ледниковым образованиям и нанесены сюда течением рек,
стекавших с тающих ледников. Песок карьера «Рахумяэ» (Lyi) и
сыпучий песок поверхностного слоя с примесью глины из карьера завода
«Силикат» (Lyn) генезис которых неясен, после пропуска через
дезинтегратор также дают пески новой группы.
Представляет интерес изменение на диаграмме положения песков,
обработанных в дисмембраторе. Первый пропуск песка через дисмем-
братор приближает его к границам полей I и II, второй смещает на край
поля II; песок, пропущенный в третий
О DOS 01 0,15 02 025 0,3 0,35 Ц4
6а (eft)
Рис. 6 Расположение песков на диаграмме проф. Рухина до и после помола их в дезинтеграторе и
дисмембраторе
23
раз, размещается на поле прибрежных песков. Очевидно,
дальнейшая обработка песка в дисмембраторе приблизила бы его к пескам Dn,
Dm и Dv, обработанным в опытном дезинтеграторе.
Как видно из Рис. 6, пески карьера завода «Кварц» после помола в
дезинтеграторе располагаются на диаграмме Рухина в области, индекс
качества которой относительно невысок. В действительности, индекс
качества этих песков 100%. Это подтверждает, что молотые пески
обладают особым качеством, не свойственным природному песку. Далее
видно, что пески карьеров заводов «Кварц» и «Силикат» (Ьш и LIV ),
имеющие различный гранулометрический состав, после пропуска через
один и тот же дезинтегратор 950 об/мин оказываются на диаграмме
сравнительно близко один к другому. Пески (Lv, Lvi и Lyn) карьеров
заводов «Кварц» и «Силикат» и карьера «Рахумяэ» после пропуска через
дезинтегратор 1450 об/мин сосредоточиваются на диаграмме в другом
месте, но на близком расстоянии один от другого. Это явление
подтверждается также статистическим материалом многочисленных
определений пригодности различных песков, произведенных на Опытном
заводе (см. табл. 6), показавших, что пропуск различных по качеству
песков через один и тот же дезинтегратор делает их сходными между
собой для производства известково-песчаных изделий.
В 1949 — 1951 гг., выполняя исследовательские работы по
обработке песка в дезинтеграторе, мы выяснили, что и характер
поверхности песка существенно влияет на прочность изделий.
Природные и обработанные в дезинтеграторе пески (см. табл. 2)
просеивались на фракции (табл. 3).
Таблица3
Ивер-
стии
СНГ,
ми
Обозначение песка
I
2
1.3
1
0,6
0.5
0 3
0,25
0,15
O.i
0.1
Всего
100
,'•1
.15
,47
I
,8
;v_>
,15
,=«
.0-1
05
D
А,
'III
Остаток на сите, %
0,00
2,02
1,57
1,61
21.55
0.9
-16,27
13,82
5,0.8
1,79
2.3
100
0,06
1,48
__
1,78
—
17,05
—
62,3
13,61
2,34
1,38
10J |
0,06
.
0.26
—
15,14
,^),69
13.24 |
5,35 i
6.26 !
100
1
5
.)
5
21
14
38,
6
4,
0,
о,
100
,88
,58
,51
,06
.16
,4
.21
,37
,54
,29
Г)
Ш
0,61
1.4
0,8!
1,4
12.61
8,92
40,9
10,36
10,69
5,37
6.9
100
'IV
6,5
10,95
2.34
8,4
15,57
7,1 1
27,28
9,31
8,83
2/9
0.76
А
100
1,01
2,79
1.28
'.) I
lT?2
7,9
34.52
13.26
12.32
6,66
6,03
100
24
Из полученных фракций составлялись искусственные пески (смеси),
Таблица4
I М*Р ) ПН>1 it ! t»il|U> 1- •
ного или 1л\*ннтч'г;.||- j-
Jintt.HIHOfi) (КЧ K.I Н
■*;)n;ip. пиые
мири *цы
я,'
/>„
л
111
/>
IV
1.8 J
1,81
1,91
1,84
! ,93
1.ч5
1.9
Ms
|.<1,г.
!()•_>,] i
• кн,з[:
: 7i*i
191,?;;
i 111 te F
Обрлщы нз искусственно соскшленнмх иескоп
запаренные образны
п
»„
п.
Of
П,
и„
п
А.
-111
п
IV
/>,
IV
2П.Ш /.
.■I
IV
-111
/Л,
-IV
I)
IV
с а
1,«(>
1.89
1,84
!,8!)
1,81)
1,92
1.91
Р5
££8Г
109
Ш.2
III.Г)
13.3,2
/!).()
138, I
123 J
!56,f)
+ 14,5
— 15,2
4- 9,3
-23,3
+ю,е
-38,1
+ 10,8
- 34.8
точно соответствующие по количеству и диаметрам зерен испытывав-
шимся природным и дезинтегрированным пескам. Например, зерновой
состав песка L/ подбирали из фракций песка D i и зерновой состав
песка D 1 — из фракций песка L/. Таким образом, были составлены 2X8 =
16 различных песков. Затем пробу каждого песка весом 2,4 кг
смешивали с гашеной в порошок известью; активность смеси доводили до
6,5% СаО. Хорошо перемешав и увлажнив смесь до 6%, образцы
цилиндрической формы прессовали под давлением 200 сап. После
запаривания в промышленном автоклаве завода «Кварц» определяли пределы
прочности образцов на сжатие. Результаты исследований приводятся в
табл. 4.
В работе [37] показано, что площадь поверхности зерен песка в
навеске (например, в I г) фракции дезинтегрированного песка несколько
больше, чем в такой же навеске аналогичной фракции природного
песка.
Сравнение поверхности исследуемых песков с изменением
прочности на сжатие рассматривается в табл. 5.
Из табл. 5 видно, что площадь поверхности зерен в искусственных
песках, составленных из дезинтегрированных песков по
гранулометрическому составу природных, имеет прирост до 6% в сравнении с
природными песками, прочность же на сжатие дает прирост до 40%
(38,1%).
25
Природные пески и искусственные, составлен*
ние из зерен де;*инт*трнро»<1Нных песков той
же гманудомегрим
-раншшаемие пески
1-х
1-й
'->»
/,v
//
'V.
'>'.! :
"iv |
изменение
1
поверх- !
прочности, НОСТИ,
* 1 %
3,1
3.9
1.5
5.2
14,5
9,3
10,9
10.8
Таблица 5
Лезинтегрирочанкые пески и исьуссп енпые,
соскшленнь-е из '-ерей прирешых песков той
же гранулометрии
сравниваемые пески
Щ
А.
щ
/),■
in
L\
'-in
/'
изменение
поверхности,
%
3.1 '
4,5
1,6
5,8
прочности.
15,2
23,3
38,1
31,8
Природные пески различных месторождений, имеющие
одинаковый гранулометрический состав, дают различную прочность известко-
во-песчаных изделий. Это подтверждается результатами исследований,
произведенных на Опытном заводе. Образцы, изготовленные в равных
условиях из отличных друг от друга природных песков сравнительно
одинаковой дисперсности, показали различные прочности (табл. 6).
Таблица 6
Организации, приславшие
пески, или мгетсрождения
песксв
Кольский полуостров . . .
Варламово, СЦИС . . .
Сочи, карьер «Веселый» .
Горький, трест Стройгаз
Сочи, карьер «Туапсе»
Грозный, трест
Гипрогрозпефть . . .
Кольский полуостров, Ти-
таиское месторождение .
Туркменская ССР, Челеи-
ское месторождение . .
Грозный, трест
Гипрогрозпефть ....
Туркменская ССР, Челен-
екое месторождение . .
Молдавская ССР,
Кишиневское месторождение . .
!
Содср-
; знание
' SiOs,
: %
1
1 72,6
1 71,7
—
I
(
j
94.8
73,3
65,1
96.4
67,1
—
I
Удельная
поверхность
1
природного песка,
1 си'/г
53
' 84 ;
61 !
179 :
166 !
1
195 I
393 '
334 '
i
236 !
i
550 |
j
750 ]
Прочность
образцов
на сжатие
прн актив-
ностн смеси 8% СаО
объемном
весе 1,8 г (см'
и обработке смеси
перемешивание
ручное
22
65
82
131
230
348
142
192
395
248
205 |
i
! в дезинте-
| граторе с
1 небольшим
размольным
эффектом
161
180
148
340
415
560
240
325
615
390
590
i
Прирост
прочности
образцов
на сжатие-
после
интегрирования,
%
630
180
80
160
80
61
69
69
56
57
190
26
Данные табл. 6 показывают, что образцы, изготовленные в равных
условиях из разных песков, по прочности отличаются друг от друга в
18 раз (395 :22). После обработки этих песков в дезинтеграторе разница
в прочности образцов снижается до 3,8 раз (615: 161). В приложении
приведены основные показатели 190 различных песков,
исследовавшихся на Опытном заводе.
2.13. Зависимость индекса качества песка от некоторых его показателей.
Ниже рассматриваются зависимости индексов качества песков,
приведенных в приложении, от некоторых факторов.
2.1.3.1 Зависимость индекса качества от содержания Si02 в песке.
Из данных приложения видно, что у •большинства песков
повышение содержания Si02 сопровождается увеличением индекса качества,
однако имеются и такие пески, которые при большом проценте S1O2
имеют низкий индекс качества.
Распределение песков по индексу качества и содержанию SiC>2,
приведенных в приложении, рассматривается в табл. 7.
Таблица7
Индекс
качества, %
> 100
80—100
50—80
<50
Итого
95
28
9
6
7
50
Число
95—90
17
19
8
9
53
песков с содержанием Si02, %
90—80
8
8
19
5
40
80-70
1
6
16
1
24
70
1
3
14
5
23
Итого
55
45
63
27
190
Из табл. 7 видно, что при всех процентных значениях содержания SiC>2 в
песке имеются пески, индекс качества которых выше, чем у песка завода
«Кварц» (100%). Общее количество таких песков составляет 29%. Пески с
индексом качества меньше 50% составляют 14%.
Средние показатели групп песков в зависимости от содержания в песке
Si02 приводятся в табл. 8.
В группе песков, содержащих SiO2<70%, среднее содержание кремнезема
составило 61,1%. В этой группе песок с наименьшим содержанием SiQ2 (22,6%)
имеет индекс качества всего лишь '9,3%. Это не природный песок (см.
приложение, П-29), а отход производства, оказавшийся единственным материалом,
непригодным для изготовления силикальцитных изделии из числа присланных
для испытания Опытному заводу.
Пески с большим средним процентом БЮг обладают и большим средним
индексом качества. Однако в приложении приво-
27
дятся пески с небольшим индексом качества при большом
количестве Si02 (П-27, П-73, П-96, П-108, П-110 и т.д.). Отсюда следует, что
Таблица 8
Содержа- коли- .
кие SiOa. i чссгно
% ' in оков ;
Содер- !It( 1.0KC
жанш; каче-
глины.! сгка.
^ 95
95—!)()
90—Кп
80—70
70
50
54
40
24
23
3,21
0.25
N,02
0,21
J 92.8
I К">.7
: 70
I 6\5
! о;'..6
Лктипность
c\iecn,
% СаО
9.6
12
12,7
12. t
I Предел |
| прочно- Формо-
1стп об- почнос
рпацоо
давлена пне
кг/см-
Удельная
поверхности песка,
см2/г
в
природном
состоянии
пос ю
дезнн-
тегрн-
роча-
Eimi
I
ttpii-
! рост
J удель-
I noli
j поиерх-
i 1IOCTH,
370
439
438
•Ь5
137
244
240
230
2i3
222
205
2<4
251 |
204 |
254 j
492
678
807
815
1035
149
176
293
361
473
одно только содержание Si02 еще не является критерием качества
песка. Все рассмотренные пески оказались годными для силикальцитнъгх
изделий достаточной прочности. Чтобы получать изделия большей
прочности из песка с малым индексом качества и малым процентом
S1O2, необходим более тонкий помол, что вызывает и больший расход
извести. Помол песка с небольшим содержанием Si02 сопровождается
ростом абсолютного и относительного значения удельной поверхности
в большей мере, чем у песка с высоким содержанием Si(D2.
2.13.2 Зависимость индекса качества от содержания глины.
При обычной технологии наличие глины в песке снижает прочность
изделий. Глина, находящаяся в песке в виде непрочных кусков, которые в обычных
смесительных агрегатах не размельчаются и не перемешиваются с известью,
ухудшает структуру изделий и снижает их прочность. Покрывая зерна песка
плотным равномерным слоем, который не удаляется в процессе подготовки
смеси, глина препятствует образованию в автоклаве прочного монолита из
зерен песка и извести.
В дезинтеграторе зерна песка раздробляются сильными ударами пальцев и
очищаются от глинистых пленок, а куски глины раздробляются и хорошо
перемешиваются с известью. Поэтому при дезинтеграторной обработке смесей
влияние глины на качество изделий совершенно иное, чем при приготовлении
смесей в обычных мешалках.
Количество глины в песках (см. приложение), определяемое по ГОСТ
8735-58, в 72 случаях превышало 5%. В табл. 9 приведены средние данные о
песках с различным содержанием глины.
Данные табл. 9 подтверждают возможность получения силикальцитньгх
изделий достаточной прочности из песков с высоким содержанием глины. При
этом следует повышать содержание извести в смеси, так как с увеличением
процента глины в песке
28
Таблица9
О.чоржа-
hlli1 IV.I1HI.I,
0 -5
5 10
10—1.".
15-20
20
K'liM-
песков
118
.45
19
10
8
Содер-
, MuiK.ie
• SiOs
Ч
86,9
8-1.9
80.4
91,6
81.7
1 Inлеке
качает па
о
92 6
72.5
Г. 1,8
.' 0,8
47,5
Лкт.ш-
НОСТ1.
смеси.
СаО
9,8
12,2
13.5
19,1
20
Предел
прочности
на
ежптис
образцов
AY
419
4 54
371
303
511
формо-
ьочное
ПИС
г-и-
223
217
253
278
314
Удельная
поверхность песка.
см'/г
— ,
„при-! ""0.™ :
родном; д™""- .
ш.и ! 1"';:1"
; пня
182 ! 556 |
233 | 809 !
311 • 1(<50 1
524 ! 1209 !
535 1 1270 ■
Прирост
удельной
иоперх-
ностн.
о/
.4
257
■,94
253
135
160
повышается его удельная поверхность в природном состоянии и после
дезинтегрирования.
В табл. 10 в числителе указаны прочности на сжатие образцов,
изготовленных из различных глинистых песков и глинистого песка завода
«Кварц» при различном содержании извести. Все смеси
обрабатывались в дезинтеграторе, а образцы формовались до объемного веса 1,8
г/см и запаривались в течение 8 час под давлением пара 10 ати; в
знаменателе приведено число стандартных циклов замораживаний —
оттаивании, выдержанных образцами до появления признаков
дефектов.
Пески, содержащие глину, при высоком содержании извести после
обработки в дезинтеграторе и уплотнении образцов до равной
плотности дают большую прочность на сжатие, чем пески без глины (табл.
10). Причины увеличения прочности на сжатие таких образцов
рассматриваются в гл. IV.
Таблица 10
Наименование
Песок карьера
завода «Кварц»
Глинистый песок
i<api,upa завоча
«Кварц» . .
Песок Укрнром-
гс'о.чпроекта
11-170 . . .
П-141 . . .
П 1 14 . . .
! , 3*:
1 * р 2
1 :-',•>
28,2
52,6
45,8
318/27
279/35
287/33
46724
456/43
Содержание СаО в смеси, %
417/13
546/27
488<33
610/32
765/34
20
7\
265/27 199/11 146/11
713/11 550/9 408/11
817/27 87К/6 917/6
720/32 765/28 186/24
784/34 746/27 i 840/20
28
554/24
635/20
29
В табл. 11 приведены средние формовочные давления в кг/см2,
примененные при прессовании образцов, указанных в табл. 10 до одного и того же
объемного веса — 1,8 г/ci/. Формование образцов производилось при
оптимальных формовочных влажностях, колебавшихся от 6 до 15% в зависимости
от активности смеси и содержания глины.
Таблица 11
Наименование
а ж
9-5
Формовочное давление, кЩсм*, при
содержании СаО в смеси, %
12
16
I
'20
24 .
28
Песик карьера за-
Hoiii «Кварц»
Глинистый песок
карьера завода
•'Кварц» . . . .
Песок Укрнром-
гео.чпроскта
П-170 . . . .
11-141 . . . .
П-144 . . . .
12,5
28.2
32,0
■15.8
180
3(Ю
125
210
280
210
350
135
490
290
240' 255
350 ! 350
170 ■ 240
490 ! 550
490 : 530
360
270
230
780
530
980
920
Из табл. 11 следует, что смеси высокой активности с большим количеством
глины требуют более высоких давлений для формования образцов. Но встречаются
отдельные смеси с высоким содержанием глины в песке, уплотняемые при
относительно невысоком формовочном давлении (П-170).
Таблица 12
Активность смеси
Нанменопание и
характеристика
песка
Содержание
глины
в
песке, %
л % СаО
8 % СаО
17 % СаО
Перемешивание
прочность
формо-
ночпое
дапле- С)"ка.
ние. i тпе>
кг/см' ■ кг/с_„г
фор мо-
ночное
да >vie-,
ние,
кг/см2 ,
прочность
на
сжатие,
кг/см2
прочность
формо-1
ночное!
дапле- |
пне, |
кг/см- ] Ke/c'Mi
сжатие,
I
Песок глинистый
П-138; удельная [
поверхность в ■
природном со-
понни.ч 025;
после
дезинтеграции 1090 см~1г .
33,8
Ручное i 353
7В ! 171
В де шн-
: тегра-
I торе
130 I 102
I
141
203
269
180
160
261
784
30
Исследования [37] показали, что тщательное ручное перемешивание
песка и извести в лабораторных условиях оказалось не хуже перемешивания в
обычных мешалках. В табл. 12 приводятся прочности образцов из глинистых
песков и извести, перемешанных вручную и обработанных в дезинтеграторе
при небольшом размольном эффекте. Образцы были отформованы до одного
объемного веса 1,8 г/см, при формовочной влажности 7% и запарены в
течение 8 час под давлением 10 ати.
Обработка глинистых песков с известью в дезинтеграторе существенно
улучшает формуемость смесей и увеличивает прочность на сжатие, что
подтверждается данными табл. 12.
Исследование и практический опыт позволяют сделать вывод,, что
глинистые пески, обработанные в дезинтеграторе, могут успешно применяться для
изготовления силикальцитных изделий.
2.1.3.3 Влияние органических примесей в песке.
Степень загрязнения песков органическими примесями определялась
методом окрашивания (колориметрическая проба) по ГОСТ 8735-58. Из числа
исследованных песков четыре дали цвет темнее эталона, их характеристика
приводится в табл. 13. Средний индекс качества песков с более темным, чем у
эталона, цветом (85%) выше общего среднего индекса остальных песков (81%).
Исследовано еще слишком мало песков с органическими примесями, чтобы
можно было сделать обобщение.
2.1.3.4 Зависимость качества песка от величины зерен.
Для того чтобы выяснить зависимость качества песка от величины зерен,
пески фуппировали по величине зерен. Крупнозфнистыми считались пески,
где свыше 50% зерен диаметром более 0,5 мм, мелкозернистыми, — в которых
более 50% зерен диаметром менее 0.25 мм. Пески, не входившие в эти фуппы.
считал исьсреднезернистым и.
^слошюс
обози 4-
•limine
пескч
Содержание
SiOj
Содрр-
/КЙНИе
глины
Индекс
к ню-
vMM
Актив-
HOCTIi
смеси.
':« ею
.hjM'fli-)-
i сти n,i
!СЖ!Ш!|'
; обрл I-
; ца
ное
дазле-
кг/см*
Удельная по-
нер^носп.
песка. см~/г
и
природном
C.'le П>-
Таблица 13
после
детм-
тегрк-
ров.-шш|[
Прирост
удельной
верхности,
14
I
11-35
11-17
II-К'.!)
11-2:52
В г р с ч-
11 С М
93.8
78,2
95
У7.-1
I
91,1
6,9
3,1
7,5
4J
86
107
84
1м
8.2
17
12
VIA
524
391)
737
277
483
19(i
159
245
C7
154
•63
402
197
167 ■■ 201
690
121
!()(!()
338
613
348
782
149
72
833
31
щ ,
m
i) , $
■ S> л* -
ft<c 7. Характер! 1ые зер| и песка: a—остраpai пibie; б угловатые: в—оката и 1ые: г—округлаi-
ные
Средние показатели испытаний образцов каждой группы песков
приводятся в табл. 14.
Наибольший средний индекс качества имеют среднезернистые
пески, а мелкозернистые — наименьший и требуют добавления
извести и более интенсивного уплотнения.
По ситовому анализу 97 песков, приведенных в приложении с № 1
по № 97, установлено их соответствие ОСТ 5798-13 (песок для
силикатного кирпича). Средние данные испытаний образцов по группам
этих песков указаны в табл. 15.
Средние показатели групп песков, соответствующих и не
соответствующих ОСТ, имеют близкие показатели по графам 4,5,6,7 и 8, а их
средние индексы качества оказались равными. Это показывает, что
гранулометрический состав песка, определяемый па ОСТ, для
производства силикальцитных изделий не имеет значения.
2.1.3.5 Зависимость качества песка от формы зерен.
Зерна песков бывают острогранные. угловатые, окатанные и
округленные (Рис. 7). Средние показатели испытаний песков,
сгруппированных по форме зерен (табл. 16), показывают, что пески с острогран-
ными зернами при дезинтегрировании размельчаются значительно
лучше песков с другой формой зерен. Средний индекс качества остро-
гранных песков наименьший, несмотря на относи-
32
£fc?
>a С cj
1-*= ,
U О * _-
о к ер
1Ш*
Л-fie =
— >>
<u a:
; ЗЁЗ
USO
о n a
■ пь^
1 ** E,
j u
M
. *- ~-
si!
= §g
! К J= о
C^O
(j
:o ~ to
t^^-iO
,— CN —
^•Oco
TTCNC
or- —•
— ♦— CO
V3
ill'
ее со со
en — to
<У: 04 Oi
CO "tf- "tf-
CNCNCn
О О CN
Ш»
- D
.' as
Ш
p-
3 2°
s|
Предел
прочност
на сжатн
кг/см1
illl
о о 5*Г
©»g«
ч
• м
19
S^jfi
ч в>
Я £
СО
оГ
1--
о
-?
ю
со
CvJ
^
Iff
эо
ч^
оГ
|-~-
СО
<м
1/Э
CN
00
со
Ь|
tz -
а
№ Ж
« к
|S
дел
>. 1
i
!
I
я
ч
5
после
тегрирования
1
с
(0
О к
а о
н К
Ǥ
к
§§
&о
о
1
о
о
о
о го
Ш
33
eg;
О CN l.*3 rf
— to о ■^**
t-»*D COCO
смоюго
— .'JO 1Л u"3
Ш
Egg
Ш
Я!1
СП СО OO
— *? OS СГ.
CN CI CMOI
I
61
en to rt* со
dio-o'
to to l-o
*t <o_oo r-.
CNto'-чЗ- CO*"
СП CO- CT> C7)
111
&&'
O О
?SI
Ill
—
1
\„
to
•M
_ __
•*
vd
U5
CI
-f
ro
CM
-*•
LO
—r-
•tf-
CO
ОС
сч
о
CN
00
1Л
Cl
CM
- —
Ю
00
CO
Ol
Ю
Ct
I 56 1
111!
IISS
CD -d- ^
О -^ iO
см
со
t-
<~.
so
so
m
CO
О О
5 С
§Ё
С Г
ч £
51
I
1
1
•1,8
£
•о
"~1 °2
об 3>
On d
— CI
^
t .
о
о
и
h-
И
о
L.
>D
—
w
H
ts
CJ
«=;
u£
OU
34
Рис 8. Зерна песков с различной поверхностью:
а— прозрачная; б—матовая; 6 —обложенная
телыю высокое содержание SiCV Пески с окатанными и округленными
зернами имеют почти равный средний индекс качества.
2.1.3.6 Зависимость качества песка от характера поверхности его
зерен.
Встречаются пески с прозрачной, матовой и обложенной поверхностью
зерен {Рис 8). Средние показатели испытаний песков, сгруппированных по
характеру поверхности зерен (табл. 1.-7):. доказывают, что пески с обложенной
поверхностью зерен имеют наибольшую среднюю удельную поверхность и
наименьший средний индекс качества. Изготовление прочных силикальцитных
изделий из таких песков требует повышенного расхода извести. Пески с
обложенной поверхностью обладают наибольшим средним содержанием Si02
2.1.3.7 Зависимость прочности изв.-песчаных изделий от размалы-
ваемости песка.
На размалываемость песка влияет структура зерен песка, их прочность и
наличие в них дефектов. Пески со слабой структурой при одинаковом режиме
помола дают больший прирост удельной поверхности. Можно ожидать, что
пески с зернами дефектной структуры будут давать менее прочные изделия. В
проведенных опытах все пески (см. приложение) обрабатывались в одном
дезинтеграторе по единому режиму с относительно небольшим размольным
эффектом. Прирост удельной поверхности песка карьера завода «Кварц»
составлял в среднем 300 сл//г; очевидно, что при такой обработке часть дефектов
структуры зерен сохранилась в молотом песке. Относительная
размалываемость песка характеризуется приростом его удельной поверхности. Поэтому
для сравнения все пески распределялись по степени прироста удельной
поверхности; средние результаты их испытаний рассматриваются в табл. 18.
Таким образом, приросту удельной поверхности меньше 400 сл//г
соответствует индекс качества, близкий к 100%. Группы
35
(С О) tN *т ч- ir.
►- Ю О О ОС I—
—' Со CN Сч •«■
— С О
•^ со см
Ю W «
С4" C-J — CM СМ ГО
"! s"!
«у
1Щ
X — ГО СП
— СХ» *-» СМ
гт со ■*• тг"
с* го vc_ or i--
со" о —" to и?"
i t
1 Г
tft чг го-
to ^ _->D ее ГС
•Ч? Ь- СМ
.<ё£
—* *■*■ со го со со
8 S 8
-з- iO (^
I
w _ -^ О
с с с с
СЧ СС — U?
^
«
iS
с ejt
1- С " К Ь
IlMt
'-siSt
".'с-
'■'- = -
Е
<т
С
С И
.*=>
,-
ж
1С
?Ё
О £1.
? S
е"
,_
«
X
2
;s
Р
i
~
_
г s
"
t^
Ч
о
Э
ГО
С:
■^
£
ее
-*~5
ZJ
S
£
X
б
ел
&S
М J3
о
iO
CD
С-
№
^>
о
"3"
1
1
го
со
EL'
с
t-
Oi
V
J2
о
t—
Ci.
о
CO
CL
:Z
00
^>
1
1
Ю
о
I-»
1^.
S3
to
i
»*
~=,
о
CJ
с «
'О
t--
CJ
3
f-
rd
Ы
о
о
S-s?
П J3
О (-
г-
о
со
1
1
о
ел
iO
Ю со
о
о
г- о
д ^
8 л
»о
~^=-
-
rj-
3
к
со
о.
L.
о
о.
о
CD tO
о
h-
1 °
1 1--
00 ■'
хг со
I I I
п
I
с
— CN
I I
36
песка, в которых прирост удельной поверхности превышает 400 см"/г,
имеют индекс качества значительно ниже 100%; дальнейший прирост
удельной поверхности сопровождается еще большим падением индекса
качества. Применение песка большой удельной поверхности для
изготовления прочных силикалыдитных изделий связано с большим
расходом извести. Пески, обладающие большей размалываемостью, имеют
меньшее среднее содержание Si02.
Вопрос размалываемое™ песка в дезинтеграторе более детально
рассмотрен в гл. IX.
2.1.3.8 Определение технологических свойств песка по некоторым
показателям.
Исследования и практический опыт показали, что дезинтегратор-
ным способом можно из любых природных песков изготовлять сили-
кальцитные изделия достаточно высокой прочности. Но природные
пески с небольшим индексом качества вызывают больший расход
извести и требуют повышения формовочного давления.
Средняя прочность образцов на сжатие во всех группах песков
составляет около 400 кг/см" (см. табл. 14, 16, 17, 18), а произведение
значений индекса качества на активность смеси (% СаО) почти у всех
групп песков колеблется в довольно узких пределах (800 — 950). Из
этого можно заключить, что для изготовления силикальцитньгх изделий
равной прочности следует применять во столько раз больше извести, во
сколько раз индекс качества использованного песка ниже, чем у
стандартного.
Степень пригодности песка для силикальцитньгх изделий
практически хорошо определять по индексу качества.
Для определения индекса качества без технологических испытаний
автором разработана специальная система оценки песка. Качество песка
оценивается по десятибалльной системе. Распределение баллов по
элементам характеристики песка приводится в табл. 19. Результаты оценки
116 песков по данной методике приведены в табл. 20. Пользуясь
данными табл. 20, можно ориентировочно вычислять индекс качества.
Последний в графе 6 имеет большую точность, чем в графе 3. так как он
выведен с учетом прироста удельной поверхности песка. Более точный
индекс качества можно получить путем технологических испытаний
песков. Пески, употребляемые в природном состоянии, дают извест •
ково-песчаные изделия различного качества. Но после обработки в
дезинтеграторе они качественно обновляются, и негодные в природном
состоянии пески становятся пригодными для производства
силикальцитньгх материалов. Следовательно, с применением дезинтеграторного
способа отпадает вопрос о непригодности песка для известково-
песчаных изделий.
Показатель качества песка здесь используется для сравнения
экономики производства, имеющей большое практическое значение в
технологии известково-песчаных изделий.
Таблица20
37
Бс~. >чста прироста удельной
поверхности
Сучма
баллов
40—44
35-39
:$и—35
25-29
Mucin
леской
49
39
19
9
Средний
индекс качества
95,8
79,6
46,7
44:9
С уютом прироста удельной
поверхности
Сумма
бал, юн
Число
несков
Средний
индекс кячестна
50—55 !
45—49 !
40-44 ■
35-39
30—35 ,
< зо j
37
37
12
'20
10
—
97,4
97
69,3
54,3
34.9
—
2.2 Известь
2.2.1 Классификация сырья
Известь для известково-песчаных материалов получают обжигом
различных карбонатных пород — известняков, доломитов и мергелей.
Классификация переходных пород от чистых известняков до
доломитов определяется содержанием в них кальцита и доломита (табл. 21). К
группе известняков или доломитов относятся породы, сложенные на
50% и более одним из этих минералов.
Таблица21
Haituainie пириды
С»
СаСО,
95—100
. . , 75—95
50—75
. . 25-5и
. . о-25
. . | 0—5
держание. <-,.
СаСО;, - Mgr.o:,
5--0
25-5
50' -25
75-50
95-75
100 95
i Ьпеотмяк
До.юмшистый известняк
Доломитовый
i1)Bl'CTkOBI>!fi ДОЛОМИТ
IllBoCTKOBHCTWfi
Доломит . . .
В карбонатных породах обычно имеется значительная примесь песчаных и глинистых частиц.
Чистые известняки и доломиты имеют.не более 5% примесей других минералов. Породы из
кальцита и песчаных зерен с примесями до 5% делятся на следующие группы:
Песчанистый известняк 5—25% песчаных зерен
песчаный известняк 25 — 50% „
Известковый песчаник 50—75%
Известковистый 75—95%
I Io содержанию песчаных зерен в доломите различают песчанистые и песчаные доломиты,
доломитовые и доломитистые песчаники. Породы, промежуточные между глинами и чистыми
карбонатными породами, называются мергелями (25 — 50% мелких частиц силикатных минералов и 50
— 75% карбонатов). Глинистые мергели сложены из 50—75% мелких частиц силикатных
38
минералов и 25 — 50% карбонатов. Породы, содержащие 5 — 25%
частиц силикатных минералов и 75 — 90% карбонатов, называются
глинистыми известняками, глинистыми доломитами, или, иногда,
«известковыми мергелями». Доломиты с большой примесью гипса и
ангидрита называются сульфатно-доломитовыми.
2.2.2 Минераллогический и химический составы сырья.
Главными минералами, слагающими карбонатные породы,
являются кальцит, кристаллизующийся в гексагональной сингонии» арагонит
— ромбическая разновидность СаСОз и доломит—двойная углекислая
соль кальция и магния. Минералогический и химический составы
карбонатных пород определяют в прозрачных шлифах, а также
термическими и химическими анализами. Доломиты и известняки
обнаруживают с помощью разбавленной соляной кислоты или треххлористого
железа [72] Среди известняков четко выделяется несколько типов.
Главные из них следующие.
2.2.2.1 Органогенные известняки.
Эта разновидность наиболее распространена; сложена раковинами
бентосных простейших, брахиоподами, разными типами моллюсков,
остатками криноидеи. известковых водорослей, кораллов и др. донных
организмов.
а}
St
ж
*/>
iM
\
У
•J
Рис 9 Электронномикроскопические снимки разных карбонатов кальция (увеличение в 5750 раз):
а чистый карбонат (сухой препарат порошка); б—чистый порошок карбоната кальция во взвешенном состоянии
(суспензия) в дистиллированной воде; в то же, в абсолютном алкоголе; г—порошок белого мрамора;
д—порошок вазалеммаского мрамора; е—порошок сааремаского доломита
39
2.2.2.2 Писчий мел.
Он сложен карбонатом кальция (доломит отсутствует) при
незначительной примеси глинистых и песчаных частиц. Мел состоит в
основном из органических остатков. Среди них особенно широко
распространены одноклеточные известковые водоросли, встречаются
раковины моллюсков и т. п.
2.2.2.3 Известняки химического происхождения.
Эти типы известняков мелкозернисты, не имеют органических
остатков и залегают в виде пластов и конкреций. Известняки всегда
содержат кальцит, осевший в воде. Особую группу составляют
известковые туфы, образовавшиеся на суше за счет выделения извести из
различных источников.
В электронном микроскопе мы наблюдали различные препараты
карбонатов кальция [73]. Некоторые из них показаны на фотографиях
(Рис 9). Электронномикроскопические наблюдения показали, что
частицы чистой СаСОз являются в основном кристаллами размером 2 — 5
ц. Порошки мрамора имели типичную зубчатую поверхность излома с
прямыми гранями, характеризующими кристаллические материалы, и
типичными для СаСОз углами. В препарате сааремаского доломита
(ЭССР) наблюдалось также несколько круглых и игольчатых форм.
2.23 Основы обжига известняка.
Производство извести основано на обжиге известняков в печах.
Проблемой обжига занимались многие ученые, но до сего времени отсутствуют
общепризнанные решения. В настоящей работе дается обзор производства
извести в объеме, необходимом для решения вопросов изготовления известково-
песчаных изделий.
Конечной целью обжига известняка является получение
высококачественной извести. Но последняя применяется в качестве сырья во многих различных
технологических процессах, поэтому требования, предъявляемые к извести,
весьма различны и нередко противоречивы. Чтобы приготовить смеси плотных
силикатных изделий нужна полностью погашенная известь. В этом случае от
извести требуется большая скорость гашения. В производстве же ячеистых
изделий часть извести должна гаситься в формах и связывать избыток воды,
необходимый для формования. Здесь слишком большая скорость гашения
извести будет сказываться отрицательно, так как смесь начнет густеть уже в
мешалке, что затруднит последующее формование.
В известняке, кроме обычных примесей, содержатся в незначительном
количестве различные химические соединения, которые могут оказывать
влияние на процесс обжига. В последние десятилетия были сделаны некоторые
интересные наблюдения [74]. Процесс обжига зависит не только от химического
состава извести и температуры обжига, как полагали раньше, но и от
структуры известняка (зерновой, кристаллической величины кристаллов).
40
Однако это еще далеко не все, что необходимо учитывать. При
повышенных температурах углекислый кальций разлагается по
уравнению
СаСОз=СаО + С02
или
100 = 56 + 44,
выделяя углекислый газ в количестве 44% от веса исходного вещества
и образуя 56% окиси кальция.
Удельный вес кристаллического углекислого кальция (известкового
шпата) равен 2.72 г/см. а окиси кальция 2.75 — 3,4 г/см [75]. 1 кг
сплошного кристалла углекислого кальция займет объем 0,37 л. Вес
извести, получающейся из 1 кг карбоната, составляет 0,56 кг, и она
должна занять объем, равный 0,2 — 0,16 л. В действительности же при
разложении углекислого кальция расчетного уменьшения объема вдвое
не происходит, и хотя известь, получающаяся при обжиге, является
пористым продуктом, значительной усадки ее не наблюдается.
При разложении карбоната из молекулы углекислого кальция
получается молекула углекислого газа. Один моль (грамммолекула) газа при
нормальных условиях (760 мм рт. ст., 0°) занимает объем 22,4 л. Так
как моль углекислого кальция выражается величиной 100 г, то из 1 кг
СаСОз получается 224 л углекислого газа.
Этот подсчет показывает, насколько значителен объем
выделяющегося газа и как плотно «упакованы» молекулы С02 в составе карбоната.
При температурах обжига извести 900 — 1200° объем выделяющегося
газа доходит до 962 — 1200 л. Кроме того, к С02 присоединяются
значительные объемы газообразных продуктов горения, а также азота и
кислорода из расходуемого на горение и избыточного воздуха. На
диаграмме, разработанной Юнгом [76] (Рис. 10), показан состав отходящих
газов. Если при обжиге извести полное сгорание топлива
(теоретически) происходит при минимально требуемом количестве воздуха, то
выходящие из печей газы содержат 49% С02 и 51% азота (см. Рис. 10).
Если, например, в выходящих газах имеется 7% кислорода, то они
содержат СОг, полученного от разложения карбоната, лишь 25%. В таком
случае при обжиге 1 кг извести при t = 1200° общее количество
выходящих из печей газов составит около 5000 л без учета потерь тепла от
теплопроводности печей и излучения. В действительности же по этим
причинам теряется, в зависимости от конструкции печей, 40 — 80%
тепла. В связи с этим объем проходящих через печь газов практически в
пять-десять раз превышает объем газа, выделяющегося при разложении
углекислого кальция.
Процесс обжига известняка выражается следующим
термохимическим уравнением:
СаС03 + 42,52 ккал .* СаО + COs.
Для разложения 1 кг СаСОз требуется 425,2 Ккал тепла. При
подсчете тепла, необходимого для обжига известняка, следует учитывать и
такие расходы тепла:
1) испарение содержащейся в сырье влаги; 2) тепло, уносимое
отходящими газами: 3) излучение тепла через стенки печи и 4) тепло.
уносимое выгружаемой из печи не вполне остывшей известью.
Процесс диссоциации углекислого кальция представляет собой
реакцию, которая может идти в том и другом направлении в зависимости
от температуры и парциального давления СОг в окружающей среде.
Чтобы реакция шла в нужном направлении, необходимо снижать
парциальное давление углекислого газа удалением его из печи
естественной или искусственной тягой, а также повышением температуры в
печи. Разложение углекислого кальция начинается тогда, когда упругость
диссоциации С02 превысит парциальное давление углекислого газа в
печи. Юнг дает кривую
Риа Ш.Дт-ираммасоставаотходятшкгазоввзавт-и-шостиотизбьгткавоздухапри юанивеланногосостава
42
1600
Рис. 11. Кривая зависимости температуры и
давления при разложении углекислого кальция
зависимости температуры и
давления при разложении
(упругость диссоциации) углекислого
кальция {Рис. 11). На оси
абсцисс нанесены температуры, а на
оси ординат — величины
давления в мм рт. ст. с отмеченной
пунктиром ординатой для
давления С02, равного 1 ати. Из
кривой видно, что разложение
углекислого кальция начинается при
температуре, превышающей
600°, незначительном
парциальном давлении углекислого газа и
малом процентном содержании
С02 в окружающей газовой
среде.
Данные состава печных газов
показывают, что известняк при / =
850°, и в особенности при /=900°,
может полностью разложиться, так
как при / = 850° парциальное
давление углекислого газа равно 400 мм рт. ст. В таком случае содержание
С02 в газовой среде несколько больше 50% (см. Рис 11). Между тем,
практика подтверждает, что ни 850°, ни 900° не являются
температурами обжига извести в обычных печах. Причинами этому, как указывает
Байков [77], являются: 1) неодинаковое физическое состояние сырья; 2)
присутствие посторонних веществ, образующих с СаСОз твердые
растворы (MgCCb и FeCCb),H 3) наличие шлакующих примесей (Si02,
AI2O3, Ре2Оз). Исследования показали, что MgCCb разлагается при
нормальном давлении при / =640 — 660°, доломит разлагается этапами-
первоначально образуется СаСОз и MgCCb; вследствие этого MgC03
при обжиге доломита разлагается при /=737 — 736°, т. е. на 100° выше
требуемой для разложения чистого магнезита. Затем при / = 904 — 906°
происходит разложение СаСОз.
Во время обжига известняк, поглощая тепло, превращается в
известь. После удаления С02 из известняка образуется пористая известь
со сравнительно низкой теплопроводностью. Каждый слой извести
является как бы теплоизолирующим, задерживающим передачу тепла
вглубь обжигаемого известняка Поэтому в производстве обжиг
известняков ведется при более высоких температурах по сравнению с
медленным разложением карбоната в лабораторных условиях, когда
исследованию подвергаются небольшие количества материала и скорость
обжига не имеет практического значения.
43
Практика показала, что качество извести зависит даже от срока
достижения температуры диссоциации. Murray [78] при обжиге
чистого кальция нашел, что известь получается активнее при более
медленном повышении температуры. Высказывались мнения, что кривая
повышения температуры имеет также большое значение. Охлаждение
извести тоже влияет на ее качество. Выход известкового теста и его
пластичность при быстром охлаждении были выше, чем при
медленном [79]. При обжиге важно, чтобы свободная С02 по возможности
быстро удалялась из печи, так как высокое парциальное давление
углекислого газа препятствует процессу. Предполагали, что обжиг
известняков под вакуумом должен дать экономию топлива и известь более
высокого качества. Но вакуумирование процесса обжига во всем
объеме обжигаемого известняка невозможно. Углекислый газ должен
выходить из куска известняка через очень мелкие поры, внутри же камня
практически всегда имеется 100%-ная атмосфера С02 с высоким
давлением. По этой причине и вследствие высокой теплоизоляционной
способности пористых слоев известняка декарбонизация внутри куска
продолжается значительно дольше, чем в поверхностных слоях. Обжиг
больших кусков в экономично приемлемые сроки требует высоких
температур. Но, как известно, высокие температуры обжига обычно
сопровождаются ухудшением качества извести. В короткий
промежуток времени при одинаковых условиях мелкие куски известняка
разложатся во всей толще, в то время как в ядре более крупных кусков
диссоциация еще не сможет закончиться. Поэтому желательно обжигать
куски примерно одинаковой величины. Azbe [80] для обычного инди-
анского известняка вывел зависимость (Рис. 12а) между температурой
обжига, объемом куска известняка кубической формы и временем,
расходуемым на обжиг (прогрев и декарбонизация).
Кубы, ребра которых вдвое длиннее, а объем в восемь раз больше,
требуют в четыре раза больше времени для прогрева и обжига. Кривые
Рис. 126 действительны для процессов обжига, в которых поверхность
материала открыта для теплых газов. Но в шахтных и кольцевых печах
материал не находится в таких условиях. Можно считать, что в
шахтных печах известняк имеет 50% свободной поверхности, поэтому при
равных температурах и условиях теплопередачи эти печи требуют на
обжиг вдвое больше времени в сравнении с данными рисунка. На Рис.
12 ясно видно большое влияние температуры обжига на скорость
разложения известняка; одинаковый результат обжига может быть
получен и при более низких температурах, если уменьшить размеры кусков
обжигаемого материала. Исследования Azbe дают также
исчерпывающие сведения о скорости выходящего газа, форме кусков извести и
других факторах, влияющих на процесс обжига.
44
a)
№00"
1550
1500
№0
WO
1350
1300
1Z50
1Z00
1150
1100
1050
1000
S50
900
-^%
\
\
\
\
:
\Л
\
N.
1-
X>.
x*
-
s^
^
...
fe
sj
: ' l>
1*^* . i 1
-
v\ \
\\\
\ V
\ \r=>\
\йЛГЧ
^Л_Х_
г
\ \
\ V03
\ \
\
vSA
rawT \ 1 \
\iS>Vr
b^ Г"*
J\\
lCO
"\
""-•» >4
Л
Ф
5
4-
N^K'
/
3 4 5 Б 7 8910
го
30 40 50 £0 70 8090 ЮО
Мин
WO
100 300.400 500 600 600 WOO
2000 3000ЧЙ7С 5000'6000,ШЮЮ00г
Мин
Рис 12. Зависимость между температурой обжига, объемом кусков известняка кубической формы и
временем обжига: (а—от 1 до 100 мин; б—от 100 до 10000 мин.)
45
Неравномерное прохождение газов через участок обжигаемого известняка
показано на Рис. 13. На участке^ скорость газов очень велика, медленнее на
участке В, а на участке С газы движения не имеют. У поверхности
известняка D теплопередача высокая, а на участке Е она i фоисходит только путем
излучения с участка G, где горят газы. Небольшие куски извести, полностью
обожженные, энергично излучают тепло в участке с меньшей температурой.
Под рисунком изображены кривые вероятного расположения температуры и
скорости прохождения газов по линии а—а.
Для экономии топлива и снижения температуры выходящих из
печи газов Китаев [81] рекомендует пользоваться только
высококалорийным топливом или добавлять кислород в идущий на горение
воздух. В обоих случаях уменьшается содержание тепла в газах и
повышается температура их горения.
Следует отметить влияние водяного пара, содержащегося в печных
газах, на скорость разложения известняка. Оно состоит не только в
снижении концентрации углекислого газа в печи. По мнению Юнга,
водяной пар является катализатором в реакции разложения
карбонатов. Действительно, увлажненный
Направление газового
Рис. 13. Схема газового потока и теплоподачи в известняке в зависимости от объема поверхностной
теплопередачи:
/— газовый слой; 2— гень течения;.?—вихри газового потока;-/ - вискозное течение; 5 — недожженная сердцевина; 6
—обожженная известь; а а — линияразреза для кривых скорости и температуры;
I—кривая температуры;!] -кривая скоростей течения газов
известняк обжигается легче и лучше, чем сухой. Однако введение в печь вместе
с воздушным дутьем водяного пара не дает соответствующего эффекта. Самые
чистые известняки (исключая мрамор) содержат 2 — 3% примесей из
кремнезема и глинистых веществ. Наличие последних в массе карбоната иногда резко
46
сказывается на качестве получаемой извести, ее свойствах, а иногда и на про-
процессе обжига. При обжиге известняка не применяются такие высокие
температуры, которые доводят обжигаемые материалы до значительного спекания.
Однако и при обычных температурах обжига примеси, содержавшиеся в
известняке, могут вступать в реакцию с окисью кальция в твердом состоянии.
Характер этих реакций еще мало изучен. Но поскольку они происходят в
первую очередь на поверхности и позднее через процессы диффузии
распространяются внутрь материала, взаимное расположение компонентов реакции
имеет существенное значение. С повышением температуры увеличивается мо-
лекулярно-кинетическое движение в кристаллической решетке, оно
способствует выделению молекул из нее и их диффузии в другие решетки. Такие
перемещения молекул могут произойти до выделения углекислого газа.
Полученная после обжига более плотная известь имеет более крупные
зерна и труднее гасится. Известь, обожженная до спекания отдельных частиц в
крупные плотные агрегаты, не впитывает в себя воду, слабо реагирует с ней по
поверхности и практически не гасится. По данным Ruff a [82], чистая, без
примесей, СаО начинает плавиться лишь при t = 2858°. Поэтому в практике не
встречаются известняки, дающие «намертво обожженную» известь [83 — 85].
Спекание известей наблюдается при относительно низких. 1100 — 1200°.
температурах. Оно обычно проходит только на поверхности, не проникая во
внутрь куска. Спеканию способствуют различный мусор на поверхности
известняка и зола топлива. На процессы обжига значительно влияют плотность
известняка и величина его кристаллов. Крупнозернистые известняки труднее
поддаются обжигу, чем тонкокристаллические [86]. Трудно обжигаются и
мелкозернистые известняки малой твердости, например мел.
Теплопроводность плотного известняка в четыре-пять раз выше, чем мела. От
температуры обжига зависит механическая прочность извести. Чем выше
температура обжига, тем выше прочность извести. Это следует учитывать при
складывании, хранении и транспортировке извести.
На Опытном заводе в Таллине было произведено несколько электронно-
микроскопических наблюдений структуры обожженных известей (Рис. 14).
Пробы (навески порошка и мелкие кусочки) обжигали в лабораторной
муфельной печи и платиновом тигеле. Температуру повышали со скоростью 6° в
1 мин Затем еще
el
lj
47
4>
*)
д)
L
ej
3f€/
s)
F
Im
Рис. 14. Электронномикроскопические снимки известен, полученных из порошка карбоната при различных
режимах обжига
горячие пробы помещали в изолятор. Препараты изготовляли и
рассматривали немедленно после остывания проб. От повышения
температуры порошка чистого карбоната кальция до 900° утлы кристаллов
закруглились {Рис 14а); общая форма и величина кристаллов в
основном сохранились. Взвешивание проб определило, что около 18%
СаСОз диссоциировалось. На Рис 146 показаны типичные частицы
разложения карбоната, возникающие после двухчасового обжига при t
= 800 — 900°. Материал представлял агрегаты круглых частиц
величиной 1 —2 и. Диссоциация СаСОз была 100%-ная. На Рис. 14в
изображена известь, образовавшаяся при повышении температуры до 1100°
со скоростью 6° в 1 мин. Частицы круглой формы слились, картина
существенно не отличается от Рис. 146. Известь, полученная при
обжиге чистого карбоната в течение 3 час. при 1000 — 1100°, показана на
Рис. 14г. Круглые частицы превратились в слегка продолговатые. Не
было замечено граней кристаллов и острых углов.
Опытами доказана зависимость результатов обжига СаСОз от
величины частиц обжигаемого материала. Карбонат кальция, не
содержащий примесей, после обжига в течение 4 час при / = 900° гасили в
порошок. Порошок извести выдерживали 4 суток в изоляторе, в среде
углекислого газа, а затем 34 суток — в комнатном воздухе. За это время
известь почти полностью превратилась в карбонат. Электронномикро-
скопические наблюдения выявили большое количество маленьких
частиц и
48
отдельных кристаллических поверхностей (Риа 14д), Круглая форма
частиц стала тонкоострогранной. В спекшихся кусках имелись
трещины. Из восстановленного карбоната была обожжена известь при
повышении температуры до 1100° со скоростью 6° в I мин. (Риа \4е).
Оказалось, что в сильно спекшихся агрегатах часто встречаются частицы
круглой формы диаметром 0,5 — 1ц- По размерам они равны частицам
карбонизированной извести до обжига. Это подтверждает, что при
обжиге более тонких частиц карбоната кальция получаются и более
тонкие частицы извести.
На Риа 14ж показана гашеная известь, полученная обжигом
карбоната кальция. Затем ее обжигали в течение 2 час при t = 800 — 900°
(Риа 14з). В этом случае наблюдалось большее количество прямых
граней и неправильностей в форме частиц, образующих агрегат, чем у
извести, полученной обжигом карбоната. В спекшихся агрегатах
имеются трещины; величина частиц с круглой поверхностью соответствует
величине частиц гидратной извести. Это свидетельствует о том. что
округление частиц и сравнительно широкое спекание при диссоциации
СаСОз в известных пределах характерны и для термической
диссоциации Са(ОН)2, где СаО получается при отдаче Н20 в газовой фазе.
Спекание наиболее интенсивно образуется в период выделения газовой
фазы. Учитывая, что Са (ОН) 2 разлагается при более низкой температуре
(547°), когда молекулярно-кинетическое движение частиц слабеет,
округление частиц при нагревании Са(ОН)г происходит в меньшем
объеме, чем при обжиге CaCOj.
Извести, полученные из природных известняков, например из
белого мрамора, вазалеммаского мрамора (ЭССР) и сааремаского доломита
(ЭССР), при обжиге в течение 2 чаа при /=1000 — 1100° имеют тонко-
пористую структуру (Риа 15) и
а)
I '
if.
- i • 3
Рис 15. Электронномикгюскопические снимки известей, полученных обжигом различных материа-
а—из белого мрамора; б— из вазалеммаского мрамора; е—из сааремнекого доломита
средние размеры пор в пределах от 0,05 до I ц-Спекание частиц материала,
обожженного в порошкообразном виде, зависит от сырья. У вазалеммаского
мрамора оно происходит в большом объеме, у сааремаского доломита почти
незаметно.
Приведенные наблюдения показывают, что при относительно низких тем-
пфатурах диссоциации спекание тонких частиц извести происходит в
сравнительно большом объеме; при этом куски сохраняют пористость. При высоких
темпфатурах обжига продолжается спекание пористых агрегатов и
уменьшение пористости до образования плотно спекшихся кусков так называемой
«намертво обожженной» извести, неспособных гаситься в обычных условиях.
Спеканию способствуют содержащиеся в известняке примеси, например Si02,
А1203, Fe203 и др.. реагирующие с известью в твфдой фазе.
В производстве силикальцитных изделий после дезинтеграторной
обработки различные свойства известей значительно уравниваются.
2.2.3.1 Печи для обжига известняка.
Обжиг извести производится в печах различных типов [75].
- Напольные печи.
Это простейшие и уже устаревшие типы. Они дают неоднородную
продукцию низкого качества. Имеется недожог и всегда пережог отдельных
кусков извести.
- Кольцевые печи.
Они предназначаются для непрфывного производства извести. Качество
извести, получаемое в кольцевых печах, довольно высокое; обжиг известняка
более «мягкий», чем в других печах [87 — 89]. В настоящее время печи такой
конструкции строятся редко, так как в них не механизированы основные
производственные процессы.
- Шахтные печи.
Шахтные печи наиболее применимы для обжига известняка. В
зависимости от вида применяемого топлива и способа его сжигания они разделяются на
пересыпные и газовые. В пересыпных печах известняк вместе с топливом
загружается в шахту через верхние загрузочные люки и по мере выгрузки снизу
обожженной извести постепенно отпускается, проходя зоны прогрева, обжига
и охлаждения. Топливо, опускаясь вниз, сгорает, выделяя тепло, необходимое
для обжига известняка. Газы удаляются через газоотвод, а обожженная
известь—с помощью выгрузочного механизма
Воздух для горения топлива поступает снизу, в зоне охлаждения он
нагревается от соприкосновения с горячей известью, которая при этом охлаждается.
Пересыпные печи просты по конструкции и надежны в эксплуатации. Но в
них обожженная известь разгружается вместе с золой, шлаком и несгоревшим
топливом, что снижает качество извести; при обжиге топливо соприкасается
непофедственно
50
Рис 16. Вращающаяся взвестковообжигательная печь:
/ -загрузочный желоб; 2- барабан-печь; 3 откатная камера;-/- -охладительный барабан; 5- -форсунка;б- -
пьглеуповительиая камера; 7 - водяная ванна охладительного барабана
с известняком, в результате этого между содержащимися в золе
различными окисями и известью могут иметь место реакции в твердой
фазе, образующие трудногасяшиеся соединения, также снижающие
качество извести.
- Газовые печи.
По способу сжигания топлива газовые печи разделяются на печи с
выносными топками полного сгорания и неполного сгорания (полугазовый способ) и
работающие на генераторном газе. Известняк загружается отдельно через верх
печи, а раскаленный газ и несгоревшее топливо вводятся в шахту примерно на
уровне одной трети высоты от низа последней.
В зависимости от свойств материала и рабочего режима в шахтных печах
можно получать высококачественную известь мягкого обжига. Для всех типов
шахтных печей необходимо, чтобы известняк загружался в кусках по
возможности одинаковой величины и формы. Тогда процесс обжига проходит
равномерно по всему поперечному сечению печи. Если куски известняка разной
величины, то крупные куски осыпаются постенкам печи, а мелкие остаются в
центре. В этом случае газы встречают в центре печи значительно большее
сопротивление и движутся главным образом по стенкам. В результате куски
известняка в центре печи могут остаться необожженными. Проходящие вдоль
стен горячие газы пережигают находящиеся там куски и быстро разрушают
футеровку печи. При этом одна и та же печь будет выдавать одновременно
недожженную и пережженную известь. Такие извести затрудняют производство
пеносиликальцитных изделий (см. гл. VII). В газовых печах расход топлива
такой же, как в полугазовых [90].
- Вращающиеся печи.
Такие печи применяются для обжига дробленых материалов и
шламов (Рис 16). Материал загружается в печь по желобу. Наклонное
положение барабана печи при вращении перемещает обжигаемый
материал к разгрузочной части и через откатную камеру выгружает его в
ох-
51
.N решите
ладительный барабан. Топ ли-
во (молотый уголь, жидкое
топливо, газ) подается через '"
форсунку в откатную камеру;
газы, выходя из печи, уносят с
собой большое количество
пыли, частично осаждающейся в
пылеуловительной камере. Для
ускорения охлаждения извести
барабан располагается в ванне,
через которую пропускается
вода.
К преимуществам
вращающихся печей относятся:
полная механизация работ,
равномерность обжига и
однородность зернового состава
извести, возможность
применения разнообразных видов
топлива и обжига рыхлых и
высоковлажных пород
известняка. Недостатками являются:
большой удельный расход
топлива; значительный унос
пыли из печи и из холодильника,
для улавливания которой
требуется большой Объем лыле- /Ъс 17. Схшагттамерного реактора:
ОТСТОЙНЫХ Камер; Загрязнение ГО-/—[шнекд^подачи известняка; 2—выходгаюв;3 —
ВеСТИ ЗОЛОЙ При ПЫЛеВИДНОМ ТОП-^Р^ЙН^4500)^ — вторая зона (730°); 5 — грегья
_ ^ зона (850); о — зона кальцинации; 7 — зона охлажде-
ЛИВе; Образование ВСЛеДСТВИе При- гагаре);*- кольцевые горелки; 9- лопшнителъная
садки золы спекшейся пленки, 3а-горелка;/0-вь,гру5каювеС1и;77- ™*™™w™
трудняющей гашение извести;
большой процент пережога извести
при жидком топливе.
Несмотря на указанные недостатки, в последнее время в США
строят предприятия известковой промышленности с вращающимися
печами, отапливаемыми главным образом газом [91]. Известь
получается высокого качества и значительно дешевле обжигаемой в шахтных
печах.
- Обжиг в кипящем слое.
Представляет интерес обжиг известняка в кипящем слое [91]. Он основан
на интенсификации теплопередачи от газов к известняку, увеличении
поверхности их соприкосновения. Наиболее полная теплопередача будет в условиях,
когда материал находится как бы в плавающем состоянии в потоке горячих
газов. Схема пятикамерного реактора,
52
применяемого в США для обжига извести в кипящем слое, показана
на Рис 17. Размельченный известняк размерами от 0.2 до 3.5 мм
специальным питателем подается в реактор. Последний представляет собой
металлический цилиндр диаметром 4 м и высотой 13,5 м,
футерованный огнеупорным кирпичом. Он имеет четыре решетчатых
куполообразных свода, выложенных из огнеупорного кирпича, разделяющих его
по высоте на пять камер. Известь не может проходить через отверстия в
сводах, разделяющих камеры реактора, этому препятствуют
восходящие кверху токи газов. Камеры соединяются между собой трубами из
нержавеющей жароупорной стали, по которым перемещается
обжигаемый известняк.
Практика показала, что такой обжиг может давать полную
декарбонизацию известняка при температурах, близких к расчетным.
Оптимальная температура в реакторе 900 — 1000°. Этот способ позволяет
получать известь мягкого обжига и однородного качества. Расход
топлива составляет 1200 Ккал на I кг и почти равен расходу топлива в
мощных шахтных печах.
Исследования Лукницкого (Ленинградский филиал РОСНИИМС)
показали, что обжиг известняка в кипящем слое, организованный в
небольших установках, также экономичен. Поэтому его можно наладить
непосредственно насиликальцитном заводе.
Оригинальное решение обжига извести во взвешенном состоянии
разработано в Чехословакии [92]. Оно предусматривает частичную
декарбонизацию молотого в порошок известняка дымовыми газами в
специальном трубопроводе и окончательный обжиг в небольшой
вращающейся печи. Авторы считают этот способ обжига извести самым
экономичным. В настоящее время установка проходит испытание.
Обжиг в кипящем слое позволит из магнезиальных и доломитовых
известняков готовить быстрогасящиеся извести для использования их в
производстве пено- и газосиликальцита.
2.2.4 Известь в производстве известково-песчаных изделий.
Гвоздарев отмечает [61]: «Известь, применяемая в производстве
сшикатного кирпича, должна быть жирной: содержание в ней
свободной окиси кальция должно быть не менее 75%, содержание окиси
магния не должно превышать 2%. Суммарное содержание окиси
кальция и окиси магния в извести, прокаленной до постоянного веса,
должно быть не ниже 96%. Известь должна быстро гаситься: конец
гашения извести должен наступать не позднее 30 мин. с момента
погружения ее в калориметре в воду». Высокие требования предъявляет к
извести ОСТ 5810 «Известь для силикатного кирпича», такие же требо-
53
вания были и раньше [93]. В целях получения лучшей извести для
силикатного кирпича рекомендуется промывать известняк до обжига
[94]. Имеется опыт по применению различных магнезиальных и
содержащих примеси известей. Возможность использования
магнезиальных известей обосновал в 1901 г. проф. Глазенапп [95]. По данным
Seger'a и Cramer'a, лучшей для силикатного кирпича оказалась известь
мягкого обжига. Пережженная известь гасится трудно и вызывает при
запаривании появление дефектов в изделиях. Общим показателем
качества извести является ее способность гаситься. Чем лучше известь
гасится, тем она. более пригодна для силикатного кирпича. Bessey [96]
приписывает химическому составу извести меньшее значение, чем ее
способности гаситься. Высказывались мнения [51], что при высоких
температурах обжига дефекты кристаллической решетки СаО
уменьшаются и тем самым снижаются способность к реакции и скорость
гашения.
В Голландии и Германии в 1900 г. отмечали, что силикатный
кирпич, изготовленный на основе гидравлической извести, имел меньшую
морозостойкость, чем на основе кальциевой извести. Это объясняли
тем, что в первом случае сырец начинал твердеть с поверхности еще до
помещения его в автоклав. Предполагалось, что затвердевший до
запаривания в автоклаве слой не соединяется с массой сырца и под
действием атмосферных условий отслаивается [97]. Но такие утверждения
были взяты под сомнение, и позднейшие опыты их не подтвердили.
Было выяснено, что сильногидравлические извести, обожженные при
специальных мягких режимах, тонко размолотые до гашения, вполне
пригодны для силикатного кирпича [98]. Твердеющий до запаривания
слой имеет меньшую паропроводность, чем незатвердевшая масса.
Поэтому, как показали наши исследования [99], если в начальный период
запаривания в автоклаве будут допущены резкие колебания давления
пара, в результате которых давление внутри изделий окажется выше
давления в пространстве автоклава, в изделиях могут возникнуть
поверхностные дефекты. При равномерном впуске пара и выдерживании
постоянного давления пара на поверхности изделий, изготовленных из
гидравлических известей, дефекты, влияющие на долговечность
изделий, не возникают.
Смешение песка и карбидной извести в обычных смесительных
механизмах представляет большие затруднения [100]. Именно поэтому
до последнего времени карбидная известь, несмотря на низкую
стоимость, почти не применялась для силикатного кирпича. При дезинте-
граторном способе изготовления известково-песчаных изделий, где
достигается идеальное смешение песка с известью любой влажности и
даже с известковым молоком, вопрос применения карбидной извести
вновь стал актуальным.
54
В последнее время при изготовлении силикатного кирпича стали
применять один из побочных продуктов производства синтетического
каучука, так называемую буна-известь [101]. Для этого порошок буна-
извести перемешивается в барабане с песком, а затем для лучшего
смешения масса дополнительно обрабатывается на бегунах. При де-
зинтеграторном способе перемешивание песка и извести в барабане и
бегунах не требуется.
Хотя вопросами применения магнезиальных известей занимаются
давно [102,103], их использование было очень ограничено, так как
магнезиальные извести ни в силосах. ни в барабанах не гасятся до
сохранения постоянства объема. Некоторого успеха в решении этого вопроса
достигли в СССР. Вопрос исследовался теоретически [104, 105] и
практически [106 — 108]. В результате выяснено, что при запаривании в
автоклаве изделий, изготовленных из магнезиальных известей и песка,
Mg(OH)2 и Si02 соединяются между собой так же, как Са(ОН)2 и Si02.
Прочность изделий при этом получается не ниже прочности изделий из
кальциевых известей. Если добавлять в смесь трепел, тонко
размельченную глину или молотый бой глиняного кирпича, можно получить
силикатный кирпич удовлетворительного качества и из известей с
большим содержанием магния [109,110]. При этом рекомендуется
значительно повысить тонкость помола магнезиальной извести и
увеличить давление пара в гасильном барабане до 8 ати [111]. Следует
обратить серьезное внимание и на обжиг магнезиальной извести. Крутой
краткосрочный обжиг доломитового известняка дает известь, которая
быстро и полностью гасится при сравнительно умеренном режиме
гашения. На заводе силикатного кирпича в Орше применяют
магнезиальную известь для производства вибрированных изделий и
пеносиликатных изделий с добавлением цемента [112].
Известны предложения применять в производстве силикатного
кирпича другие щелочные соединения взамен извести. Рекомендуемый
способ частичной замены извести окисью цинка [113] оказался
неэкономичным. Исследования показали [114], что окиси Fe203, А12Оз,
Сг203, Мп02, РЬ02 при запаривании реагируют с Si02. При этом для
повышения основности этих окисей в смесь добавлялся едкий натр.
Делались попытки изготовлять в автоклаве искусственный камень
из смесей молотого известняка, песка и едкого натра при формовке
изделий прессованием [115]. Однако из-за высокой стоимости едкого
натра этот способ очень дорог. Неэкономичным оказалось и предложение
частично заменить известь цементом [1 16]. При этом качество
силикатного кирпича не повышается.
Данных по применению извести для силикатного кирпича много,
но до настоящего времени нет сравнительных исследований влияния
отдельных видов извести на свойства силикатных материалов.
Поэтому не существует и единой точки зрения по
55
вопросу, какими свойствами должна обладать известь для силикатных
изделий. Практика показывает, что обработка сырьевых материалов в
дезинтеграторе позволяет использовать низкие сорта извести. Это
подтверждается и данными следующего опыта. Из одной и той же партии
извести Раккеского известкового завода (ЭССР) была отобрана
крошка, содержавшая сланцевую золу и прочие примеси, оставшиеся в ней
при обжиге (проба III), а также крупный кусок известняка, декарбони-
зированного лишь с поверхности на глубину около 15 мм. В последнем
обожженную часть отделили от необожженной (сердцевины куска),
получив соответственно пробы I и П. Данные активности и гашения
этих проб по ГОСТ 1174-51 приводятся в табл. 22.
Таблица 22
' Ла'ПГ'ЧСКП.. | (ifiOjiin'li. |,|- h-Mfii'iJ^r VD-I
ll!""" Ичн-lTI. . »„ СИО \ 1И.Ч1ИЯ. ЫКИ. ,■ .с -ни'... |;.'ы
i I'liii'j.iH. чоо'кж('11м;1Я . . 88,2 12 7)
И MYp (iu'Miiini ... . 20.1 4о .'i2
III , К|>..п,к.1 . . 10 UW 32
В процессе опыта было установлено, что на гашение пробы III в
автоклаве под давлением пара 4 сипи до постоянства объема было
затрачено 2 часа. Постоянство же объема проб I и II было достигнуто при
гашении в воде при обычной температуре. После гашения проб
извести они были смешаны в лабораторном дезинтеграторе с песком
карьера завода «Кварц».
Извести дозировались в таких пропорциях, чтобы все смеси
содержали по возможности равные количества активной СаО. Из
полученных трех смесей были приготовлены еще четыре. Затем из семи смесей
были отформованы образцы с равным объемным весом 1,8 г/см3 и
влажностью 8%. Запаривание производилось в промышленном
автоклаве в течение 12 час. под давлением пара 8 — 9 ати. После
запаривания образцы испытывались на сжатие. Данные приведены в табл. 23.
В табл. 23 даются также расчетные прочности на сжатие,
вычисленные по разработанной нами методике (гл. IV). Так как содержание
активной извести в смесях значительно колебалось, то отношение
расчетной и фактически полученной прочности лучше характеризует
качество применяемой извести, чем показатели прочности. Наименьшие
прочности дает плохо обожженная известь (II). Для получения одной и
той же активности смеси ее расход составил 42,5%. Примерно
аналогичные показатели имеет известь (III). содержащая сланцевую золу и
другие примеси. При низкой активности смеси инертный материал,
имеющийся в извести, не обладает равным с. песком значением в
образовании монолита, что снижает прочность
56
образцов. Так как находящиеся в золе кислотные окиси SiC>2> А12СЬ и
др. при запаривании в автоклаве входят в соединение с известью и уча-
Таблица23
(
я1( г
11*1-
i*"!lili_ !
Mt'
11 |
1
ПР
имсшчшая
и
шесть
п
ечеетк (,„
песка
i
(извести
1
\ктнп-
ноеть
смеси,
% Cat)
П редел
прочности
па сжатие.
кг см"
Расчетный
г t редел i
прочности
на сжатие,!
кг.'см-
От
ношение
проч-
постен.
%
I 1BWTI. I
(обожженная)
1 тесть 11
(сердцевина) .
Гчкееть III
(крошка) . .
ItBccri. F м 11
.(по 50%) . .
iтесть II л 111
(по 50%) . .
1 тесть I и 111
(по 50%) . .
I.mecil, I. 11 н III
ню 33%) .
88,6
57,5
' 56,5
81,3
57
80.2
11.1
■42,5 8,5
43,5 9,9
18,7 8,4
43
19,8
.! 76,3 I '23.7
9,2
9,1
8.9
390
243
362
396
383
377
406
369
384
426
384
407
404
398
106
63
85
103
94
93
102
ствуют в образовании структуры монолита, то применение известен,
богатых золой, не вызывает большого падения относительной
прочности. У недожженных известей инертная часть представляется главным
образом в виде СаСОз не активной по отношению к извести при
запаривании. Применение таких известей ухудшает структуру и снижает
прочность изделий.
При дезинтеграторном способе, где в процессе подготовки смесей ее
составляющие подвергаются специальной механической обработке и
гомогенизируются во взвешенном состоянии, прочности изделий из
малоактивных смесей с плохо обожженными известями, содержащими
примеси, вполне удовлетворяют практическим требованиям. На
Опытном заводе в течение последних лет были произведены исследования
пригодности 67 разных известей для изготовления силикальцитных
изделий. Содержание в них СаО колебалось в пределах 97.5 — 46.2%,
MgO — 27,1 — 0,4%, R203 — 13,5 — 1,8%. Скорость гашения
изменялась от двух минут до нескольких часов, температура гашения — от 95
до 20°. Все эти извести оказались годными для литых, вибрированных и
прессованных силикальцитных изделий, смеси для которых
приготовлялись, из гашеной извести. Плотные силикальцитные изделия
хорошего качества производились даже из сланцевой золы пылевидного
сжигания, в которой содержание
57
активной СаО было ниже 20% [117]. При дезинтеграторном способе
производства силикальцитных изделий, применяя малоактивные
извести с примесями, следует обеспечить достаточность гашения извести,
чтобы смеси при запаривании сохраняли постоянство объема.
При изготовлении пено- и газосиликальцитных изделий к. качеству
извести предъявляются более высокие требования.. Кроме участия в
образовании структуры монолита при запаривании, молотая известь
должна гаситься в формах, благодаря, чему в сырце изделия
уменьшается влажность и он густеет,, приобретая прочность, достаточную для
того, чтобы при запаривании в нем не появлялись дефекты. Отметим,
что из числа 67 известен лишь 3 оказались негодными для изготовления
ячеистых силикальцитных изделий. Они содержали более 20% MgO,
скорость их гашения превышала 1 час, а температура гашения была
ниже 40°.
В указаниях по технологии производства силикальцитных изделий,
действующих на Опытном заводе (Таллин), требования,
предъявляемые к извести, состоят в следующем.
Качество гашеной извести во многом зависит от гасильной
установки и режима гашения. Пригодной является любая известь, если она
погашена в мере, предотвращающей образование дефектов изделий,
появляющихся при изменении объема сырца при его запаривании (в
особенности при изготовлении прессуемых и других изделий,
формуемых при небольшой влажности).
Практика показала, что в производстве силикальцитных изделий
применение высокоактивных известей более экономично чем
малоактивных.
Силикальцитные изделия можно изготовлять из извести невысокой
активности (например, из сланцевой золы пылевидного сжигания).
Но на образование структуры изделий требуется определенное
количество активной СаО, поэтому при малоактивных известях расход
извести возрастает. Пригодность известей активностью ниже 50%
рекомендуется проверять технологическими испытаниями.
Высказывались мнения, что при определении активности извести
титрованием соляной кислотой невозможно выявить действительное
количество основного вещества, принимающего участие в реакции при
запаривании [118]. Это подтверждает и производственная практика
Опытного завода, использующего малоактивные извести, например
сланцевую золу пылевидного сжигания.
При применении малоактивных известей общее количество СаО в
смеси может быть несколько меньше, чем при чистых известях.
58
2.2.5 Гашение извести.
Реакция между известью и водой протекает по следующей
термохимической формуле:
СаО + НХ' - * Са(ОН)а + 16,5 ккал.
В зависимости от количества воды, подаваемой для гашения,
известь получается в виде пушонки (тончайший порошок, объем
которого в 2 — 3,5 раза больше объема исходной негашеной извести),
известкового теста (густая нетекучая масса), известкового молока (водная
суспензия гидрата окиси кальция), известковой воды (слабый раствор
гашеной извести).
Пушонка теоретически должна состоять из 75,7% СаО и 24,3% Н20;
практически же она всегда содержит некоторое количество непрореа-
гировавшей СаО и свободной Н20. Для получения известкового теста
расходуется воды в десять раз больше, чем при гашении извести в
пушонку. Чем жирнее известь, тем больше в известковом тесте воды.
Увеличение объема пушонки вызывается возрастанием объема пустот
между отдельными зернами по сравнению с объемом пустот между
зернами в негашеной извести. Молярный объем при гашении извести
не увеличивается, а наоборот, несколько уменьшается. Молярный
объем СаО при удельном весе 3,2 г/см3 составляет 56 : 3,2 = 17,5 см /моль,
молекулярный объем воды 18 и суммарный объем исходных веществ
35,5 см. Молярный объем Са(ОН)2 при удельном весе 2,2 г/см
составляет 74 : 2.2 = 33.6 см/моль. Гидратация окиси кальция является
обратимой реакцией, направление которой зависит от температуры и
давления водяных паров в окружающей среде.
Из данных табл. 24 видно, что при t = 547° упругость паров воды
достигает атмосферного давления и наступает полная диссоциация
гидрата окиси кальция.
Выделяющееся при гашении извести тепло вызывает интенсивное
парообразование, при этом пар разрыхляет известь, превращая ее в
весьма тонкий порошок-пушонку. Парообразование защищает известь
от чрезмерного повышения в ней температуры.
Таблица24
Температур.!, rp.ri.
369
389
408
4'_>8
44S
Упругости гмроа
■•оды, км рт. i-r.
9,2
17.4
Я!,5
55
9'J
i„ ...
i 4t>8
|! 488
? 507
527
547
Упругость rup:>»
нодм, ик рт. CT.
I 14:>
•-.4t
! 355
! ^
! • '■
59
В табл. 25 приведена растворимость извести в воде в зависимости
Таблица 25
Течиерату-
;ы. грят.
О
15
20
30
40
С.*де»жанпе
СаО к' UK) .'
расгкорл.
0,131
0.12!)
0.12,3
0,113
0,104
|омператл-
ра. град.
50
()()
70
80
95
Содержание
раетнора,
0,096
0,08(i
0.075
0.067
0,058
Температура, гряд.
120
150
190
Содержание
СаО в 100-г
растеора.
о,о;п
0.017
0,008
от температуры.
Если гашение извести производить холодной водой, то по мере
повышения ее температуры происходит выпадение растворившейся в
ней извести. Выпадая из раствора, гидрат обволакивает куски еще не
погасившейся кипелки, затрудняя дальнейшую гидратацию. Поэтому
рекомендуется и в летнее время гасить известь горячей водой.
Скорость гашения чистой окиси кальция, чистой окиси магния и
образующихся при их обжиге соединений с глинистыми компонентами
различна. При смешении извести с водой в первую очередь гидрати-
руются свободные окиси. Силикаты, алюминаты и ферриты в процессе
гашения совершенно не реагируют с водой или реагируют медленно и
в очень небольшом объеме.
В какой мере различные свойства известняка влияют на гасимость
извести, показывает следующий опыт. На Волосовском известковом
заводе из одного ковша с кусками раздробленного известняка,
направляемого в печь, отобрали куски известняка различной окраски. В
лабораторной печи их обожгли при одном и том же режиме за 2 часа при t
= 1000°. Данные гашения извести, полученной из различных кусков
известняка, определенные по ГОСТ 1174-51, даются в табл. 26.
Среднее содержание MgO в извести доломитового известняка
составило 31,2%.
Скорость гашения зависит от температуры и продолжительности
обжига известняка и определяемой обжигом структуры изве-
Габлииа26
Ьид и.тести
Ьелый угловаты!! кусок
круглый
Красный кусок . .
Черный ., . .
Серый „ ...
Белый „ ...
Активность
intscCTH,
, СаО - ЧцО
44,4
75,8
40,4
60,5
85.5
72.6
Скорость nniif-
mis, мин.
42
8
30
133
32
30
Температур*
гашении, град
28.К
35
24,9
27
49,5
37,5
60
ста, от химического состава извести, чистоты и температуры воды,
использованной для гашения, от количества этой воды, а также ог того,
производится или не производится перемешивание извести при
гашении.
На гашение извести влияют также крупность кусков и структура
обжигаемого известняка, режим доведения его до максимальной
температуры и способ охлаждения. В свою очередь, вопросы режима
обжига зависят от влажности известняка и его укладки в печи. На процесс
гашения в известной мере влияет даже состав печных газов.
Полученные из природного неочищенного известняка извести, обожженные при
высокой температуре, гасятся медленнее, чем обожженные при низкой
температуре. Может случиться, что известь, обожженная до плотного
состояния, полностью теряет способность впитывать в себя воду. При
этом процесс гашения проходит настолько медленно, что ускорить его
невозможно («намертво обожженная» известь).
Мягкообожженная чистая окись кальция имеет тонкопористую
структуру, при гашении выделяет большое количество тепла,, вполне
достаточное для повышения температуры воды до кипения. При этом
процесс гашения проходит бурно. Если гашение производится при
избытке воды, она меньше нагревается. Слишком большое количество
воды может прекратить процесс гашения. Известь начнет
«захлебываться». Это происходит вследствие уже указанного снижения
растворимости извести при повышении температуры. Недостаточное
количество воды вредно отражается на процессе гашения. Известь начинает
«перегорать», так как при гашении получается гидрат извести в виде
тонкого порошка, часть которого в присутствии воды находится в
коллоидно-дисперсном состоянии и образует вязкий коллоидный раствор.
Именно эта часть и придает известковому тесту ясно выраженную
пластичность и блеск. Если количество воды для гашения недостаточно и
температура при гашении превышает 100°, то часть воды будет
испаряться из гидратаруемой извести. При этом на поверхности образуются
плотные оболочки еще не погашенных частиц извести, которые
препятствуют дальнейшему процессу гашения. Поэтому рекомендуется гасить
известь при оптимальной температуре, которая определяется опытным
путем для каждого вида извести [121]. Чтобы известь не
«захлебывалась» и не «перегорала», при гашении ее следует интенсивно
перемешивать. Это препятствует возникновению оболочек на поверхности
гасящихся кусков и оставляет их свободными для соприкосновения с
водой. При гашении извести в механизированных гидраторах
расходуется не больше трехкратной теоретической дозы воды или не больше 1
л на 1 кг извести.
Извести, называемые чистыми, тоже содержат некоторое
количество примесей, которые при обычных способах гашения остаются
непогашенными. Но при весьма длительном выдерживании
известкового теста они разлагаются. При запаривании изделий оставшиеся
непогашенными частицы извести продолжают гаситься, вызывая вспучи-
61
вание, трещины и брак. Это особенно резко проявляется при
использовании магнезиальной извести, гасящейся значительно хуже
кальциевой. Исследования зависимости между структурой окиси магния и
скоростью гашения, проведенные Маше [120], Wells'oM и Тау1ог'ом
[121], показали, что увеличение размера зерен структуры вяжущего,
вызываемое высокой температурой обжига, существенно замедляет
гашение. Они нашли, что окись магния, обожженная при t = 1000 —
1100°, гасится в обычных условиях только через 2 — 4 месяца.
Магнезиальную известь, обожженную при высоких температурах, можно
гасить до постоянства объема лишь при длительной автоклавной
обработке, при температуре не ниже 170°. К тому же выводу пришел в
своих исследованиях Певзнер [111].
Возможность гашения трудногасящихся известей в автоклаве
базируется на способности водяного пара проникать через покрывающую
куски извести оболочку, почти не пропускающую воду в обычных
условиях гашения при атмосферном давлении. Водяной пар может также
диффундировать в плотные спекшиеся куски извести, куда вода не
попадает. Пар, проникнув внутрь трудногасящихся кусков извести,
вызывает обычную реакцию гидратации извести. То, что водяной пар
действует на известь так же, как и вода, доказывает опыт (Рис. 18).
В масляную ванну, температура в которой все время
поддерживалась на уровне 200°, был установлен лабораторный стакан. В стакане,
покрытом асбестовым картоном, на металлической сетке находился
кусок извести-кипелки. При выдерживании куска трудногасящейся
извести в течение суток при t =200° не было замечено никаких признаков
гашения. После этого под
кусок извести по трубке
подавался пар. Спирали паропро-,„
вода, проложенные в масля-"
ной ванне, позволяли уравнять ?
температуру пара с
температурой куска извести.
Непрерывное действие пара в тече- 4
ние первых двух часов не
вызвало никаких изменений в
куске извести. Затем началось
его разрушение, и через десять
ча-
Рпс. 18. Схема устройства для
опытного гашения извести:
/ — масляная панна; 2 — лабораторный
сг;н\;ш: «? — аебестокьп"! картон; 4 — кусок
извести
f-
И
г ^
\Л г"\
I i L- ']
>„„,.., .,,„,,,,„,,,1
К
ЦЬ, Г ;„7<J\<
1
V
— — ~/
. утр--, -,.^у'
S
t
62
сов весь кусок превратился в мелкий белый порошок гашеной извести.
Таблица 27
npvmcrt >
Wi. Лс'/CJU- >
'
0,025
0,12
1
•>
;
-1
. г>
*J
'
s
9
10
11
12
13
14
1Г)
16
17
18
19
20
21
22
23
21
25
И''-Г>ы1пчиое
,i погни*' iiap.t.
tj t it *
„
I)
1
2
3
•1
5
0
7
.^
9
10
11
12
13
N
! 15
16
17
! 18
i 19
20
21
•>■)
1 23
i 21
1 ^мпература, j
гцад.
20.8
49.1
99,1
П9,б
132,9
142,9
151.1
158,1
164,2
169,6
174,5
179
183,2
187,1
190.7
194,1
197.4
l 200,4
i 203,1
206.1
208,8
211,4
213,8
216.2
! 218,5
i 220.8
j 222,9
^ д*\1ышГ! объем
c>xoro пара.
м*;кг
55,3
12,6
1,73
0.902
0,616
0,471
0,382
0,321
0,278
0,245
0,219
0,198
0,181
0,160
0,151
0,143
0,134
0,126
0,119
0,112
0.107
0,102
0,0968
0,0924
0,0885
0,0849
0,0815
Вес 1 л8 сухого
impa. кг
__
0,0181
0,0795
0,58
1,11
1,62
2,12
2.62
3,11
3,6
4,0В
4,57
5,05
5.52
6,01
6,49
6,97
7,45
7,93
8,41
8,89
9.37
9,84
10,3
10,8
11,3
11,8
12,3
Исследование подтвердило полное гашение частиц. Так как плотность
насыщенного водяного пара, например при / = 15°, ниже плотности
воды в 1000 : 0,0128 = 78 000 раз [122], реакция между водяным паром
и известью проходит значительно медленнее из-за недостатка воды.
Плотность водяного пара при гашении извести в автоклаве и под
давлением в гасильном барабане значительно выше.
Данные о насыщенном водяном паре [ 123] приводятся в табл. 27.
Насыщенный водяной пар, находящийся под давлением 4 ати
имеет плотность в 2,62 : 0,0181 = 145 раз и находящийся под давлением 10
ати — в 305 раз большую, чем водяной пар при / = 20,8°. С
повышением давления пара возрастает и число молекул, проникающих в трудно-
гасящиеся частицы извести. Вода в сосудах, работающих под
давлением, находится при высокой температуре, что способствует реакции
между частицами извести и водой. При гашении в закрытых барабанах
можно не допускать испарения воды из извести, находящейся в
коллоидном состоянии, образова-
63
Рис 19 Поверхность силикалъцитного изделия в трещинах, вызванных неполным гашением извести
ния водонепроницаемых оболочек на поверхности ее частиц и
перегорания извести. Во вращающихся барабанах гашению способствует
интенсивное движение частиц. Эти преимущества позволяют считать
работающий под давлением гидратор (гасильный барабан) наиболее
совершенным механизмом для гашения трудногасящихся известей.
До настоящего времени в действующих стандартах не разработан
метод полного гашения извести. Сейчас почти на всех заводах,
выпускающих известково-песчаные изделия, этим вопросом начинают
заниматься, так как из-за гашения извести в автоклаве часто получается
бракованная продукция. По этой причине дефекты возникают чаще у
изделий, формуемых прессованием или трамбованием при
относительно невысокой формовочной влажности (силикатный кирпич, си-
ликальцитная черепица, канализационные трубы и т. п.). Типичные
трещины сетчатого разветвления, обусловливаемые неполным
гашением частиц извести, находящейся в смеси, показаны на Рис. 19.
С целью детального изучения причин и условий возникновения
дефектов от продолжающегося после формования гашения частиц
извести мы формовали образцы под давлением 10 кг/слг из увлажненной
извести, содержащей непогасшие частицы. Образцы запаривались в
автоклаве, имеющем смотровое окошко {Рис. 20). Конструкция
автоклава была разработана на Опытном заводе, где автоклав используется
для различных исследований [124].
Опыты показали, что дефекты, обусловленные дополнительным
гашением, возникают при быстром повышении пара до 10 ати или в
период постоянного давления пара в течение 20 мин. Если при
64
■»
i
i • m
•»
'< ,
V
%
■'' 4
■; f
-J-i'A
j" V I'V'
&*
Лис 20. Лабораторный автоклав со смотровым окошком
этом на образцах, прессованных из извести, дефекты не появляются, то
они не возникают и при падении давления пара в автоклаве до нуля в
течение 5 мин. Такие извести можно считать погашенными до полного
постоянства объема, и в известково-песчаных изделиях, изготовленных
из них, при автоклавном твердении дефекты не образуются. Трещины,
появившиеся на образцах, изготовленных из неполностью погашенных
известей, испытанных в опытном автоклаве, показаны на Рис. 21.
Результаты опытов позволяют рекомендовать следующий ме-
I
Л. - \\ .V
"Г ••-
а*
V
Рис. 21. Запаренные образцы, изготовленные из неполностью
погашенной извести
65
Ф
в
_л\_
ф
)
4-
в «7
IU-1
4
тод испытании и оценки постоянст- ^ - ——
ва объема гашеной извести. Из не- ^Ш
гашеной извести 5 — 10%-ной г~к
влажности формуют на ручном Ч
прессе цилиндрические образцы
диаметром 30 — 50 мм. Высота об-^
разца после прессования должнас
составить 20 — 40 мм. При
диаметре образца 30 мм рабочее давление
пресса должно быть не менее 50 кг.
На Рис. 22 показана
принципиальная схема пресса Образцы
запариваются в автоклаве упрощенной
конструкции, снабженном
манометром. Таким автоклавом {Рис 23)
может служить отрезок стальной
трубы диаметром 100 мм и более и
длиной около 400 мм. Один ее
конец заваривается стальной
пластинкой, на другом закрепляется
крышка. Из автоклава выходят три
трубки, к которым через вентили подсоеди-
22. Ручной пресс для формования об-
няются паропроводы для выпуска и ра3цов из извести:
ВПуСКа Пара И МаНОМетр. I-цилиндр; 2 — опоры; 3- поршень; 4-пла-
ПрИ ПОМОЩИ ТаКИХ ПрИСПОСОблеНИЙ сганка Д™ прессования: 5 - рычаг 6 -колонна
r r для закрепления рычага
на заводе можно менее чем за полчаса
проверить постоянство объема любой извести.
Исследования, проведенные на Опытном заводе, показали, что
если известковые образцы имели очень небольшую сеть дефектов, то у
прессованных изделий, например канализационных труб, черепицы и
т. п., изготовленных из такой извести, дефекты не возникают. Это
показывает, что данный способ определения полноты гашения извести
обладает высокой точностью.
Для изучения процессов гашения трудногасящихся известей под
давлением пара целесообразно пользоваться следующим методом
изучения термического эффекта автоклавных процессов [124]. В
небольшие жестяные сосуды, высотой 38 мм, диаметром 40 мм, весом 21,37г,
помещают Юг размельченной в ступке извести и 20 г воды. В один
сосуд помещают чистую, мягкого обжига, легкогасящуюся
кальциевую известь (эталонную), в другой — исследуемую трудногасяшуюся
известь. Сосуды накрывают бумагой и сутки выдерживают в
помещении лаборатории. За это время будут полностью погашены чистая
кальциевая известь и часть трудногасящейся извести, способная
гаситься без запаривания. Затем
66
сосуды взвешивают и добавляют столько воды, сколько- ее
испарилось, чтобы вес каждого сосуда опять равнялся 51,37 г. Далее сосуды
помещают на весы {Рис. 24), а затем вместе с весами устанавливают в
автоклав, снабженный окошком.
Рычаг равновесия подвешен к штативу при помощи бронзовых,
пружин. На равных расстояниях от места закрепления при помощи
таких же пружин к рычагу прикреплены сосуды с известью. От центра
рычага спускается стержень, имеющий на конце стрелку и груз, при
помощи которого изменяется чувствительность, весов. Показания
последних отсчитываются на шкале установленной внизу у штатива. Весы
отрегулированы так, чтобы при максимальном изменении веса показания
стрелки оставались в пределах делений шкалы. При разбивке шкалы на
деления груз.
магистрали
Рис 23. Схема лабораторного автоклава:
/—автоклав; 2—крышка; 3—прокладка; 4—полка; 5—образец; б—изоляция (термическая); 7—наружная
оболочка; 8—впускной паровой вентиль; 9—выпускной паровой вентиль; 10—манометр
67
Г
fii^ipttri
■■'* jl.
***>«
Рис 24. Весы для определения разницы веса извести при запаривании в автоклаве
помещали в сосуды. Добавлением грузов по 1 г на одну и затем на
другую сторону весов определяли цену одного деления шкалы весов в
граммах. Результаты разбивки шкалы на деления заносили на график,
применявшийся при вычислениях.
Проверку показаний весов
производили в начале и в конце
каждого опыта. Давление пара
в автоклаве повышали до
заданного уровня в течение 15
мин.: через каждые 2 — 3 мин.
записывали изменения веса. На
Рис. 25 изображены
результаты взвешиваний доломитовой
извести с содержанием
активных CaO+MgO в размере
56,2% и кальциевой
(эталонной) при запаривании под
давлением пара 6 ати. При
запаривании доломитовая известь
потеряла в весе 51,37 —
49,8=1,57 г.
Такое количество воды
испарилось из извести
вследствие того, что при догашивании
в автоклаве выделилось 1,57-
540 = 848 кал тепла
\.
Лч
г
1
i
1
Тн^
i
i \
—
1
Ъ*С~г
■ ч
t : з *
'г'Дг..';«:^,">'«.«»■-•/* запаривания, ьас
Зависимость разности весов
:.).
Рис.
цпух проб известен от
продолжительности запаривания:
Си — Еес дплочито11*»Г| известп; Са — вес
ка.шциеной извести
68
При гашении 1 г извести выделяется 270 кап тепла [76], значит в
автоклаве догасилось 848 : 270 = 3.13 г извести. Если учесть, что в 10 г
извести содержится CaO+MgO лишь 56,2%, или 5,62 г, то получится,
что доломитовая известь содержала (3,13 : 5,62) 100 = = 56% извести, не
поддающейся гашению при обычной температуре. Гашение известей,
содержащих большой процент магния (медленно гасящихся), следует
производить в гидраторах высокого давления по режиму,
обеспечивающему достаточную полноту гашения. При гашении таких известей в
обычном гасильном барабане необходимо увеличить срок гашения и
повысить давление пара в барабане. Извести, полностью гасящиеся без
обработки их давлением пара, имеют также различный режим гашения.
В производстве ячеистых силикальцитных изделий, где часть извести
вводится в смесь в негашеном состоянии, требуется, чтобы она гасилась
в формах до запаривания; иначе в изделиях в результате вспучивания
извести при догашивании в автоклаве появятся трещины. Поэтому
применение трудногасящихся, богатых различными примесями известей
встречало затруднения. Последние могут быть преодолены введением
разных добавок-ускорителей. Если известь гасится слишком быстро,
применяются замедлители гашения.
2.2.6 Регулирование гашения извести.
Будниковым и Гулиновой [125] исследовалась теплота гидратации
известей, полученных из мрамора, мела и известняка при температурах
обжига 900°, 1000°, 1100°, и 1300°. Дифенилметановым калориметром
они измеряли количество тепла, образующегося в процессе гашения, на
основе которого определяли «активность» обожженной извести и ее
зависимость от температуры обжига. Они установили, что введение
солей в воду, используемую для гашения, ускоряет процесс гашения. При
этом наилучшие результаты дали гидрат окиси натрия и хлорид
кальция. В качестве добавки Будников и Гулинова рекомендовали также
хлорид магния. На Рис 26 приводятся данные о количестве
выделяемого тепла при гашении извести с различными солевыми примесями.
Это явление они объясняют большой растворимостью гидрата
окиси кальция при воздействии солей и их пептизирующим влиянием, так
как при добавлении электролитов коллоидные или дисперсные
системы, близкие к коллоидному состоянию, коагулируют или пептизиру-
ются.
С нашей точки зрения процесс гашения извести зависит от двух
главных причин: величины зерен гасящейся СаО и скорости диффузии
воды через слои Са(ОН)2 или другие соединения, покрывающие
частицы СаО.
Будников считает (см. Рис 26), что на растворимость гидрата окиси
кальция влияет как добавление солей в виду, так и пепти-
69
Нал/с
400
300
200
WO
!> с
Г\
1 !
!' !
i ■
! 1
! 1
i
i
1
1
!
-J>
i J
1 1
287
5;
to
Co
C3
to
1
«g
>~0
<
to
ten
^
<o
■^
CM
a;
to
<
Рис 26. Теплота гидратации погашенной извести в воде с различными добавками солей 1%-ной концентрации
зация. Слой Са(ОН)2, образующийся во время гашения вокруг зерен
СаО, легче растворяется в соляном растворе, предоставляя воде
свободно диффундировать в частицы СаО. Но так как Са(ОН)2
растворяется в растворе NaOH хуже, чем в чистой воде, то в этом случае
эффект следует объяснить процессом пептизации.
Институт Mellon'a в США приводит данные (табл. 28)
положительного влияния тростникового сахара на растворимость извести [31].
В 1000 г
lUVli-iioro сахарного
раствор,i .
Воды
25
1,4
Р;|стно|Шмост[. СаО, г, при /. гряд.
15 I 3!) I 50 I 70
21,5
1,3
12
1.17
5.3
0,96
2,3
0,97
Таблица 28
100
1,55
0,6
Исследования Опытного завода показали (табл. 29), что
воздействие добавок на ускорение гашения извести существенно зависит также
от свойств последней.
Как видно из табл. 29, добавки СаСЬ, MgCb и NaCl ускоряют
гашение извести, a NaOH замедляет его.
По данным Nod'a [126], скорость процесса гидратации извести
70
Таблица 29
Наимен»
канне
добавок
„ ,.._-
CaCl.
MgCl2
NaCl
NaOM
i Пакость з л водя «Мтшику» (ЭССР>.
| Скорость гашения 2<; мин., темпера-
1 тура гашения 58°
i количество добавок, %
\j\r>_
1
11 <)'06
; 2()/( >;{
щм
29/55
I 1 2 i 5 ' 10
. 1
13/IJ5 j 9,70
1
15/157 П1/С8
16/ii6 ; 13/69
I 24/57 125/58
7/73 ' 4,84
10/61 | 8/72
12/72 ' 9 75
29/37 j —
Пережженная ичвесть закода
«Pikkc» (ЭССР). Скорость гашения
.И пин., температура гашения 65°
количество добавок, %
j 0,5 ! 1 i 2 5 : 10
! 24/74
i
l
; .30/69
15/81
26/73
11,82
17,81
8/87
11/82
1/94
8/85
; 1 1
•31/71 129/71 ! 2.3/71 19/75 I 18/75
1 ' ! ' i
!
I
56'65
—
74/58
Примечание. В числителе приводятся данные продолжительности гашения (мин.), в знаменателе—
температура гашения (фал,).
при добавлении в воду поваренной соли выражается
дифференциальным уравнением первой степени
^ = к (100- v),
где х—количество гашеной извести, %;
к—коэффициент, характеризующий скорость гашения. Если
гашение производится без катализатора, тогда дифференциальное
уравнение примет вид
^ = Mioo-■*)",
где значение п колеблется в пределах от 1,7 до 2,6 и увеличивается с
повышением температуры обжига извести. При этом коэффициенты к и
к\ обратно пропорциональны абсолютной температуре, при которой
был произведен обжиг извести.
Сокращение продолжительности гашения извести было достигнуто
Позиным [127] при введении в раствор NaCl в соответствии со
следующими данными:
Кинцентр.пшя
K.iCI. %
0 . -
10
13
Продолжительность
гашения, sum.
Но на разные извести раствор действует по-разному.
Ниже приводится зависимость прочности на сжатие образцов от
содержания NaCl. Образцы изготовлялись из дезинтегрированной из-
вестково-песчанои смеси с удельной поверхностью песка 435 см/г и
активностью 12,3 % СаО. Объемный вес сухого веще-
71
ства образцов составлял 1,8 г/см3. Они имели формовочную влажность 7%
при различной концентрации NaCI.
KoHuempanirapaCTBopaNaCI Предел прочности при
в воде загворения, % сжатии образца, кг сч i
0 523
1 549
5 543
10 531
15 527
Испытание образцов показало, что небольшое содержание NaCI
практически не оказывает влияния на прочность материала. Это
позволяет рекомендовать NaCI для ускорения процесса гашения извести.
Работа, проведенная Кузнецовым [75], показала, что при гашении
извести разбавленным раствором НС1, HNO3 и СаСЬ
продолжительность гашения значительно сокращается. Целесообразно применять
растворы следующих концентраций: для НС1 — 0,07N, для СаСЬ — 0,09N.
Употреблять концентрированные растворы нецелесообразно, так как с
повышением концентрации скорость гашения уменьшается.
Нецелесообразно также применять очень слабые растворы, так как они
незначительно увеличивают скорость гашения.
Исследования Кржеминского и Рогачевой [110] подтверждают, что
различные активные тонкодисперсные добавки, например трепел,
кирпичные глины, бой глиняного кирпича и зола ТЭЦ, в известково-
песчаных смесях способствуют связыванию негашеных частиц
извести, не вызывая появления дефектов в изделиях. Опыты Певзнера [111],
произведенные с магнезиальными известями. показали, что добавки
трепела не дают такого эффекта.
Влияние добавок на ускорение гашения во многом зависит от
состава и свойств извести, и в каждом случае оно должно определяться
опытным путем.
Опыты, проведенные Ворохом [75]. показали, что
продолжительность гашения дробленой извести сокращается на 30 — 40% по
сравнению с недробленой. Дробление создает возможность получить куски
извести примерно равных размеров, иметь большую суммарную
поверхность, что делает процесс гашения более равномерным, а также
повышает производительность гасильных механизмов.
Помол извести (грубый) также ускоряет гашение [128].
Для замедления процесса гашения применяют различные
химические вещества, образующие в результате реакции нейтрализации соли,
малорастворимые в воде. Замедление процесса гашения можно вызвать
добавлением в воду кислот — серной, щавелевой, лимонной,
фосфорной — и сернокислого кальция. Ребиндер и Логинов [129 — 131]
установили, что под действием ряда адсорбирующихся органических
веществ гидрофильного типа с доста-
72
точно большим числом полярных групп в молекуле, вводимых в малых
дозах в воду, гидратация извести замедляется. К числу таких добавок
относятся, в первую очередь, лигносульфонаты сульфитно-спиртовой
барды, являющиеся отходами целлюлозной промышленности, а также
углеводы (глюкоза, черная патока — отходы свеклосахарного и крах-
малопаточного производств).
В производстве пеносиликальцитных изделий имеется широкий
опыт применения сульфитно-спиртовой барды для замедления
процесса гашения извести. В зависимости от свойств извести она
употребляется в воде затворения в количестве 0.1 — 0.5% от веса сухого
вещества изделия (см. гл. VII).
Все модификации гипса тоже замедляют гашение. В этом случае
образуется оболочка из нерастворимой соли на гасящихся частицах
извести, и площадь активной поверхности извести уменьшается. Гипс
добавляется при помоле извести-кипелки в количестве 3 — 5% от веса
извести. Сущность ускорения и замедления процесса гашения извести с
применением различных добавок еще мало изучена. Детальное
изучение этого вопроса имеет большое практическое значение, так как при
использовании различных добавок многие непригодные, содержащие
различные примеси извести становятся сырьем для производства
ячеистых силикальцитных изделии.
Известковое молоко и известковое тесто как физико-химическая
система состоят из жидкой фазы насыщенного известкового раствора и
твердой фазы, состоящей из твердых взвешенных частиц гидрата окиси
кальция. По данным Malquori [132]. в этой системе имеется равновесие
между ионами кальция и адсорбтивно связанной водой, находящейся
на твердых частицах извести, и всем содержащимся в системе
количеством воды. Поэтому число твердых частиц извести в известковом
молоке и известковом тесте можно выразить следующей формулой:
тСа(ОН)., ■ л-Н20 п СаО++ .
Как известно, гидрат окиси кальция кристаллизуется, не связывая
гидратную воду, в виде хорошо формирующихся гексагональных
пластинок [133], но встречаются и кристаллы ограниченной симметрии,
принадлежащие тригональной системе [134]. Хорошо выдержанные
кристаллы наблюдаются в случаях, когда гидрат окиси кальция
медленно выкристаллизовывается из пересыщенного раствора извести.
Если же процесс гашения проходит быстро, то образуются твердые
частицы Са(ОН)2 малого размера.
Rodt [135] определил, что величина этих частиц гидрата окиси
кальция зависит от температуры ее обжига и количества воды для
гашения. Диаметр зерен Са(ОН)2 находится в пределах 2—4 р..
Чем больше избыток воды при гашении, тем тоньше структура
образующегося известкового теста.
При увеличении количества воды можно было получить частицы
73
Са(ОН)2 диаметром меньше 1 м- Лапин [136], исследовавший
петрографическим методом вопросы гидратации портландцемента,
установил, что Са(ОН)г представляет собой скопление шаровидных частиц
диаметром около 1 jut, но встречаются частицы и в виде нитей и
иголок. Стольников [137] считает, что частицы Са(ОН)2 имеют
полукруглую форму размерами 1 и и меньше.
Sliepcevich и др. [138], Razewsky и др. [139] при электронномикро-
скопическом наблюдении препаратов известковых растворов нашли,
что в основном частицы Са(ОН)2 имеют круглую форму.
Электронномикроскопические наблюдения гидратной извести,
произведенные на Опытном заводе, показали, что ее частицы имеют
кристаллическую и круглую форму. Величина частиц круглой формы
была меньше 1 it {Рис. 27).
Некоторые частицы были покрыты игольчатыми образованиями
различной величины. Такие образования встречаются отдельно и
агрегатами. Имеются и очень тонкие, частично полупрозрачные частицы
размером меньше 0,05 и. Сравнение препаратов свежегашеного
известкового теста и хранившегося в течение 40 суток в герметически
закрытой таре показало, что
•Л V i
тщ
Рис. 27. Электронномикроскопические снимки
частиц гидратной извести разной формы
(суспензия в воде)
74
%."'"r
t *
Рис. 28. Камера-изолятор
в последнем случае кристаллическая форма более заметна, хотя
большой разницы между препаратами не наблюдалось. Сравнение
препаратов Са(ОН)2, приготовленных из чистых известей, обожженных в
течение 4 час. при t = 940° и =1100°, гашенных в порошок при большом
избытке воды, показало, что различия режимов обжига и гашения не
оказали заметного влияния на размер и форму частиц.
Были исследованы также сухие препараты извести. Гашение и
хранение ее производилось в специальной камере-изоляторе, что давало
возможность приготовлять пробы и препараты в атмосфере, свободной
от углекислого газа. Камера-изолятор представляет собой
металлический ящик, герметически закрывающийся стеклянной крышкой на
уплотненной резиновой прокладке (Риа 28). На двух боковых сторонах
ящика имеются круглые отверстия, по контуру которых плотно
закреплены резиновые перчатки, позволяющие производить необходимые
операции. На одном конце ящика расположен шлюз, через который
можно, не открывая крышки, подавать в изолятор инструмент и
материалы. В шлюзе и изоляторе установлены чашки с натровой известью
для очищения воздуха в камере-изоляторе от углекислого газа.
Известь гасили с количеством воды, необходимым только для
химической связи. Несколько снимков этой извести помещено на Риа 29.
Частицы извести имеют неправильную острогранную форму.
Наблюдаются крупные агрегаты. Диаметр отдельных частиц составляет 1 —
3 \i- Имеются частицы размером ниже 0,1 tl и полупрозрачные.
Встречаются отдельные частицы круглой формы.
Были проведены также опыты с известью, медленно гасив-
75
шейся под действием водяных паров, содержащихся в воздухе
камеры-изолятора, куда с этой целью помещали открытый сосуд с водой.
Пробы извести брали после 1,3 и 5 суток выдерживания в камере.
Оказалось, что при медленном гашении извести возникали зерна с
зазубринами и округлившимися углами.
Опыты с различными техническими гидратными известями
показали такие же результаты.
Можно отметить, что различные гашеные извести имеют почти
одинаковую форму частиц. Задача в области гашения извести состоит
в изыскании дешевых способов обработки извести в гидративную
форму.
Сравнение размеров частиц гашеной извести можно образно
показать при помощи простого опьгга. Пробы из одного куска негашеной
извести гасят в порошок и тесто. Равные навески обеих проб, весом
около 50 г каждая, помещают в химические стаканы емкостью 500 ми,
куда затем наливают воду до краев. Оба стакана взбалтывают до
получения в них совершенно однородного известкового молока и ставят
рядом. Вскоре можно ясно видеть, что вода в стакане с гашеной в
порошок известью быстрее становится прозрачной. Это указывает на
большую крупность частиц гашеной в порошок извести и вследствие
этого более интенсивную их седиментацию.
При дезинтеграторном методе приготовления известковопесчаных
смесей поверхность зерен песка равномерно покры-
Р)!С. 20. Элекгронномикроско
пнчуские срнмкп гашеной из
вест»
76
вается пленкой гидратной извести толщиной 1 — 2 р.. Поэтому
уменьшение размеров частиц гидратной извести ниже 1 р. не может
существенно улучшить гомогенность смеси. Произведенные нами опыты
показали, что в возникающих в автоклаве процессах образования известко-
во-песчаных изделий частицы извести диффундируют на глубину до
200 и.. Учитывая это> можно полагать, что изготовление смеси с
гидратной известью дисперсностью ниже 1 ц вряд ли существенно
улучшит структуру известково-песчаного монолита. Поэтому производство
гидратной извести с пластичными, очень мелкими частицами имеет
большое практическое значение лишь при изготовлении известково-
песчаных растворов, твердеющих при обычных температурах, где
первоначально процесс твердения происходит за счет увеличения
адгезионных сил между известью и песком сопровождающих высыхание
смесей. Как известно, следующей стадией процесса твердения является
карбонизация Са(ОН)2
2.2.7 Механизмы для гашения извести.
Для гашения извести в порошок применяют гасильные ба~ рабаны-
гидраторы, работающие под давлением пара, и различные механические
известегасители, действующие при обычном давлении. Схема барабана,
работающего под давлением пара 4 ати. приводится на Рис 30. После
загрузки барабана негашеной известью и введения воды повышается
давление пара. При бурном гашении извести давление пара может
повышаться быстро. Поэтому труба выпуска пара и вентили на
Рис 30. Схема гасильного барабана:
/—вращающийся барабан; 2—перфорированная труба для впуска воды и пара; 3—труба для выпуска пара
77
Рис 31.11одвод воды и пара к гасильному бара бану:
/—крестовина, установленная на опорной колонне; 2 — входная труба; 3
— защитный колпак входной трубы; 4 — предохранительный вентиль,
снабженный конусным клапаном; 5 - манометр; б ■ кольцевая труба; 7
- ручной вентиль для выпуска пара
ней должны иметь достаточный диаметр для быстрого снижения
давления пара. В ряде стран были случаи взрывов гасильных барабанов,
поэтому для их эксплуатации введены государственные нормы [140].
Схема подвода воды и пара к барабану, отвечающая требованиям
немецких норм Котлонадзора, показана на Рис. 31.
Допускаемое немецкими нормами рабочее давление в барабане
должно составлять не менее 10 апш. при этом барабан должен быть
проверен давлением воды, превышающим рабочее давление по
меньшей мере на 5 апш. Манометр и предохранительный клапан должны
соединяться с трубой выпуска пара с помощью креста,
устанавливаемого на расстоянии не менее 1 м от барабана. Предохранительный
клапан и манометр защищаются от проникновения в них пыли особой
отводящей трубой. При объеме барабана до 6 м входящая в него труба
должна иметь диаметр 80 мм и при объеме барабана свыше 6 м— не
менее 100 мм. Имеется еще ряд специальных тре-
78
бований, предъявляемых к установке и взаимному расположению
предохранительного клапана, вентиля выпуска пара и манометра.
Гидраторы непрерывного и периодического действия, работающие
при атмосферном давлении, применяются только в. случае, если они
обеспечивают достаточно полное гашение извести, необходимое для
запаривания изделий в автоклаве. Схема такого гидратора
периодического действия показана на Рис. 32. Он состоит из большого
вращающегося диска с бортом и системы лопаток или скребков. Последние
укреплены в центре диска на вертикальном валу. Сверху над гасителем
имеется колпак с трубой для отвода пыли, увлекаемой парами воды.
Известь загружается из бункера. До гашения известь-кипелка дробится
на куски величиной 10 — 15 мм, а при употреблении магнезиальной
извести — до 3,5 мм. Измельченная кипелка и вода в точно
дозированных количествах поступают в гаситель; при гашении жирной извести
сначала подают воду, а затем известь, что предохраняет пушонку от
перегорания. При менее жирной извести в гаситель сначала подают
измельченную известь-кипелку, а затем воду. Количество воды для
гашения обычно в два-три раза превышает теоретически необходимое.
В результате излишка воды в гасителе образуется некоторое
Рис. 32. Известегаситель периодического действия:
/ — вращающийся диск; 2—6opr;i— лспатки;-/—вал;5—коппак;6
—бункер;
79
Чо
т
да i у
да1»
количество известкового теста,
обволакивающего куски извести. Постепенно этот
излишек испаряется, выделяющийся пар
разрыхляет известь, и образуется тонкий
порошок гидратной извести, причем ее
температура достигает примерно 95°.
Процесс гашения длится 15 — 20 мин., после
чего пушонка поворотом лопаток
направляется к. центру диска, откуда через люк
выгружается в силосы, которые служат
одновременно складом и местом для дога-
шивания извести оставшейся в ней влагой.
Производительность гасителя
составляет 1 — 5 т пушонки за
1 цикл гашения в
зависимости от
жирности извести.
Затем после
выдерживания в
силосах пушонку
отсеивают на
ситах или
сепараторах и
отделяют от нее непогасившиеся
частицы.
На Рис 33 показан известегаситель
непрерывного действия. Он состоит из ряда
дисков с бортами, расположенных один над
ipyniM, с системой вращающихся скребков и
юпагок. При гашении известь постепенно
перемещается сверху вниз, с одного диска на
другой.
Рис 33. Известегаситель действия: ПаРь| воды вместе с Уносимой
, <uuuliuui ни MIIMIUI1U и^-.- пылью удаляются через вытяжную
J диск с бортом; 2 вращающиеся скребки и лопатки; 5 /г /г
— тру&спъшертоип«пеми1Юнжнсатором;7 автома- ТРУОУ' КОТОрЭЯ СНаОЖена
тические весы; J — питатель; б выгрузочный шнек; 7—0 ПЫЛеуЛОВИТеЛеМ И СПеЦИаЛЬНЫМ
привод главного вала УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ КОНДеНСИрОВаНИЯ
паров воды, что предохраняет
рабочее помещение от пыли и
влаги.
80
До последнего времени на заводах известково-песчаных изделий
известковое тесто и молоко не применялись. Из-за плохой
смешиваемости влажной извести, известкового теста и молока с водой в обычных
смесительных механизмах на заводах силикатного кирпича применялся
способ гашения извести в сухой порошок. С появлением дезинтегра-
торного способа приготовления известково-песчаных смесей появилась
возможность успешно применять известковое тесто и молоко; многие
предприятия, выпускающие силикальцит, перешли на приготовление
влажных смесей. В связи с этим гомогенность смесей значительно
улучшилась (см. гл. VI). Если в дезинтеграторе приготовить силикаль-
цитную смесь с 10% СаО из жидкой гашеной извести, содержащей на 1
кг СаО 2,5 л воды, и песка влажностью 5%, то получается смесь
влажностью около 30%, которая хорошо формуется литьем. Поэтому на
заводах силикальцитных изделий гашение извести может производиться
не только в пушонку, но и в тесто. Однако оно и здесь не применялось и
едва ли имеет преимущества перед гашением в порошок.
Имеется много других механизмов для гашения извести в тесто и
молоко. Все они представляют собой агрегаты для смешения и
сепарации. Наиболее совершенным гидратором будет такой, который,
производя гашение, сможет заодно регулировать в нужном направлении
физико-химические процессы.
2.2.8 Помол извести
В производстве силикатного кирпича и других видов силикатных
изделий известь употребляется в молотом виде и гасится в смеси с
песком в силосах или смесительных барабанах. По технологии,
разработанной РОСНИИСМ, Академией строительства и архитектуры СССР и
НИИСМ Белорусской ССР, при выпуске известково-песчаных изделий
применяется молотая известь, которая после смешения с песком и
водой и заполнения известково-песчаным раствором форм продолжает
гаситься в формах [141, 142]. В производстве пено- и газосиликальцит-
ных изделий применяется гашеная известь, но в смесь добавляется и
молотая негашеная известь для того, чтобы раствор загустевал до
запаривания в формах.
В производстве силикатных изделий главным агрегатом помола
извести является шаровая мельница [143]. В начальном периоде развития
силикальцитного производства для помола применялась шаровая
мельница. Рекомендовалось также применять и вибромельницу [144. 145].
Для силикатных изделий требуется известь тонкого помола. В
производстве пеносили-
Р с. ТМ Вибрационная мельница конструкции ВНИИТИСМ:
/ — иеч>*>с; ! — нквратор; # — пружв!гы;
»\фса (шланг); Г - элркт о«п»гатг. .; *
4 — опорная рема.;
шфужпяя тру'п
* — охлвждагощее устройство; 6" —
ни. ятора; 16 — дсбалангк >рй вал; //
упругая соедвкителыия
- (ТОЛ (КОПОШИ* И*КЖ
82
кальцитных изделий при приготовлении пеносмеси в мешалках пе-
рио кальцитных изделий при приготовлении пеносмеси в мешалках
периодического дического действия слишком высокая тонкость помола
извести отрицательно влияет на качество изделий: при добавлении в
силикальцитный раствор слишком мелкой известикипелки образуются
комки диаметром до нескольких сантиметров, которые не разрушаются
в мешалке и. оставаясь в изделиях, снижают их прочность и
морозостойкость, вызывая вместе с тем перерасход извести.
На Опытном заводе при организации изготовления пеносиликаль-
цита помол негашеной извести производился в вибромельнице
периодического действия (Рис 34). При этом в пеноизделиях имелось
большое количество отдельных комков и крупных известковых гнезд. В
дальнейшем для помола была установлена шаровая мельница
непрерывного действия фирмы «Zemag-Zeitz» {Рис 35). Длина корпуса
мельницы — 260 см.. диаметр — 93 см. Число оборотов корпуса — 32
об/мин. Мощность мотора — 14 квгп. Диаметр шаров — 7 см, их общий
вес — 1,5 т. Мельница заполнялась известью, размельченной на куски
величиной до 2 см. Производительность ее — 1 т/час.
С применением извести-кипелки, молотой в шаровой мельнице,
уменьшились количество и размер кусков извести в изделиях,
улучшилась структура изделий, повысилась прочность на сжатие и снизился
(процент брака.
Рассматривая под микроскопом известь, молотую в шаровой
мельнице, можно видеть большое количество тонких сплю-
*" / — корпус; 2 — (фопоюштм; S — загрузочная
КОЛОтСЯ изЗеспь течка: •* —выгрузочная течка; 5—
перфорированная стенка; 6— зубчатое колесо:
7 — гнтп
83
0« **
Г
■3«r.-
«
*
*> " ■ . . ■■
Рис 36. Известь, молотая в шаровой мельнице
щенных чешуек {Рис. 36). Образование последних является
специфическим явлением как бы вторичного образования при помоле в
шаровой мельнице такого мягкого материала, как известь. Под давлением и
ударами шаров молотая известь частично уплотняется тонким слоем
на стенках мельницы и на поверхности шаров, а затем вновь
измельчается в более крупные зерна, которые входят в состав общей массы
извести. Детальное исследование помола извести в шаровой мельнице
произвел Hiittig [146].
Помол извести в дезинтеграторе исключает возможность
комкования или флоккулирования измельчения. Схема дезинтегратора
показана на Рис 5. При вращении корзин под действием ударов стальных
пальцев в первую очередь размельчаются более крупные и непрочные
куски извести. Мелкие и легкие частицы движутся в дезинтеграторе
вместе с воздушными течениями и вихрями и больше не
размельчаются и не соединяются между собой. Гранулометрический состав изье-
стей, молотых в вибромельнице, шаровой мельнице и дезинтеграторе,
приводится на Рис 37 и в табл. 30.
Содержание крупных зерен в извести, молотой в вибромельнице,
наибольшее (см. табл. 30). Но в ней имеется и большое количество
очень тонких частиц, на что указывает величина удельной
поверхности (3300 смк). Именно такие частицы способствуют образованию
комков при замешивании негашеной извести в смесь. Известь, молотая
в шаровой мельнице, содержит много тонких чешуек. Все фракции
более 0,1 aim в основном состоят из частиц с двумя параллельными
поверх-
84
WO
90
W
. 70
60
50
bo
30
го
in —
J L
0/05 0J5 O.EO 0.315 0i2 0.60 0,85 1,2 /£ 2,5 50
Отверстие сита, мм
Рис 37 Гранулометрический состав известен, молотых в: 1 — дезинтеграторе; 2—шаровой мельнице;
3 вибромелынще
и~~
У
2 У
\/
5
1
i !
! i
■ 1
i
--г.
-—^Г-
— п
i
t-r—
1
ностями. Гранулометрический состав дезинтегрированной извести
значительно отличается от известен, молотых в шаровой и вибромельнице.
Объемый вес дезинтегрированной извести в сыпучем состоянии тоже
оказался на 14% меньше объемного веса такой же извести, молотой в
шаровой мельнице. Известь, молотая в дезинтеграторе, содержит
значительно меньше крупных фракций. Относительно небольшая
удельная поверх-
ТаблицаЗО
Octiii-k ii*i
TlHl 1ЮМОЛ1.НО-
in агрег<н.!
Вибромель-
tnma
Широкая
мельница
,Дел1Итегра-
тор . .
Отперстип сит, мх
I,
| Пришло че- ! Удельная
рез сито с , поисрх-
; 2,5 1,2 о.к- о.з 10.15 J ол ; °™j£™ 1^'Ж-
0,2 0,7 ] 1 , 1.6 ' 6,8
| : , I
— ! — 0,2 ' 1.7 ; 4.3
I ! i
- ! — : 0,4 _ 0,2 | 0,3
15.9
12
1.6
13,1
11,й
■1,9
6(1,7
70
92.6
3300
2030
2790
85
V
ч»
4S
"u
*:
й"
i
£
«3
*.
a
t
is
5
Ci.
ч
*
4.
£
'50-
W-
iO
V
P.S 0.7 0,8 0,S W
Объемный Sec. е/см3
Рис. 38. Прочность на сжатие пено-
кальцитных образцов,
изготовленных С известью:
той в дезинтеграторе;
2—молотой в шаровой мельнице
ность указывает на малое содержание в извести очень мелких частиц.
Одна и та же известь, молотая в дезинтеграторе и шаровой
мельнице, использовалась Опытным заводом для изготовления пеносили-
кальцитных стеновых блоков. Она дозировалась в равных объемах,
поэтому расход дезинтегрированной извести был на 14% меньше, чем
молотой в шаровой мельнице. Дезинтегрированная известь
смешивалась с песком лучше, чем молотая в шаровой мельнице. Пеноизделия
из смеси с дезинтегрированной известью по внешнему виду не
отличались от изготовленных из смеси с известью, молотой в шаровой
мельнице.
Образцы-кубы из пеносмеси различных объемных весов с
известью, молотой в дезинтеграторе и шаровой мельнице, запаривались
вместе с изделиями, изготовлявшимися на заводе в производственном
автоклаве. Прочность образцов, изготовленных с известью, молотой в
дезинтеграторе, оказалась примерно на 25 кг/см2 больше, чем образцов
равных объемных весов, изготовленных с известью, молотой в
шаровой мельнице {Рис 38). Структура пеносиликальцита с
дезинтегрированной известью более однородна и почти не содержит видимых
простым глазом склеившихся кусочков извести.
Влияние помола извести-кипелки на загустевание пеносмеси
определялось следующим образом. В пеносмесь 30%-ной влажности
замешивали известь, молотую в шаровой мельнице и в дезинтеграторе, в
количестве 10% от общего веса сухой смеси. Загустевание
определялось через равные промежутки времени при помощи прибора Вика.
0 10 20 3D 40 50 60 70 ВО
Время, мин.
Рис 39. "Загустевание силикальцитах сили-
смесей при помолах извести:
1 — в дезинтеграторе; 2 — в шаровой 1 — моло-
мельнице
86
Как видно из Рис 39, при употреблении извести, молотой в
шаровой мельнице, загустевание смеси начинается несколько раньше, чем
смеси с известью, молотой в дезинтеграторе. Это объясняется большим
содержанием мелких частиц извести и поэтому более быстрым
связыванием воды в начальный период реакции. Смесь с
дезинтегрированной известью начинает загустевать несколько позже, но проходит
равномернее и полнее, чему способствует однородный состав
дезинтегрированной извести. Это еще раз доказывает, что качество молотой
извести зависит не только от тонкости помола, но и от однородности
состава ее зерен. Дезинтегратор в сравнении с другими механизмами
позволил получить молотую негашеную известь более высокого
качества.
Однако в опытном помольном дезинтеграторе известковая пыль
вылетала через недостаточно уплотненные соединения. Поэтому
следует сконструировать пыленепроницаемый дезинтегратор. Износ
пальцев дезинтегратора при помоле извести оказался незначительным в
сравнении с износом пальцев при помоле песка. В производстве пено-
силикальцитных изделий вместо предварительного помола извести в
дезинтеграторе и последующего ее перемешивания с песком и пеной в
пеномешалке удобным и экономичным оказалось приготовление
смесей в дезинтеграторе путем одновременной подачи в него комовой
извести, песка и необходимого количества воды для формования (см. гл.
VII). Такая смесь, идеально гомогенизированная в дезинтеграторе,
содержит необходимое для загустевания в формах количество негашеной
извести, которая затем перемешивается в мешалке с пеной или газооб-
разователем.
23 Вода.
В природе вода никогда не бывает чистой. Влияние содержащихся
в воде примесей на свойства известково-песчаных изделий до
настоящего времени мало изучено. Seldis [147] полагает, что использование
воды жесткостью свыше 5° препятствует процессу твердения, Глазе-
напп [148] придерживается противоположного мнения. Работы,
проведенные на Опытном заводе, подтверждают, что жесткость воды не
оказывает заметного влияния на прочность изделий. Действительно, при
жесткости воды 50° 1 л воды содержит всего лишь 0,5 г СаО. Если при
литье изделий формовочная влажность известково-песчаных смесей
составляет 30%, то количество примесей, вводимых с водой, составит
всего 0,015%. Количество примесей в песке и извести превышает это
количество в несколько раз.
В воде могут быть примеси, отрицательно влияющие на
образование структуры изделий. К ним относятся различные органические
кислоты сильной концентрации (гумусные,
молочные и пр.), навозная жижа и др. Если возникает сомнение в
пригодности воды для силикальцитных изделий, необходимо произвести
сравнительные испытания силикальцитных образцов, изготовленных с
87
чистой и с исследуемой (богатой примесями) водой. Сравнение
прочности образцов, отформованных до одинаковой плотности и совместно
запаренных, покажет, пригодна ли вода для производства. К воде,
применяемой для изготовления силикальцитных изделий, никаких
особых требований не предъявляется.
В технологии производства силикатного кирпича неоднократно
рекомендовали для увлажнения смесей применять конденсат,
собираемый из автоклавов, содержащий известь и небольшое количество
растворенной SiC>2 В практике изготовления силикатного кирпича
конденсат автоклавов используется.
88
ГЛАВА 3 ТВЕРДЕНИЕ ИЗВЕСТКОВО-ПЕСЧАНЫХ
МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОБЫЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
В главе 1 было указано, что до открытия способа обработки извест-
ково-песчаных изделий в автоклаве было осуществлено немало опытов
с твердением изделии при обычной температуре (на воздухе) и в
пропарочной камере. К 1900 г., когда начало широко развиваться
производство силикатного кирпича, вопрос о том, какой метод твердения из-
вестково-песчаных изделий экономичнее — в автоклаве или в
пропарочной камере — вызвал много споров, хотя практика дала на этот
вопрос определенный и окончательный ответ. Возможность твердения
известковопесчаного сырца без запаривания не раз вновь начинала
обсуждаться. Широкое распространение сырья для приготовления из-
вестково-песчаных смесей позволяет повсеместно осуществить
производство материалов на их основе с твердением изделий на воздухе при
минимальных затратах средств. Автоклавная же обработка вызывает
большие затраты и требует сложного оборудования. Поэтому всякие
новые данные о возможности организации безавтоклавного
производства силикатных изделий всегда представляли большой интерес для
строительства и промышленности строительных материалов. Иногда
эти данные преждевременно и необоснованно связывались с
возможностью отказа от применения автоклавов. Такие вопросы возникали и
при появлении дезинтеграторного способа приготовления смесей и
помола песка в вибромельнице.
Обработка известково-песчаных смесей в дезинтеграторе оказывает
влияние на процесс твердения изделий при обычной температуре.
Сущность нового в процессах твердения силикальцитных смесей на
воздухе и результаты некоторых опытов приводятся ниже. Хотя извест-
ково-песчаные растворы употребляются тысячи лет, вопросы их
твердения при обычной температуре детально не были изучены. Мало
внимания обращалось на влияние дисперсности компонентов растворных
смесей, на свойства поверхности их зерен и гомогенность смесей.
Процессы твердения известково-песчаных растворов при обычной
температуре разделяют на четыре основные группы.
89
1. При высыхании воды в известково-песчаных смесях
происходит затвердевание частиц извести, находящихся в коллоидном
состоянии; одновременно с этим возрастают действующие между частицами
извести и песка когезионные и адгезионные силы.
2. В результате химической реакции, происходящей между
содержащимися в извести и песке такими активными кислотными
соединениями, как SiC>2, А12Оз, РегОз и т. п., с одной стороны, и Са(ОН)2, с
другой, возникают подобные гелю соединения, которые в результате
гидратации и перекристаллизации твердеют аналогично гидравлическим
вяжущим.
3. Химическая реакция между известью и песком способствует
твердению.
4. В результате соединения извести с С02 воздуха (процесс
карбонизации) происходит частичная перекристаллизация,, уплотнение и
дальнейшее твердение монолита.
Рассмотрим эти процессы более подробно.
3.1 Процессы твердения известково-песчаных материалов при
высыхании из них воды.
По своей природе кварц поверхностно-отрицателен, известь
поверхностно-положительна, т. е. поверхность кристаллической частицы
имеет в решетке избыток отрицательных или положительных ионов.
Эти противоположно заряженные поверхности стремятся к взаимному
соединению. Чем мельче песок и известь и чем теснее прижаты одна к
другой их частицы, тем прочнее соединение [149].
При твердении смеси из извести, свободной от примесей и
кварцевых зерен песка, эти поверхностные силы частиц играюг значительную
роль особенно в первоначальный, довольно продолжительный период
твердения. Находящийся в растворе с большим количеством воды
гидрогель извести при высыхании раствора уплотняется и начинает
приобретать прочность. Прш этом вследствие наличия адгезионных сил он
плотно соединяется с поверхностью зерен песка, связывая их в
монолит. Данная точка зрения подтверждается следующим опытом. Rodt
[150] выдерживал образцы-кубы из песка и чистой извести (1 : 5) в.
течение 7 месяцев в эксикаторе, в котором находился сосуд с водой. За
это время прочность кубов не изменилась, и они сохранили начальную
влажность. Такие же образцы-кубы, выдержанные на воздухе, высохли
и приобрели прочность известкового раствора. В массивных
строительных конструкциях, где высыхание раствора затруднено, прочность
последнего, как известно, тоже в течение многих лет не возрастает.
Если выдерживать раствор длительное время на воздухе с постоянной
относительной влажностью, то давление водяных паров в вяжущем и в
воздухе уравновешивается. Практически это осуществляется в сосуде,
где имеется некоторое количество серной кислоты
90
постоянной концентрации. Если
вес раствора продолжительное
время не изменяется, то считают,
что раствор приобрел
уравновешенную влажность.
Изучая таким методом вопросы
равновесия гелей гидрата извести,
Rodt нашел, что вода выделяется из
извести весьма интенсивно при
высокой относительной влажности
воздуха (80 — 90 %). При
влажности воздуха в 60% на 1 моль СаО
приходится 0,13 моля Н20, т. е.
Са(ОН)2 сохраняется сравнительно
сухой (4.2%). Такая влажность
извести сохраняется и при совершен-
90 во 70 60 50 40 30 /п т и но сухом воздухе. Исследования
<>:е№ гЬ?ах содержания ВодыВмчп- rK1i
гидрате показали [151], что при гашении
Рис 40. Прочность на сжатие гидрогелей извести получают Са(ОН)г в ос-
взависимостиот!содержания воды (по „овном в коллоидном состоянии и
ЮЛ1КУ'- его частицы отличаются по форме
и по величине от кристаллов извести, выпавших из раствора. Это
подтверждают и приведенные выше электронномикроскопические
наблюдения над препаратами извести. Установлено, что удельный вес
извести, находящейся в коллоидном состоянии, равен 2,08, тогда как для
извести в кристаллическом виде он составляет 2,23 г/см .
Michaelis'oM [150] найдена зависимость между содержанием воды в
гелях и их прочностью (Рис 40). Твердение гидрогеля извести
начинается при относительно небольшом содержании воды по сравнению с
твердением гидрогеля кремнекислоты. При дальнейшем высыхании
воды прочность гидрогеля быстро возрастает.
В силу тех же причин образуется песчаник, вяжущее которого
состоит из кремнекислоты, а иногда из глинозема и гидрата окиси железа.
Здесь связывающее зерна песка вяжущее создает уплотнение и
упрочнение материала вследствие высыхания гидрогеля кремнекислоты или
других окисей. На Рис 40 показано, что начало схватывания гидрогеля
кремнекислоты происходит при более высоком содержании воды, чем
гидрогеля извести. С уменьшением влажности процесс продолжается
равномерно. Прочность на сжатие гидрогеля кремнекислоты примерно
в десять раз больше прочности гидрогеля извести.
В твердении известковых растворов при обычной температуре
чрезвычайно важное значение имеет дисперсность частиц извести. Чем
меньше частицы извести, тем прочнее при высыхании
91
222
V <50
WO
\
\±jiTT
3 5 7 SID 15 1920 23 3031
Влажность оБразцо6,%
39W
воды гидрогель и
вяжущее. Тонкость
частиц извести зависит от
режима обжига и
гашения извести, поэтому
следует добиваться
режимов, позволяющих
получать частицы
гашеной извести высокой
дисперсности. Это
обеспечивается (см. гл.
II) обжигом извести при
низких температурах и
гашением при большом
содеркании воды (в
тесте или растворе). Та- Рис 41. Кривая формовочного давления образцов гаше-
кие технологические н°й извести различной влажности
приемы позволяют получать частицы извести размерами менее 1 it- В
ФРГ известь по характеру обжига разделяется на известь мягкого и
жесткого обжигов [152]. Гасят ее при большом избытке воды в молоко
или тесто и до употребления длительное время выдерживают. При
этом происходит дополнительное повышение дисперсности частиц
извести и ее коллоидных свойств [153].
Прочность известковых растворов и изделий существенно зависит
от их плотности. Чем ближе друг к другу находятся частицы,
составляющие раствор компонентов, тем больше действуют между ними ко-
гезионные и адгезионные силы. Прессованием образцов гашеной
извести при 69% активной СаО и 7%-ной влажности мы получили
прочности образцов, приведенные в табл. 31.
Данные табл. 31 указывают на довольно высокую прочность
образцов, изготовленных из одной извести, и на значительное влияние
плотности образцов на их прочность.
Таблица31
Фчрчоглчнос
давление,
кг, см1
жирата, .*
Прочность
ооразцп
кг/см'
при сжатии.
сразу после
формования
после
трехсуточного
выдерживания г*
лаборатории
i
1
j Потеря плажпостм
: после трехсуточ-
'. ного кыдер.-кива-
Инн, %
25
100
.300
500
1.1
1,3
1,44
7,8
14,2
32,3
70,5
16.2
25,4
72,4
134,7
1
0,9
0,8
2,6
92
На Рис. 41 показана кривая формовочного давления образцов из
гашеной извести, содержащей 69% активной СаО, прессуемых до
объемного веса 1,2 г/см , в зависимости от влажности. При 39%-ной
влажности началось выделение воды из образца.
Graf [154], исследуя твердение образцов известковых растворов,
давал им нагрузку (пригруз) в 5 кг/см2, при этом прочность образцов
повышалась в 2.3 раза. Известково-песчаные растворы, находясь в кладке
под давлением, приобретают большую прочность, чем при твердении в
форме без уплотнения. Graf обнаружил, что при повторном
увлажнении и высыхании известково-песчаного раствора получаются
прочности больше исходных. При этом во время высыхания известковое тесто
сжимается, а при увлажнении расширяется и более плотно заполняет
промежутки между зернами песка. При повторных, увлажнениях
раствора, в особенности после первого повторного увлажнения,
производимого через 7 дней после изготовления образцов, в известково-
песчаных растворах возникают настолько большие напряжения, что
они вызывают образование трещин.
В течение последних 10 лет появились рекомендации применять в
известково-песчаных растворах молотую негашеную известь. Помол в
шаровой и вибромельнице позволяет получить частицы извести
размером около 20 ц; более мелкие частицы в процессе помола механически
соединяются между собой (см. гл. II). Помол в дезинтеграторе также не
дает большей дисперсности, чем дисперсность извести-пушонки.
Практически частицы молотой негашеной извести всегда в десятки раз
больше частиц гашеной извести. Поэтому негашеная известь не
смешивается с песком, и в особенности с его мелкой пылевидной частью, до
такой гомогенности, какую имеют смеси гашеной извести и песка.
Однако применение смесей негашеной извести иг песка имеет некоторые
•преимущества по сравнению с такими же смесями, но на гашеной
извести [155].
Смеси гашеной извести и песка после формования изделий и
растворы из этих смесей после укладки снижают влажности в результате
химических процессов; вода выделяется из раствора за счет испарения
в воздух, если он достаточно сух. В воздухе 100%-ной относительной
влажности и под водой раствор не высыхает и не твердеет. При
применении молотой негашеной извести уменьшение количества воды в из-
вестково-песчаном растворе происходит за счет гашения извести.
Поэтому такие растворы твердеют, как это описывает Осин, во влажном
воздухе и даже под водой. В этом случае, чем известь мельче
размолота, тем достигаются лучшие результаты. При использовании негашеной
извести после ее гашения в растворе может остаться достаточно влаги
для возникновения между частицами извести и песка значительных
когезионных и адгезионных сил. Такие растворы обычно имеют
высокую прочность. При гашении
93
извести количество твердого вещества смеси увеличивается, и
изделие приобретает большую плотность. Состав смеси и ее плотность
следует подбирать так. чтобы рост объема при гашении извести не
превышал объема пор в смеси (изделии), иначе возникающие при
гашении извести внутренние напряжения разрушат структуру смесей и
изделий из них.
Тепло при гашении извести выделяется в течение короткого срока
и вследствие малой теплопроводности частиц известковопесчаной
смеси не успевает быстро выделиться в окружающую среду. В этом
случае смесь нагревается до температуры кипения воды и разрушает
структуру изделий. Чтобы избежать разрушающего действия,
Смирнов и Осин рекомендуют применять различные добавки, замедляющие
гашение извести.
Все эти вопросы не имеют практического значения при
автоклавном твердении известково-песчаных материалов. В этом случае
действуют иные закономерности. Твердение известковопесчаных смесей
при обычной температуре можно сравнивать, например, с твердением
песчано-глинистых смесей или шлама в результате испарения воды и
высыхания смесей. В некоторых случаях при формовании изделий из
известково-песчаных смесей целесообразно применять негашеную
известь для достижения более высокой плотности изделий после
формования. На этих вопросах мы в дальнейшем остановимся подробнее.
Если бы при использовании гашеной и негашеной извести удалось
получить смеси одинаковой дисперсности и гомогенности, то для фи-
зикохимических процессов, происходящих при автоклавной
обработке, вид извести не имел бы значения.
При твердении гидравлических вяжущих вода и вяжущее в смеси
соединяются химически, то же происходит и в смесях с негашеной
известью; поэтому Осин называет процесс твердения негашеной
извести «гидратационным твердением извести».
3.2 Твердение известкво - песчаных материалов, происходящее в
результате химических реакций между активными кислотными
соединениями песка и извести.
Этот процесс происходит в смесях из извести и песка, богатых примесями.
Значение такого вида твердения для получения прочности изделий зависит от
количества и свойства примесей. Активная SiC>2, например, диатомит, трепел
и т. п., соединяется с известью при обычной температуре, образуя
гидросиликат в гелеобразной форме, дополняющий возникшую при гашении
коллоидную массу, связывающую зерна песка. То же самое имеет место при
твердении различных активных отходов, получающихся при сжигании углей,
например, шлаков и зол, в смеси с известью в присутствии воды. Вяжущие,
образующиеся из активных кислотных соединений и извести, могут обладать
довольно высокими прочностями. превышающими 100 кг/см".
Содержащиеся в известняке примеси образуют при обжиге си-
94
ликаты, алюминаты и ферриты кальция, которые, реагируя с водой, образуют
коллоидные гидратные соединения.
3.3 Твердение, происходящее в результате химической реакции
между известью и песком.
Некоторые исследователи считают, что известь и песок в присутствии
воды вступают в химическое взаимодействие при очень продолжительном
выдерживании на воздухе при обычной температуре. Один из исследователей
определил, что римский известково-песчаный раствор из сооружения 300-
летней давности содержит 3,98%, а раствор из сооружения 700-летней
давности — 10,4 % растворимой Si02. У растворов более раннего романского
периода содержание растворимой Si02 было 1,8%, у раствора более позднего
периода — 1,2% [156]. По данным Donath'a [157], содержание растворимой Si02 в
одиннадцати исследовавшихся известково-песчаных растворах доходило
максимально до 2%. По данным Юнга, в кладочном растворе, взятом из
Борисоглебского собора, построенного в XJ столетии, содержалось растворимой Si02
— 4,2%, а в растворе, взятом из Софийского собора, построенного в XII в. —
7,9%.
Химическое взаимодействие между частицами извести и песка при
обычной температуре происходит в небольшом объеме, поэтому высокое
содержание растворимой Si02 в старых кладочных растворах можно объяснить
большим ее содержанием в исходных сырьевых материалах. Wurtzner. в течение
длительного срока проводивший исследования над образцами известково-
песчаного раствора, не обнаружил в них ни появления растворимой Si02, ни
образования силикатов кальция [158].
Напалкова проводила опыты с кристаллическим кварцем [159]г имеющим
размеры зерен 20 — 80 и; зерна кварца после 45-суточного выдерживания в
известковом растворе не показали почти никакого приращения объема, тогда
как тот же кварц, но с размерами зерен 1 — 20|i- после 20-суточного
выдерживания в растворе, стал значительно увеличиваться в объеме и через 45 суток
имел почти такой же объем, как и трепел при тех же условиях. Следовательно,
для интенсификации твердения известково-песчаных смесей при обычной
температуре и активного участия в этом процессе зерен песка необходимо
размельчение песка Если при продолжительном взаимодействии между песком и
известью в какой-то мере и происходит химическая реакция, то это не
оказывает влияния на прочность материала.
3.4 Твердение известков о-п есчаных материалов, происходящее в
результате процесса карбонизации извести.
Карбонизацию извести следует считать как бы вторичным процессом
твердения известково-песчаных раствороа О значении карбонизации последних
высказывались различные мнения: Rodt [150], например, не придает особого
значения карбонизации в процессах твердения. Выдержанный им в течение
месяца образец известково-песчаного раствора содержал всего лишь
95
0,03 углекислого газа (по объему), находившегося только в тонком
поверхностном слое образца. Rodt установил, что известковопесчаные
растворы твердеют в совершенно свободной от углекислого газа
маловлажной атмосфере так же, как и в обычном воздухе той же влажности.
Высказывалось также мнение, что карбонизация имеет влияние на
твердение растворов уже в начальный период твердения.
Надо полагать, что твердение известково-песчаных растворов; в
течение длительного времени под действием содержащегося в; воздухе
углекислого газа только дополняет рассмотренные выше' различные
процессы твердения таких материалов и влияние карбонизации
становится особенно заметным после окончания других процессов.
Как известно, реакция карбонизации извести выражается
следующей формулой:
Са(ОН)2 + С02 = СаС03. + Н20.
Освобождающаяся в результате этой реакции вода может частично
остаться в тонкодисперсной структуре материала в связанном виде, но
большая ее часть постоянно испаряется из вяжущего.. Так как
молекулярный вес ОЭ2 равен 44, а Н20 — 18, понятно, почему проникающий в
известковое вяжущее С02 уплотняет его.. Исследование растворов из
кладки древних стен показывает, что растворы приобретают
структуру, подобную структуре плотного известняка, и становятся очень
прочными. Вследствие небольшого, содержания С02 в воздухе и
значительного сопротивления плотной структуры кладочного раствора
проникновению и движению газов, процесс твердения раствора
происходит очень медленно, в течение десятков и сотен лет.
3.5 Возможность изготовления известково-песчаных изделий и
конструкций без автоклавной обработки.
Обработка известково-песчаных смесей в дезинтеграторе создает
лучшие условия для твердения известково-песчаных материалов на
воздухе. При совместном помоле в дезинтеграторе извести и песка
поверхности зерен последнего активизируются и покрываются
равномерным тонким слоем извести, что создает плотные соединения между
частицами извести и песка и способствует образованию более прочных
материалов.
Исследования, проведенные на Опытном заводе, показали, что
дезинтегрирование песка повышает в несколько раз прочность свежеиз-
готовленных известково-песчаных образцов (сырца) (табл. 32).
В табл. 33 приведены данные прочности образцов, отформованных
из дезинтегрированных известково-песчаных смесей, с удельной
поверхностью песка в смеси 250 см/г, формовочной влажностью 7% и
активностью смеси 9,4% СаО. Образцы выдерживались в
лаборатории.
96
Значительно возрастает прочность сырца при обработке песка вместе с
известью в дезинтефаторе. Повышая активность известково-песчаных смесей
и интенсивность работы дезинтефатора, на Опытном заводе получили сырец
прочностью свыше 100 кг/см2 при объемном весе 1,9 г/а/. После 28-суточного
твердения во влажном воздухе при t = 20° образцы из этого сырца достигли
Таблица32
Активность
смеси.
», С.лО
(1мрмо
I'll'IIIJfl
влажность.
Смесь пескч с известью
ф|',р\В1-
кочппо
давле-
нне.
ъг/см1
100
180
250
100
180
250
100
180
250
100
180
250
100
180
250
100
180
250
100
180
250
100
180
250
100
180
250
Перемешивание
крччиую с
песком зпвода
«Кварц»
Перемешивание i
вручную с де:шнте- I
грированным песком (
завода «Кварц».
Удельная поверхность'
О* см-/г •■
Де.шитегрнроваиная
удельная
поверхность песка завода
«Кварц» » смеси
628 см-/г
i >оъеи-
lEblti
вес,
г/с Vх
1,7
1.71
1,74
1,69
1,72
1,75
1,75
1.77
1,82
1.72
1,76
1.89
1,73
1,76
1,77
1,72
1.75
1.79
Прочность
мл
сжатие.
0,2
0.2
0.4
0.2
0,3
0.3
0,1
0,1
0.7
0,9
0,9
0,8
1
1,1
0,5
0,6
0,7
1,7) i 0,8
1.77 ! 1
1,81 ' 1,7
1,74
1,77
1.81
1,75
1,77
1,81
1,2
1,6
2,2
1,4
1,7
2
"Темный j1Ii,°;H^! Объемный
вес, г/см3 , "Л..ХТ'1 'I »сс, г/см3
1,63
1,66
1,7
1,62
1,09
1,73
1,61
1,67
1,72
1,67
1,7
1,75
1,67
1,69
1,76
1,64
1.72
1,75
1,67
1.72
1,78
1.66
1.72
1.77
1.69
\\ТА
1,78
кг/с «2
1
1.3
2,1
1.9
1.4
1,9
2.2
2.4
3.2
1,7
2,2
3.2
1.2
2,7
3,2_
1,7
5.2
2,2
3,2
1,7
3,7
4,7
1,67
1,71
1,76
1,66
1,72
1,76
1,64
1,72
1,74
1,72
1,78
1,82
1,71
1./7
1,81
1,74
1,81
1,84
1,71
1.76
1,79
1,71
1,74
1.78
1,66
1,76
1,78
2.2
3.2
5.2
2,7
3,7
4."
2,7
3,2
4,2
97
Таблица 33
п
11
St
1,7
1.У
j
I?
10.5
20,9
2 суток
потерн
влажности, %
2,4
4,3
прочность
нл сжатие,
кг!см-
15,4
12,1
Образец не:
ытан через
3 суток
потеря 1 прочность
влажно. |jna сжатие,
сти ч. j хг'.см-.
1
4,5
3,3
70,1
7cj
потерн
влажности. %
4,6
3,7
ТОК
прочность
на сжатие,
кг{слР
гад
77
прочности на сжатие 300 кг/см2. При этом 3% кристаллической SiC>2
перешло в растворимое состояние [67].
3.6 Дезтинтеграторное песчаное вяжущее.
Могут быть и другие пути изготовления известково-песчаных изделий без
автоклавного твердения. Если в обычных условиях в присутствии CafOHh и
воды происходит разъединение кристаллической решетки S1O2 и весьма
медленное возникновение геля Si02 и Са(ОН)2, и то лишь при весьма малом
размере зерен кристаллического кварца, возникает вопрос, не будет ли этот
процесс происходить в присутствии какой-нибудь другой щелочи более
энергично при практически приемлемых дисперсностях и промежутках времени. Ведь
известно, что соединения Са и кремнезема не являются единственно
возможными вяжущими материалами [160]. Не проявляется ли замеченное Волжен-
ским [32] каталитическое действие КОН и NaOH лучше всего при твердении в
обычных условиях очень мелко размолотых в дезинтеграторе смесей извести
и песка? Эти и подобные им вопросы ожидают разрешения до того, когда еде-
зинтеграторное песчаное вяжущее», получаемое при помоле песка и
некоторых других химических соединений, будут применять наряду с
портландцементом.
Имеются практические предпосылки для более широкого применения в
строительстве известково-песчаных материалов, твердеющих при обычной
температуре. Но сейчас использование таких смесей ограничивается главным
образом строительными растворами. Уже давно известен способ возведения
трамбованных стен из известково-песчаных смесей [161]. Для этого
употребляли смесь из одной части (по объему) хорошо погашенной извести и семи-
восьми частей песка с зернами различной величины. Первоначально известь
смешивали с чистым мелкозернистым песком, а затем — с более крупным
песком. Увлажнение производили до получения консистенции жесткой смеси.
Смесь трамбовали в специальных металлических или деревянных формах. Во
Франции и Германии [161] такие трамбованные стены успешно применялись
в сельском строительстве при сооружении жилых домов и подсобных
помещений. В животноводческих постройках рекомендуют внутреннюю
поверхность стен покрывать на высоту не менее 120 см водостойкими материалами.
Стены еле-
98
Таблица34
с
актинность,
% СаО
8
11,4
12,2
месь
удельная
Ипвермнкть
песка. r.u-U
332
3i8
35)
!1
1.7
2.(i
3,5
4,1
Прочность оооагш
не трам;,икании
лоиюсть, г!см'л
1.8 1 1.9
1
3.9 ! 5.1
5,7 1 7.9
6,9 j 9,8
1 на сжатие, кг'с*@
после 28-сут очного выдер-
жн1,Ш1нп плотность. г1смэ
1.7 I 1.8 1 1.9
17.3
19,2
24,5
24.4
28,9
33,5
31.5
37,5
42,5
дует защищать от промерзания в насыщенном влагой состоянии, для
этого у крыш необходимо устраивать широкие карнизы. Опыт
эксплуатации таких помещений во Франции показал, что стены, трамбованные
из известково-песчаных смесей, приобретают со временем высокую
прочность и долговечность.
Если опыт эксплуатации зданий, построенных из тщательно
утрамбованных глиняных стен, показывает, что дома хорошо сохраняются в
течение 100 лет и более [162], то не должно быть сомнений в
целесообразности сооружения здании со стенами из утрамбованных известково-
песчаных смесей.
Выполненные нами опыты показали, что известково-песчаные
смеси, подготовленные в дезинтеграторе даже при относительна
небольшой степени активизации (удельная поверхность — 350 см /г), имеют
удовлетворительную прочность непосредственна после трамбования
(табл. 34), которая достаточна для стенового материала двухэтажных
зданий.
Со временем прочность стен из дезинтегрированных известково-
песчаных материалов вследствие карбонизации извести будет
непрерывно возрастать. На обработку 1 т смеси в дезинтеграторе
расходуется 6 квт-ч энергии. При пропускной способности установки в 1,5 т/час
необходимы электромоторы общей мощностью 12 кет. Агрегат при
работе в одну смену может изготовить за месяц стеновой материал,
достаточный для постройки четырех зданий (объем стен колхозного
дома — 50 м). Принципы конструирования такого оборудования
разработаны в Таллине на Опытном заводе.
99
ГЛАВА 4 ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В
ИЗВЕСТКОВОШСЧАНЫХ ИЗДЕЛИЯХ ПРИ АВТОКЛАВНОЙ
ОБРАБОТКЕ
4.1 Существующие точки зрения на процессы автоклавного
твердения известково-песчаных изделий.
В 1866 г. Derburgh указывал, что известковопесчаные смеси,
находящиеся в условиях, при которых между известью и песком
происходит химическое взаимодействие, лучше твердеют в обстановке,
исключающей карбонизацию. С этой целью он рекомендовал
производить термическую обработку изделий в атмосфере, свободной от
углекислого газа. Для этого сырец помещали в нагретые камеры или
устанавливали между рядами сырца трубопровод с горячим воздухом или
паром. В результате возникающей между песком и известью
химической реакции должны были образовываться силикаты кальция.
Эта точка зрения была признана почти всеми исследовате- лями,
занимавшимися изучением процессов автоклавного твердения
силикатных материалов.
Michaelis объяснял таким образом твердение изделий: «Я ппца-
телъно перемешиваю песок и гидрат извести, формую смесь и
подвергаю ее непосредственному влиянию пара высокого давпения при
тпемпературе 130 — 300°. По истечении нескольких часов я таким
путем получаю гидросиликат извести и благодаря ему атмосферно- и
водостойкую массу».
Курдюмов, рассматривая состав цементирующего вещества в
силикатном кирпиче, указывает, что процесс твердения в этом материале
является результатом образования карбоната кальция вследствие
взаимодействия гидрата окиси кальция с углекислым газом воздуха.
Он сделал предположение, что твердение силикатного кирпича в
автоклаве сопровождается также и кристаллизацией гидрата окиси
кальция, связывающей песчинки друг с другом в камневидное тесто.
Первым ученым, детально изучавшим химические процессы
твердения силикатного кирпича, был Глазенапп [163, 164]. Он
экспериментально доказал, что под влиянием извести часть Si02 ста-
100
новится растворимой, и нашел, что с повышением давления пара и
количества извести возрастает содержание растворимой SiC^. Он
установил, что применение мелких песков сопровождается образованием
значительного количества растворимой SiC>2 и объяснил это большей
поверхностью песка, участвующей в реакции. В результате
исследований Глазенапп выдвинул следующую теорию твердения силикатного
кирпича [165]:
«В связи с безусловной необходимостью присутствия жидкой воды для
образования гидросиликатов можно предложить следуюи^ую теорию твердения силикатного
кирпича.
Известь действует на кварц только в виде растворенной в воде гидратной извести.
Раствор извести насыщается до концентрации, которая зависит от высоты давления
пара и температуры запаривания. Часгтщы извести выпадают из раствора на
поверхность зерна песка и соединяются здесь в твердый гидросиликат, вследствие чего
раствор становится способный вновь принимать известь из твердой гидратной извести.
Два эгта процесса - выпадение извести из раствора и вход в раствор — протекают
одновременно; при этом вода является посредницей для перехода извести в такую
форму, которая позволяет принимать участие в реакции. Интенсивность этого
происходящего в атмосфере водяных паров процесса возрастает с роапом температуры и
давления. Но слой гидросиликата кальция, скопляющийся на поверхности зерен песка, в
свою очередь, тормозит влияние гидрата извести тем болыие, чем толще этот слой.
Поэтому вся известь никогда не переходит в гидросиликат кальция».
Исследования Глазенаппа позволили улучшить качество
силикатных материалов за счет применения более высоких давлений пара и
более мелких песков. Но они не дали полной характеристики вяжущего
и состава гидросиликатов кальция. Успешные результаты, достигнутые
в химии цементов, доказавшие присутствие гидросиликатов кальция в
цементном вяжущем, привели к попыткам обнаружить наличие таких
соединений и при химических процессах, протекающих в период
запаривания силикатного кирпича.
Было сделано много микроскопических наблюдении в тонких
шлифах, имевших цель зафиксировать кристаллический характер
новообразований в силикатном кирпиче. Riime [166], наряду с
известковым шпатом (кристаллический СаСОз), обнаружил мелкозернистую,
мелкочешуйчатую массу, состав которой выяснить ему не удалось.
Hirsch [167] изучал тонкие шлифы из силикатного кирпича,
произведенного по различной технологии, и не нашел никакой разницы в
кирпиче, изготовленном по барабанному, силосному и гидратному
способам. При рассмотрении шлифов Hirsch предполагал найти
гидросиликаты кальция, он считал, что образование кристаллических
гидросиликатов кальция проходит через коллоидную промежуточную стадию.
101
Ernest [168], основываясь на результатах химических анализов,
пришел к выводу, что силикатное вяжущее должно состоять главным
образом из CaSiQi • Н20. Для определения растворимого кремнезема,
связанной и свободной извести он кипятил размельченный
силикатный материал в разбавленной соляной кислоте; опыты других
исследователей показали невозможность получения таким способом верных
результатов [169]. Произведенные Ernest'oM петрографические
исследования с помощью поляризационного микроскопа показали, что
новообразования, подобно кварцу, непрозрачны. Если бы это вяжущее и
состояло из кристаллов, то они были бы очень малы и так плотно
размещены, что не позволили бы их рассмотреть. Ledus полагал, что при
весьма размельченных сырьевых материалах и смесях, уплотненных
прессованием, в новообразованиях имеются кристаллы с двойным
преломлением, но вследствие малых размеров кристаллов ему не
удалось определить их оптические показатели. Ledus [170] считает, что в
химическом составе новообразования связанная известь и двуокись
кремния должны находиться в соотношении 1:1, что соответствует
метасиликату кальция. По данным Dawihl'a [171], силикатный кирпич
твердеет в результате уплотнения коллоидного гидросиликата, а
происходящие при этом процессы аналогичны твердению цемента.
Дементьев [172] заметил, что прочность кирпича при нагревании до
?=400° увеличивается. Это явление он также объяснял уплотнением
коллоидных гидросиликатов кальция. Grime и Bessey [173], проводя
рентгенографические исследования продуктов взаимодействия СаО и
SiC>2, не нашли гидросиликатов кальция в новообразованиях. Они
показали, что связанная с SiC>2 окись кальция переходит под действием
СОг в известковый шпат. Карбонизация изделий сопровождается 10 —
20%-ным ростом прочности. Смирнов считает [174], что «вяжущим
веществом во всех без исключения (силикатных) кирпичах явились первоначально
мельчайшие чешуйки, «наползающие» на зерна кварца и особенно энергично разъедаюи/ие
мелкие зерна, от которых нередко остаются лишь неболыиие обрывки. Эти чеисуйки
часто проникают по трегцинам далеко вглубь зерен кварца, а нередко и без трещин
появляются внутри их. Разъедание иногда происходит слоями. Зерна полевых шпатов
не разъедаются почти или совершенно, а остальные минералы сохранили во всех
изученных образцах полную свежесть контуров... Чешуйки не могут принадлежать
Са(ОН)2... Предположение, что чешуйки принадлежат гидросшткапгу, гораздо лучше
подтверждается наблюдениями».
Kosmann [175] полагает, что при высоких температурах и
давлениях Si02 под действием извести разлагается и образуется подобно
гелию коллоидная Si02, вступающая с известью в прочное соединение.
SiC>2, соединяясь с водой, дает два основных соединения — ортокрем-
некислоту (HiSiO/i) и метакремнекислоту (H2S1O3). Соответственно
возникает ортосиликат кальция
102
(Ca2Si04) и метасиликат кальция (CaSiO^). Химическое действие
извести на зерна песка зависит от величины, округленности или остро-
гранности зерен, от характера воздействий, которым подвергались
поверхности зерен, и от того, молот песок или нет. Положительное
влияние помола на взаимодействие извести с песком Kosmann приписывает
возникновению в результате помола зерен более выраженной остро-
гранной формы. Hundeshagen [176] исследовал строение силикатного
кирпича под микроскопом, пользуясь методом окраски. Он нашел, что
новообразования представляют собой пенообразную мелкопористую
застывшую массу геля, которая полностью окружает все зерна и может
содержать частицы извести различного размера; слой, изолирующий
зерно кварца, окрашиваемый действием метиленового голубого,
состоит из кремнекислоты, свободной от извести, с небольшим содержанием
воды. Ippach [177]. изучавший зависимость прочности силикатного
кирпича от продолжительности и температуры запаривания, сделал
вывод, что при твердении происходит два противоположных процесса:
повышающий и снижающий прочность. Он полагал, что повышение
прочности сопровождается приростом массы геля, падение же
прочности вызывается кристаллизацией массы геля в гидросиликате кальция.
Flint [178] производил синтез многих гидросиликатов кальция
гидротермическим способом. На рентгенограммах проб силикатного
кирпича, запаривавшегося длительное время, были обнаружены
дополнительные линии. Однако ни одна из линий не совпадала с линиями
синтезированных гидросиликатов кальция. Гидротермические синтезы
гидросиликатов кальция производились многими исследователями при
хорошо гомогенизированных сырьевых материалах, высокой
дисперсности, продолжительном времени запаривания, высоких температурах
и давлении пара. Senarmont [179] при многократном нагревании
обычной желатинообразной кремнекислоты под высоким давлением пара
при / = 350° добился образований в ней микроскопически малых
кристаллических поверхностей. Nagai [180] производил запаривание
известково-песчаных смесей при обычном давлении пара и
температуре, меняя время запаривания. Он пришел к выводу, что
новообразования должны содержать в себе СаО • Si02» «Н20 и СаО •
2Si02 • wH20. Flint считает вероятным, что новообразования при
взаимодействии СаО и Si02 прежде всего должны состоять из
гидросиликатов кальция 1 ОСаО • 5Si02 • 6Н20.
Гидротермический синтез гидросиликата кальция при t = 470° в
присутствии раствора СаС12 был впервые произведен Schlapfer'oM и
Nagai [181]. Они считали, что микроскопически можно установить
возникновение 2СаО • Si02 • Н20. Но без присутствия СаС12
кристаллические продукты не образовывались. Kohler [182] нагревал в стальной
колбе смеси СаО, Si02 и Н20 с различным молекулярным
соотношением. При меньших температурах не воз-
103
никало никаких кристаллических форм. Трехсуточное нагревание
при /=220° приводило к образованию игольчатых кристаллов.
Bessey пришел к выводам о том, что состав и структура
новообразований зависят главным образом от свойств песка. Соотношение
связанных молекул извести и Si02 находится в пределах 0,97 — 1,77.
Новообразования могут состоять из гидросиликатов гелеобразного или
кристаллического вида, в большинстве же случаев имеются и те и
другие. Степень кристаллизации зависит от количества образовавшегося
геля, а последнее — от тонкости песка и активности поверхности его
зерен. Отношение связанной СаО и Si02 в кристаллическом
гидросиликате кальция больше, чем в гелеобразном. Если в реакции
принимают участие пески, содержащие Si02 в аморфном виде, то
возникновение новообразований происходит в пять раз быстрее, чем при
взаимодействии с кристаллической Si02. Сохранение постоянства объема при
высыхании зависит от количественного соотношения между
коллоидной и кристаллической формами новообразований. Чем больше
кристаллического гидросиликата кальция, тем меньше сокращается объем
материалов при высыхании. Казалось бы. качество силикатного
кирпича зависит от находящегося в нем количества кристаллического
гидросиликата кальция. Однако данному положению противоречат опыты
Ippach'a. Сравнить же результаты этих исследований нельзя, так как
Ippach анализировал смеси, содержащие 50% СаО. a Bessey—5 — 8%.
Bessey приводит прочности на единицу растворимой Si02, Ippach же
оперирует абсолютными прочностями.
Бутт и Кржеминский разделяют добавки к силикатным материалам
на шесть групп: 1-я группа—ускорители процесса образования
гидросиликата кальция NaOH, КОН, Na2S04, K2S04, HCl, NaCl, CaCl2,
Ыа2СОз, К2СОЗ, NaNOi, Na2Si03 и др.; 2-я группа — активные
тонкодисперсные добавки — трепел, диатомит, опока, вулканический пепел,
туф, пемза, трасс, глинит, пылевидный кварц, глины, лесс, доменные
шлаки, сланцевые золы и др.; 3-я группа — кристаллические затравки,
бой силикатного кирпича, силикальцит, кристаллический гидрат окиси
кальция, кристаллический карбонат кальция, кристаллические
гидросиликаты и др.; 4-я группа — уплотняющие тонкодисперсные добавки
— известняк, доломит и др.; 5-я группа — поверхностно-активные
добавки — сульфитно-спиртовая барда, соли лигносульфонатных кислот,
омыленный древесный пак. мылонафт и др.; 6-я группа —
комплексные добавки. Как показали наши ранние исследования, многие из
перечисленных добавок улучшают формуемость смесей.
Образцы, формуемые при равных давлениях с применением
добавок, дают более высокие плотности и прочности. Образцы из гидрата
окиси кальция и кристаллического кремнезема обладают большей
прочностью, чем образцы из гидрата окиси кальция и
104
аморфного кремнезема [183]. Оптимальное количество добавок
рекомендуется устанавливать лабораторными опытами [184].
Имеются данные, показывающие, что введение в состав известково-
песчаных образцов добавок молотого силикатного кирпича или
силикальцита по сравнению с таким же количеством молотого песка дает
значительно более прочный материал [185]. Опыты производились при
одинаковом формовочном давлении (160 кг/см), однако плотности
образцов не фиксировались, поэтому трудно установить, в какой мере
полученные результаты связаны с улучшением формуемости смесей и
являются ли они следствием применения добавок. Фальков [186]
считает, что в качестве добавок лучше всего использовать глины и трепелы;
применение молотого песка может оказаться целесообразным только
при очень плохом качестве песков. Положительный эффект
использования добавок объясняется увеличением количества гидросиликатов
кальция [187 — 192]. Высказываются мнения, что добавки снижают
расход извести [193]. Химические, петрографические,
рентгенографические и термографические исследования Бутга и Паримбетова [194]
показали, что автоклавное твердение известково-глиняных и
изготовленных на основе лессовидного суглинка образцов связано с
образованием гидросиликатов и гидроалюминатов кальция. По мнению авторов,
350 -
300 ~
250 —
гоо -
150
Гирслит
&ошагит\
Ксонотлипй-
C2SfHidpam
Ксонотлшг,
(C3S3H)
CSH
Ксоноттт
+
С^р-гидрат
(гиллебрт
Sum)
Афвиллит
C2S
у-гидрат
100 —
50 —
ГиЗро-
силикат
ксльаия
(I)
+ S10Z
Гидросиликат \Афиллит\ +■
кальция
г
Т '^аС0Н)г \ Са{0Н)г
В-гидрат i ,
За-гидрат
(Ct-t.5 ^05-2,5)
(различный состав)
кальция \ГидрссилиМ
(I) | юЬция(Ю\
Са(0Н)г l + Ca№Jij
Z-.Э U1 3:2 S3. 21 34
Молекулярное соотношение CaO:Si0z ~*
Рис 42. Продукты гидротермических реакций в
одной системе СаО — Si02—Н20 (С = СаО>/о
S-SiO2;H-H20)
105
наиболее вероятный состав этих новообразований — ЗСаО • 2S1O2 •
ЗН20 и ЗСаО • А1203 • 6Н20. Гидроалюминат кальция является менее
прочным цементирующим компонентом, чем гидросиликат кальция.
Авторы полагают, что образование гидроалюминатов кальция
протекает и при сравнительно низких температурах пара (100 —120°).
Детальный обзор видов гидросиликатов кальция, полученных при
различных температурах, дает Taylor [195]. Эти данные приведены на
Рис 42.
Бутт и Рашкович также рассматривают реакции в системе СаО —
Si02 — H2O [196]. Бутт [197] считает, что однокальциевые
гидросиликаты образуются в том случае, когда Са(ОН)2 практически
прореагировало полностью, а двухкальциевые — когда осталось значительное
количество свободной Са(ОН)2. При этом новообразования
представляют собой в основном гелеобразную массу, находящуюся в
начальной стадии кристаллизации, ее показатель преломления возрастает с
увеличением размеров зерен кварца и соотношения C/S (С—СаО; S—
Si02). При высоких соотношениях C/S (1,5 — 2) наблюдается
кристаллизация геля с появлением кристаллов в точечной форме, а также
хорошо дифференцированных игольчато-пластинчатых кристаллов
двухкальциевого гидросиликата 2СаО • Si02 • Н20 (А).
На работы в области известково-песчаных материалов,
проводившиеся в СССР, заметное влияние оказали теоретические взгляды
проф. Волженского, вкратце приведенные ниже [32].
«... Достаточная эффективность автоклавной обработки
обусловливается тем, что температурное воздействие сочетается здесь с
обязательным наличием в материале водной среды, которая благоприятствует
протеканию реакции образования цементирующих веществ с максимальной
интенсивностью».
«... Образующийся в порах конденсат растворяет присутствующий здесь
гидрат окиси кальция и-другие растворимые вещества, входящие в состав
изделия. Образование растворов в массе материала приобретает особое
значение в понимании процессов запаривания...»
«... Исключительное значение имеют реакции водной фазы. Роль пара при
«запаривании» сводится только к сохранению жидкой воды в материале в
условиях повышенных и высоких температур. В отсутствии пара
происходило бы немедленное испарение воды, высыхание материала и полное
прекращение реакгцт образования цемента..»
«... С момента достижения автоклавом наибольших температур
запаривания, ограничивающихся обычно 170 — 200°, наступает вторая стадия
запаривания. В это время максимальное развитие получают все те процессы,
которые ведут к образованию монолита и которые начались еще в период
нагревания сырца паром. К этому моменту поры сырца в достаточной
степени заполнены раствором гидрата окиси качы[ия, непосред-
106
ственно соприкасающимся с кремнеземом песчинок. Таким образом, в
рассматриваемых условиях взаимодействие между известью и кремнеземом
протекает при наличии жидкой фазы...»
«... Растворимость различных видов кремнезема в воде доказана опытами
ряда исследователей Так, Pfqff, Delesse наблюдали явственное растворение
кварца в воде уже при t = 18 — 100е. При более высоких температурах он еще
в большей мере подвержен растворяющему действию воды (Spezia, Konigsber-
ger и Mtiller), но растворимость кремнезема в большей степени повышается
при добавлении к воде тех или иных щелочей. Интенсивность действия
последних на растворимость кремнезема зависит главным образом от
создаваемой ими концентрации гидроксильных ионов ОН' в растворе.
Концентрация же их зависит как от количества щечочи в растворе, так и от степени
диссоциации ее. Эти условия и создаются в порах сырца при запаривании; с
одной стороны — кремнеземистый материал в виде твердых песчинок с
кислотной функцией и, с другой —раствор щелочи кальция, где находятся ионы
ОН'.
Чем выше температура, чем мельче песчинки и, следовательно, больше
реагируюгцая поверхность их, и чем легче разложима данная модификация
кремнезема, тем скорее протекают процессы взаимодействия между Si02 и
СаО при одной и той же концентрации ОН'-ионов. Количество же последних
определяется концентрацией Са(ОН)2 в растворе. Кривая растворимости
гидрата окиси кальция в воде с повышением температуры неблагоприятна
для производства силикатного кирпича... Поэтому сокрагцение времени
запаривания, достигаемое увеличением температуры, в некоторой мере
парализуется падением растворимости извести и уменьшением кот\ентрации
гидроксильных ионов. Из сказанного вытекает, что во взаимодействии песка с
известью в первую очередь выступают ионы ОН'. Они гидратируют инертные
молекулы Si02 и тем делают их способными к последующим реакг(иям с ионом
Са"..».
Положения, высказанные Волженским. в основном совпадают с
исследованиями Глазенаппа. Оба автора полагают, что образование
цементирующего вещества при запаривании в автоклаве известково-
песчаных смесей протекает в жидкой фазе, где Са(ОН)2 принимает
участие в реакции в виде водного раствора. При этом считается, что
свобода движения молекул компонентов в такой реакции аналогична
протекающей в водных растворах.
Делались попытки объяснить процессы автоклавного твердения из-
вестково-песчаных материалов вне связи с образованием
гидросиликатов кальция и их кристаллизацией. Michaelis [198] полагал, что при
запаривании известь и песок частично диспергируются. После отдачи
воды новообразование
107
(дисперсоид) твердеет. Krilger, изучая вяжущее силикатного
кирпича, нашел его стекловидным. Он сомневался в том, что процесс
твердения происходит за счет образования кристаллических
гидросиликатов кальция [67]. Henglein и Reitter считают, что автоклавное
твердение известково-песчаных материалов происходит в результате двух
процессов:
1) образования вяжущего, состоящего из неорганических макромолекул
(имеющих в смеси коллоидные глиноминералы и свежеобразованные полисиликаты кальция);
2) возникновения ионных связей, в основном мостиков кальция между
отдельными макромолекулярными элементами вяжущего и между вяжущим и заполнителем
(силикаты и песок).
Mullery [199] в своих исследованиях также не удалось доказать
наличия гидросиликатов кальция в новообразованиях.
Имеющиеся на сегодня теоретические данные процессов
автоклавного твердения известково-песчаных материалов и образующихся при
этом новообразований еще не дают исчерпывающих ответов на многие
вопросы, выводы же некоторых исследователей противоречивы.
Последнее в значительной мере объясняется применением в
экспериментальных работах различных сырьевых материалов и смесей и
различной методики.
Внимание большинства исследователей обращено на поиски в
составе новообразований различных гидросиликатов. Отыскиваются
присущие им кристаллические поверхности и проверяется, не
совпадает ли какая-нибудь линия рентгенограммы с линией синтезированного
гидросиликата. Ни кристаллические поверхности, ни линии
рентгенограмм не связываются с физикохимическими показателями материала.
Не обращается должного внимания на динамику образования
цементирующего вещества и на анализ условий, в которых происходит
слияние зерен песка в монолит. Волженский [200] один из первых
четко объяснил роль пара в процессах, из которых состоит «запаривание».
4.2 Возможность перемещения компонентов в процессах,
происходящих при образовании известково-песчаного монолита.
Известно, что при изготовлении силикатного кирпича и других известково-
песчаных изделий даже при очень длительном запаривании имеется известь в
свободном состоянии, а песок лишь в небольшом количестве переходит в растворимое
состояние. В зависимости от степени перемешивания извести и песка в силикатном кирпиче
остаются кусочки извести, достигающие в диаметре нескольких миллиметров. Эти
частицы не изменяют своего состояния в продолжение всего автоклавного процесса, не
растворяются и не реагируют с песком. В сили катном кирпиче иногда содержатся
кусочки из мелкого песка,
108
сцементировавшиеся в природных условиях и остающиеся после
запаривания в прежнем виде.
Если известь до взаимодействия с песком переходит в водный
раствор и ее молекулы получают при этом сравнительно широкую
возможность перемещения, почему же в таком случае после запаривания в
изделиях остаются целые кусочки извести и немалое количество
свободной извести, тогда как песок, в основном, не участвует в реакции?
Почему раствор извести не проникает в кусочки сцементировавшегося
мелкого песка и не образует в них вяжущего?
Известно также, что тщательно перемешанные известковоглиняные
смеси после твердения в автоклаве дают сравнительно прочный
монолит. В плохо перемешанных смесях кусочки глины величиной даже до
0,5 мм после запаривания остаются в силикатном кирпиче непрореаги-
ровавшими. Почему же раствор извести не проникает в эти кусочки, не
растворяет их и почему последние не твердеют?
Если при автоклавном процессе поры изделий полностью
заполняются водой, что в действительности имеет место, почему же в таком
случае комки извести размерами в несколько миллиметров не
растворяются?
Известково-песчаные образцы, при равном количестве извести и
равной плотности смеси (формовочное давление 200 кг/см2),
обработанной в дезинтеграторе, во взвешенном состоянии, запаренные в
одном и том же автоклаве, приобретают большую прочность (табл. 35),
чем образцы, перемешанные вручную. Как показывают результаты
химических анализов, количество свободной извести в образцах,
изготовленных из дезинтегрированных смесей, меньше, а количество
растворимой SiC>2 больше, чем в образцах из смесей, перемешанных вручную.
Приведенные в табл. 35 результаты опытов, в которых применялся
одинаковый природный песок и активизация его производилась в том
же дезинтеграторе, позволяют полагать, что большая прочность
образцов из дезинтегрированной смеси песка и извести обусловлена тем, что
в этом случае известь более плотно прижата к поверхности зерен песка,
чем при смешении вручную. Если в процессе запаривания известь
полностью растворяется в воде, чем же в таком случае объясняются
результаты опытов, приведенные в табл. 35.
Известно, что реакции между компонентами смеси в более плотно
отформованных образцах при запаривании проходят полнее, чем в
образцах меньшего объемного веса. Интересные показания дал опыт,
проведенный нами. Были взяты две различные известково-песчаные
смеси одинаковой активности с содержанием 8% СаО: одна смесь
производства завода «Кварц», другая, опытного цеха силикальцитных
изделий того же пред-
109
Таблица 35
Песок
Способ
перемешивания песка и
и^кссгн
РУЧНОЙ
Обрабо- | ■" жс
4
тайный '
< Делинтегра-
н де.мш- торный
тсгриторо :-
Ручной
Дсзнитегра-
ториый
Удельная по-
ьерхность
песка, с.м?!г
100
412
■112
028
028
,ч,з
Активность смеси, % СаО
_
95
1,84
126
1,9
Ш_
1,91
149
1,88
170
1,88
7.7
86
1,88
222
1,94
261
1,93
201
7,9
250
1,9
125
1,84
ЗД4
1,95
l7»5
222
1,89
1,91
Примечание. В числителе приводятся данные прочности образцов на сжатие (кг/см2), в
знаменателе —объемный вес (г/смЗ).
приятия. У первой смеси удельная поверхность песка составляла 102
слГ.'г, У второй, дезинтегрированной, — 355 а\Р/г. Обе смеси
увлажняли до 6%-ной влажности и из них на гидравлическом прессе
формовали образцы с различным объемным весом — цилиндры с площадью
основания 26,4 см2 и высотой, равной диаметру. Различную плотность
образцов получали за счет формования в цилиндре неодинаковых
количеств смеси. Формовочные давления, соответствующие заданной
плотности, регистрировали. В автоклав в фарфоровых чашечках
помещали несколько сот граммов обеих смесей. Образцы и чашечки
запаривали совместно в течение 8 час. при давлении -пара 9 чти. После
извлечения из автоклава образцы выдерживали в помещении
лаборатории в течение 48 час. Затем определили их прочность на сжатие.
Относительное содержание растворимого кремнезема в образцах
определялось методом, рассмотренным в гл. XI. Результаты опытов
приведены в табл. 36.
Изменение количества растворимой S1O2 в зависимости от
объемного веса образцов представлено также графически на Рис. 43. У
обеих смесей содержание Si02, перешедшее при запаривании в
растворимую форму, возрастает с ростом объемного веса изделия до 1,8 г/см,
далее оно начинает снижаться. Как будет показано ниже, это явление
можно объяснить качественным изменением структуры
новообразований. Данные
по
Таблица36
X
!
!
фактернстпка |
см. си
i
'
W iT
С S
^> Г
Ol ^
£ §
.с й
О о
и
11
V Н
ш
lis
IP
tit*
т
<л с ш-е-
1. Дезннтегриро-
n:iiiii:iu. yj'c.ii.iiiiH
поверхность
песка 355 смг1г,
активность 8%
СаО
11е\
плотненная
смесь
1-1
9.6
1-2
1-4
1
К-уплотненная
смесь
.62
1,81
1,95
2.02
И следствие
небольшой
НС.'ШЧНИЫ
нельзя
было
измерить
37
v(»2
179
156
293
450
554
10
10,2
9,8
8,9
4,2
П. Смесь для
изготовления
кирпича, удельная
поверхность
песка 102 смг/г,
активность 8%
СаО
11-1
1,(12
1.81
1.05
2,02
1
! Вгледстне.
i небольшой
пелнчпны
нельзя бы-
: ло и ше-
1 рить
1.-» !
1 5п :
760
.49
12!
156
221
4.7
6.1
5,6
5,8
11-2
11-3
11-4
табл. 36 подтверждают, что у дезинтегрированной смеси количество
растворимой SiC>2 значительно больше, чем у недезинтегрированной.
Прочности на сжатие образцов из дезинтегрированной смеси также
значительно выше. Для получения образцов одинакового объемного
веса при формовании из дезинтегрированной смеси потребовались
значительно меньшие формовочные давления, чем при формовании из
обычной смеси. Это указывает на то, что формуемость
дезинтегрированной смеси лучше.
Ill
Рис. 43. График растворимости
кремнезема при запаривании в зависимости от
объемного веса образцов:
/—дезинтегрированная смесь; 2—обыкновенная смесь
несмотря на более высокую их ^ юг
дисперсность.
Переход всей содержащейся
в изделии извести во время
запаривания в водный раствор
мало вероятен также и по
теоретическим соображениям. Это
видно из простого расчета. В 1
кг известково-песчаной смеси
7%-ной активности находится
70 г СаО. Произведенные нами
[124] взвешивания образцов во
время запаривания в автоклаве
показали, что образцы из
обычной смеси для изготовления си
ликатного кирпича при
запаривании увлажняются до 15% от
своего веса, т. е. в порах 1 кг запаренного материала содержится около 150
г воды. Так как в 100 г раствора при *=170° содержится максимально
0,012 СаО, то для растворения в автоклаве всей извести раствор
должен быть насыщен молекулами извести. Они должны переходить из
раствора в новообразование
7D • 100
_ 3'J00 раз,
0.012-150
в течение 8 час в условиях, когда процесс растворения происходит без
смешивания растворителя. Но так как во время автоклавизации процесса часть
воды химически связывается, то фактически это число должно быть больше.
Для получения количественных значений объема возникающих из извести
и песка новообразований мы сделали следующий опыт [67]. Известково-
песчаную смесь с 25,1% СаО и удельной поверхностью песка 2310 см/г
приготовляли в лабораторном дезинтеграторе. Смесь помещали в стеклянную
колбу, куда был налит водный раствор НС1 (1:3), подогретый до 80°, в
количестве значительно большем, чем содержалось извести в смеси. После 10-
минутного взбалтывания смесь отфильтровывали. Песок, оставшийся на
фильтровальной бумаге, промывали теплой дистиллированной водой до тех
пор, пока он не перестал реагировать с фенолфталеином, и затем высушивали.
Далее ту же смесь увлажняли до 10%, вымытый песок — до 5% по весу и
запрессовывали послойно в стальную цилиндрическую форму с внутренним
диаметром 50 мм по схеме, указанной на Рис. 44.
Прессование производили на гидравлическом прессе. Примерно 70 г
увлажненной смеси равномерным слоем укладывали на дно формы,
установленной на поддон. При помощи поршня,.
112
I
Ъ^—~ * — ~—:— ' _ i
•••.•■•.•::::::: '■ •■•.-.•,•.- :: v.v.-.-:'- - - .-
Рис 44. Схема формования
многослойного образца:
/—смесь(3,5ли/, 14г);2 — песок(2,4 -2,8лш. 10,4 пяйпрнирм Q
г), 3 - cM^ci (5,4 мы, 21 г); 4 - necoV (12 — 1,4мы, ДЗВЛеНИеМ У
5,2г);5 смесь(4,5лш, 18г);5 - песок (0,6 — 0,7 мм, же ПОПШНеМ i
2,6 г); 7—смесь (17,5 гаи. 70 г)
соответствующего диаметру
. / формы, смесь сжимали под дав-
.' лением 900 кг/см2. На гладкую
■1 поверхность верхнего слоя сме-
i си был уложен ровный слой ув-
. лажненного песка весом 2.6 г.
•>Во избежание вдавливания
песчинок в поверхность отформо-
? ванной смеси песок
впрессовывался лишь под давлением 100
кг/см. Таким образом был
изготовлен слоистый образец,
который запаривали в промышленном
автоклаве в течение 8 час. под
10 ати. Затем тем
поршнем образец выталкивали
из цилиндра. Все слои смеси
хорошо затвердели и получили
высокую прочность. Но ни в одном слое песка не было обнаружено
признаков твердения. Он легко отделялся от поверхности затвердевших
слоев смеси.
Далее поверхности затвердевших слоев известково-песчаной смеси
обтирали сухой ватой и рассматривали под микроскопом; прилипания
к ним песчинок обнаружено не было.
Снимок слоистого образца, выдавленного из цилиндра после
запаривания, показан на Рис 45. Слои песка, запаренные
между слоями известково-песчаной смеси, были помещены
отдельно в стеклянные чашечки и
залиты фенолфталеином. Ни в одной
пробе теста не было замечено
изменения окраски. Определения,
произведенные методом Emley. показали
отсутствие свободной извести в
затвердевших слоях. Для того, чтобы
'," V^J^SsksiJ^*''1! ПРИ сжатии получилась гладкая по-
%^»с *;'"?. верхность, в опыте применялся
;—" ^ w £ сравнительно мелкий песок. Актив-
*Vj \ ность смеси хоть и была высокой,
><**>' р., ' ■ '-•"^*—■•'"■ > но вследствие большой удельной
„ ^ ч поверхности песка, могло быть, что
Г "'* Рис 45. Слоистый образец.в на-
■ чальной стадии ре-
113
''/Z'
/■■■ ■■
/' T77T.
'f
Hiltttt/ft»$Hfrtlt/tttt
'•-tilt ?ч fi irff/fjffs*rww*rit f t S ,r *
^=E"E^H^f
акции вся свободная известь в смеси
связывалась на поверхности песчинок и у///^.
на продвижение к чистому песку сво- ' у^77,
бодной извести не хватало. Чтобы пре- '',
дотвратить такую возможность, был
выполнен второй опыт. По методике, '
описанной выше, был спрессован
второй слоистый образец {Рис 46) из трех
компонентов: 1) сухого гашеного'
порошка извести с содержанием 69,9%
активной СаО. увлажненного до 10% i -^
(по весу); 2) известково-песчаной
дезинтегрированной смеси, активностью 37%
СаО, с удельной поверхностью песка
1280 см/г, увлажненной до 10%, и 3)
чистого увлажненного до 5% песка,
отмытого из такой же смеси аналогичным
образом, как в первом опыте. Чтобы от- Рис 46. Схема формования мно-
дельные слои не вдавливались друг в гослойного образца:
друга, слой известково-песчаной смеси'^J^^^^^^^lj^
прессовали под давлением 900 кг/см, — песок (о,з—о,4лш,(за; 5—шесь'(7,5
« мм, 30г);е — песок(0,6 — 0,7.мм, 2,6г); v
СЛОИ Песка И ИЗВеСТИ, СООТВеТСТВеННО, песок ((& — 0,7 л» 2,6 г); S- песок (0,6 0,7
под давлением 300 и 100 кг/см2. Образец ("з-1^™Гг);У-"^а,з-Т4
ЗапарИВаЛИ В ТаКИХ Же УСЛОВИЯХ, Как В-«Ч 5,2 г);/2- песок (1,3 1,4 лш, 5,2 г); 73
^ г-, J —смесь (7,5 лш, 30 г);
первом опыте. После запаривания всей песок(2,б 2,7.1»,ю,4г;,
гппьг пргк-п 15 ~ известь (2,6 — 2,7 щ
СЛОИЛЫКО 10,4г);/6 — песок (2,6 — 2,7 .мм, 10,4г);,Г
ОТдеЛЯЛИСЬ ДРУГ ОТ Друга, И При ЛеГКОМ смесь(2,5ли/. Юг).
потираний ватой песок свободно
отделялся от поверхности затвердевших
слоев смеси, но последние оставались слегка шероховатыми. Это
указывало, что часть зерен песка прочно пристала к поверхности слоя
смеси. Затвердевшие слои смеси содержали 10,9% свободной извести;
следовательно, во время автоклавного процесса вступило в реакцию с
песком ~ 70% от находящейся в смеси извести (37% СаО).
О сцеплении песчинок со смесью можно было заключить также по
разнице в окраске поверхности. Поверхность слоя смеси, обращенная
ко дну формы, имела более темную окраску, чем поверхность того же
слоя, находившаяся непосредственно у слоя песка, именно потому, что
белый вымытый песок прилип к затвердевшему слою смеси.
Наблюдения под микроскопом за разрезом известково-песчаной
смеси по слою показали, что нижняя поверхность слоя оказалась
равномерно гладкой, тогда как на поверхности, нахо-
114
дившейся у песчаного слоя, были ясно видны прилипшие песчаные
бугорки высотой 0,1 мм и отдельные песчинки. Слой извести,
находившийся между двумя слоями песка, приобрел после запаривания
некоторую прочность. Его нельзя было растереть между пальцами, но он
сравнительно легко размельчался при растирании в ступке деревянным
пестиком. Поверхность известкового слоя была покрыта темным
напетом, не отделявшимся при обтирании ватой. Под микроскопом у краев
вертикального излома этого слоя были ясно видны темные полоски
толщиной от 0,1 до 0,2 мм На снятой под микроскопом фотографии
вертикального разреза известкового слоя ясно видна темная полоса
толщиной 0,12—0,2 мм {Рис. 47).
При слое песка меньше 0,4 мм (см. Рис 46, 2 и 4) прилегающие
слои смеси (1 и 5) и слой извести (3) остались несвязанными. Отсюда
ясно, что молекулы извести могли диффундировать не больше, чем на
0,2 мм. Почти то же самое видно на Рис 47. Мы не смогли изготовить
образец со слоем песка толщиной менее 0,3 мм и продолжить
эксперимент в этом направлении. Опыт проводился с мелким песком при
достаточна большой влажности компонентов, поэтому можно полагать,
что в процессе твердения известково-песчаных смесей при обычном
автоклавном режиме максимально возможное расстояние движения
частиц извести составляет 0,2 мм. Следовательно, в автоклавных
процессах образования монолита из известково-песчаных смесей частицы
песка и извести имеют относительно малую свободу движения. Если
частица Si02 находится на расстояния более 0,2 мм от частицы
Са(ОН)2, то при обычных режимах запаривания (давление пара 10 шли,
продолжительность 8 час.) эти частицы между собой не
взаимодействуют и не
Рис. 47. Поверхность вертикального среза образца под микроскопом
(увеличение в 50 раз)
115
принимают участия в структуре новообразования. Отсюда понятно,
почему склеившиеся за счет естественной цементации частицы мелкого песка или
глины, величиной 0,5 мм и более, заметны в структуре силикатного кирпича.
Трудно предполагать, что при значительной продолжительности
запаривания (8 —10 час.) молекулы извести в водном растворе не могут проникнуть
в глубь слоя песка. Очевидно, известь, в основном, участвует в структуре
новообразования не в растворенном виде, а в ином, при котором свобода
движения ее молекул не соответствует их свободе движения в водном растворе.
В связи с этим в образовании монолита большое значение приобретает
дисперсность частиц извести и качество смешения компонентов известково-
песчаных смесей.
Henglein и Reiiter размельчали кусок негашеной извести и просеивали ее
через сито на три фракции: 0,6 — 0,2; 0,2 — 0,1 и 0,1 мм. Затем фракции
раздельно гасили, смешивали с тремя различными количествами песка и из них
формовали образцы под давлением 200 кг/см". Все они одновременно
запаривались в одном автоклаве. Результаты испытаний приведены в табл. 37.
С изменением тонины помола извести меняется объемный вес последней
в рыхлом состоянии. Но тонкость помола комовой извести не влияет на
прочность, если известь применяется в гашеном виде, так как ее частицы при
гашении становятся примерно равной величины (табл. 37). Для получения из-
вестково-песчаной смеси высокой гомогенности следует перемешивать
компоненты после гашения извести, т. е. после приобретения ею максимальной
дисперсности.
На необходимость присутствия воды в жидком виде при запаривании из-
вестково-песчаных изделий было обращено внимание исследователей еше в
начальный период применения этого способа твердения. Krilger заметил, что
если сырец-кирпич до запаривания высушить при t = 40 — 50°, то при
запаривании его
Таблица37
£
ч
=
5
С
1
-02
—0.1
D.I
1
! Сйьемный вес
1 и шести а рых
1£>М СШ'ТОМИИИ,
— s ~"f "~~~
■Is
■ 5 1 1
1 1 0.-«i
0,94 1 0,28
о,« ; u.j-1
, iS
Г С
= tt^
l§5
g-= S
54,7 !
54.8 i
53,7
Вы
1.9.4
1.01
1,92
Оиразни
. _
6.fi
^
•C X
Y. **
EC * -.
° s О
1-10
150
147
iiKintiimcTbio смеси. % CaO
_
K.4
__
—
—
,
° s ^
Hi
100
159
—
UK»
sK ^
15
/u -
Is
E
? S
|1,
lit
1,91 1 162
1.91 i H)8
1,9
170
116
прочность незначительно возрастет. Наши опыты [124] показывают,
что в автоклаве при конденсации пара в изделии удельная
теплоемкость извести составляет 0,38 и песка 0,22 кал/г-град.
Например, если в 100 г известково-песчаной смеси содержится 92 г
песка и 8 г извести, то (в автоклаве при повышении температуры от 40 до
180° количество конденсирующейся воды в смеси составит:
(9'2 ■ 0.22 4- 8 ■ 0,38) • НО _
540 '"
Этого количества недостаточно для нормального развития процесса
твердения.
Волженский приводит данные (табл. 38) зависимости между
содержанием влажности сырца и прочностью известково-песчаных
изделий.
Эти данные показывают, что для нормального развития процесса
твердения требуется определенное количество влаги. Чтобы выяснить
влияние воды в процессах автоклавного твердения известково-песчаных
смесей, был произведен следующий опыт [67]. Тщательно
перемешанный песок и порошок гашеной извести, высушенные при / =105°, были
запрессованы под давлением 350 кг/см в металлический стакан с
завинчивающейся крышкой. Объемный вес сухого вещества-сырца
составлял 1,8 г/см3. Стакан был герметически закрыт крышкой и помещен
на 16 час. в термостат при / =180°. Оказалось, что смесь сохранилась в
таком же состоянии. При легком постукивании по стакану она
высыпалась оттуда в виде порошка. Следовательно, при отсутствии влаги не
происходило взаимодействия между известью и песком.
Многие исследователи считают, что вяжущее, образующееся при
запаривании известково-песчаных смесей, представляет собой в
основном моногидросиликат кальция СаО • S1O2 • Н20.
Поэтому смеси гидратной извести
и песка содержат все химические
Таблица 38 соединения и элементы, необходи-
| Прочность запаренных мые для образования вяжущего.
влажность ,_ "^a'T^V!!_cwame:^'-'" Опыт: был проведен при требуемой
"£%2о? ' «с : высушенных температуре, отсутствовала лишь
«emscTso j ""^J""1""4 ! До запари- вОДЭ В СВобоДНОМ СОСТОЯНИИ. ПрО-
до запари- , а.шия r r r
цессы. необходимые для образова-
ния известково-песчаного монолита,
29 не происходили, так как отсутство-
^!? вал в реакции третий компонент —
160 BO«a-
Н4
4,Й
6..".
8,-1
10
11,6
ванн я
4а
67
133
123
118
117
4.3 Ускорение образования известково-песчаного монолита
введением добавок и помолом песка.
Несмотря на то, что в известково-песчаных смесях содержится 90%
песка и 10% извести, до настоящего времени исследователи обращали
значительно меньше внимания на песок и его свойства, чем на известь.
В производстве известково-песчаных изделий, как и цементно-
бетонных материалов, песок считают, главным образом, инертным
материалом-заполнителем и качество изделии в основном связывают
со свойствами извести как вяжущего. Считалось установленным, что с
поверхности зерен песка под действием ионов ОН" выделяется
необходимое для образования гидросиликатов кальция количество SiC>2.
Волженский приводит следующую схему этого процесса:
«Гидрат окиси кальция, входящий в состав сичикатной массы,
растворяется в воде, находящейся в порах изделий. В растворе он
распадается на ионы по схеме
Сн(ОП)2^Са-+2 ОН'.
Гидроксичьные ионы в первую очередь вступают во
взаимодействие с кремнеземом и другими кислыми соединениями, гидратируя их и
тем обеспечивая последующее быстрое взаимодействие с Со" -
ионами ... Таким образом, для интенсификсп/ии pectKifuti образования
целкнта в известково-песчаных изделиях необходимо, в первую
очередь, пойти в направлении: а) увеличения конг^ентрации ионов ОН в
растворе и б) усжения активности ионов ОН.
Оба эти мероприятия направлены к преодолению химической
инертности кремнезема и многих сгтикатов, являюгцейся гчавным
препятствием в цепи реакщш образования цемента.
Первый путь практически осугцествим достаточно просто
прибавлением к извеспжово-сичикатной лшссе таких хороию
растворимых- соединений, которые обеспечивают более высокую
концентрацию ионов ОН, чем это достигается ори начичии одного лишь
гидрата окиси качырт. В первую очередь могут быть применены гидраты
окисей калия и натрия, угчекислые и отчасти сернокислые их
соединения.
Второй путь интенсификшра! реакций цементации есть
увеличение активности ионов ОН и других компонентов посредством
повышения температуры запаривания». Поэтому рекомендуется
использовать добавки, увеличивающие концентрацию ионов ОН' в смеси, и
добавки, вступающие в соединение с известью более активно, чем
кристаллическая SiC>2, а также способствующие перекристаллизации
гидросиликатов кальция. Henglein и Reitter установили, что при
запаривании материала более 2 час. добавка едкого натра (NaOH) не оказывает
заметного влияния на его прочность; небольшое повышение проч-
118
Таблица39
Прочность
5рсажа™и?р" ности материала происходит при
•..-си»' добавлении едкого натра к смеси
извести с полевым шпатом,
крупного зернистым кварцевым песком или
148 обожженными глинами, действую-
187 щими в качестве кислотных компо-
-,i<> нентов. Если смеси содержат
активную SiC>2 и стекловидные
соединения, то едкий натр часто вызывает падение прочности материала.. Как
будет показано ниже, добавки при получении дезинтегрированных из-
вестково-песчаных смесей не дают почти никакого эффекта.
Повышенную прочность известково-песчаных материалов на молотых песках, по
сравнению с материалами на немолотых, исследователи объясняют
различно. Kosmann, например, считает, что это вызывается
образующейся при помоле большей реагирующей поверхностью песка и
освежением загрязненных поверхностей его зерен. По мнению Глазенаппа,
положительное действие помола песка объясняется увеличением
количества его мелких фракций, лучше реагирующих с известью. Henglerin
и Rehter полагают, что на образующейся при помоле новой
поверхности зерен имеется большое количество прерванных Si — О — Si связей,
поверхностные силы которых не успели прийти в состояние
равновесия, и в связи с этим обнаженные поверхности песка реагируют с
известью более активно.
Хотя положительное влияние помола песка при изготовлении
известково-песчаных изделий было известно давно, в производстве
силикатного кирпича помол песка не получил до настоящего времени
широкого применения по причине высокой стоимости помола и потребности
большого количества молотого песка для повышения прочности
материала. В табл. 39 приводятся результаты испьгганий образцов из смесей
различных соотношений природного песка карьера завода «Кварц» и
молотого в шаровой мельнице [201]. Песок размалывался до остатка в
5% на сите с отверстиями 0,2 мм, через сито с отверстиями 0,1 мм
проходило 55% песка.
Активность смесей составляла 8%, формовочная влажность — 6%.
Образцы запаривали в течение 8 час. под давлением 10 апш.
Существенный прирост прочности изделий был достигнут
добавлением не менее 15% молотого песка. Подсчеты показали, что в
условиях завода «Кварц» добавление 15% песка повышает себестоимость
силикатного кирпича на 12,5%. В производстве строительных
материалов помол песка нашел приме-
Прнроаный
песок карьер»
завода
„Кварц", £
песок.
%
100
90
65
)<>
15
;й I
119
нение, главным образом, при изготовлении ячеистых изделий, пено- и
газобетонов, а также пено- и газосиликатов, изготовляемых из
молотых песков в смеси с известью или шлаками, где на кубометр изделия
расходуется значительно меньше молотого песка, чем у силикатного
кирпича.
В 1948 г. были начаты поиски более дешевого способа помола.
Наиболее обнадеживающие результаты получены при помоле извест-
ково-песчаных смесей в агрегате, который производил частичный
помол (15%-ный прирост мелких частиц) и обеспечивал лучшее
смешение компонентов смеси. Эти опыты и привели к созданию новой
технологии — подготовке известковопесчаной массы дезинтеграторным
способом.
4.4 Помол песка и механизмы для помола.
Помол или дробление зерен песка в производстве известковопес-
чаных изделии обходится довольно дорого в связи с расходованием
большого количества энергии, быстрым износом мелющих частей и
трудоемкостью ремонта.
Основные способы измельчения песка [202] изображены на Рис
48. Для помола применяются механизмы различных конструкций
{Рис. 49). Помол по принципу раздавливания может выполняться
между плоскими качающимися щеками (49. а), между параллельными
поверхностями {Рис. 48, а), между поверхностями под утлом {Рис. 48,
д), эксцентрически расположенными круглыми поверхностями {Рис
49, б) и вращающимися в противоположные стороны валками (рис 49,
в). Этот способ применяется для грубого и среднего помола.
Помол по принципу раскалывания при грубом или среднем помоле
хрупких материалов производится острыми ножами или шипами
разнообразной формы {Рис 48. б). Помол по принципу истирания всегда
сочетается с помолом по принципу раздавливания и производится
между плоскими поверхностями вращающихся жерновов (48, в), между
плоской и цилиндрической поверхностями (49, г) и между
криволинейными поверхностями
Рис,. 48, Основные способы помола:
а—раздавливание между параллельными плоскостями; 6—раскалывание; в—истирание;г—удар;д—
раздавливание между двумя повфхностями, расположенными под утлом
120
- ^г **$г mm
Рис 49. Схема механизмов дня помола
разной формы (49, д, е). Помол по принципу истирания применяется
для тонкого измельчения. Помол по принципу удара осуществляется
поступательно движущимся пестом (48, г), вращающимися жестко
укрепленными пальцами (49, ж) или вращающимися молотками (49, и), а
помол путем удара и истирания — при помощи свободно падающих
твердых тел (49. /с). Этот способ используется при грубом, среднем и
тонком помоле.
Таким образом, в некоторых случаях перемещается одна рабочая
поверхность, в других — две и более. Движение рабочих частей может
быть возвратно-поступательным или чаще вращательным, в последнем
случае — с общей осью вращения или же вокруг разных осей.
Движение может быть принужденным или частично свободным.
В СССР помол песка осуществляется в шаровой и вибромельнице, а
подготовка известково-песчаных смесей совместно с их частичным
помолом — в дезинтеграторе. За рубежом главным образом применяется
шаровая мельница. Рассмотрим коротко принцип работы этих
установок.
4.41 Шаровая мельница.
Рабочими частями шаровой мельницы могут служить шары, галька,
стержни и другие тела, которые вращаются и поднимаются барабаном
до некоторой высоты {Рис. 50), а затем, свободно падая, измельчают
материал ударом. Барабан бывает разной формы.
Шары, расположенные непосредственно по внутренней
образующей барабана, поднимаются вместе с ним до некоторой точки А {Рис.
50, а), которую называют точкой отрыва; отделяясь от нее, они немного
поднимаются, а затем падают, где у точки В образуется так называемая
пятка. Если пренебречь неко-
Рис. 50. Схема движения шаров в мельнице во время помола
торыми побочными сопротивлениями, то кривая АВ будет иметь
форму параболы (для свободно брошенного тела со скоростью V под
утлом а к горизонту). Падающие шары производят основную работу по
измельчению материала. В связи с тем, что в мельнице их много, они
непрерывно сталкиваются между собой и истираются, изменяя
среднюю траекторию падения и превращая ее в более сложную. При этом
интенсивность ударов постепенно снижается. Высота подъема шара
может также уменьшиться при мокром помоле на 10% от ее
теоретической высоты [202].
Происходящие при помоле явления в действительности имеют еще
более сложный характер из-за скатывания или скольжения: отдельных
шаров. Как показано на Рис 50, б, явление скатывания шаров, при
котором неизбежно происходит их вращение вокруг собственной
геометрической оси, сопровождается взаимным истиранием шаров и
мелющего материала. При этом шары выполняют работу, подобную работе
валков. Влияние истирания и скольжения не особенно велико при
обычной скорости вращения и загрузке мельницы, составляющей чаще
всего 30 — 40% ее объема Оно тем меньше, чем больше скорость
вращения барабана. При большой загрузке мельницы (примерно около
60% объема барабана) истирание усиливается.
Шаровые мельницы экономичны при измельчении материала,
имеющего частицы размером до 3 мм и меньше. Они загружаются
материалом крупностью частиц не более 25 мм, но иногда размер их
может доводить и до 65 мм
По способу удаления измельчаемого материала различают
мельницы:
а) со свободным выходом материала через центральный патрубок в
виде пустотелой цапфы {Рис. 51, а), по принципу слива
122
Рис. 51. Типы шаровых мельниц
(декантации), под давлением поступающего для измельчения
материала Они называются также мельницами с центральной разгрузкой;
б) с выходом материала через диафрагму или
поперечно-плосковнутренний диск типа сетки (Рис. 51.6); их часто называют
мельницами с торцовой разгрузкой;
в) с выходом материала после помола через наружное
цилиндрическое сито (ситовые мельницы). Имеется много других типов
мельниц, работающих по такому же принципу, но с некоторыми
отличительными особенностями [203].
Процесс помола, происходящий в шаровой мельнице, широко
изучен. Найдена линейная зависимость между продолжительностью
помола и удельной поверхностью размалываемого материала,
сохраняющаяся до определенного момента, после которого дальнейший помол не
повышает тонины. Лучшая размалываемость достигается при
соотношениях поверхностей мелющих тел и размалываемого материала от
1:100 до 1:500 [204]. Разработаны формулы расчетов
энергопотребности шаровой мельницы [204]. Вопросы помола материалов в ней
широко освещены в литературе, поэтому работа мельниц более детально
здесь не рассматривается.
4.4.2 Вибрационная мельнита.
Первая вибропомольная машина была запатентована в Германии
около 50 лет назад Fasting'oM [205]. Все типы мельниц представляют
собой закрытый, установленный на пружинах металлический цилиндр
с мелющими телами относительно небольшого размера. На верхней
части цилиндра имеется люк для загрузки размалываемым материалом.
Нижняя часть снабжена сеткой и люком для разгрузки. Корпус
мельницы вибрируется при помощи соединенного с электромотором деба-
лансного вала. На Рис. 52 показана схема двухступенчатой
вибромельницы «Vibratom» фирмы «Siebtechnik».
В процессе работы мелющие тела и измалываемый материал
приходят во вращательное движение в сторону, противоположную
вращению дебалансного вала {Рис. 53). Предположим, что мелющие тела
находятся в точке А. При ее движении по круговой или близкой к кругу
траектории с ускорением, в несколько раз превосходящим ускорение
силы тяжести, тела отрываются от стенки корпуса. Это происходит на
участке А-Б траектории, т. е. при опу-
123
Рис 52. Двухступенчатая вибромельница
екании точки А. На участке Б-А стенка движется навстречу
падающему телу. При их встрече возникает удар, вызывающий движение тел в
направлении, обратном вращению вала.
Интенсивность движения мелющих тел повышается с ростом
коэффициента трения между телом и стенкой корпуса. Опыт показывает,
что если мелющие тела смазаны, движение практически прекращается,
и наоборот, при резиновой футеровке внутренних стенок корпуса
циркуляция тел увеличивается вследствие возрастания сил трения [205].
Амплитуда колебаний вибромельницы составляет от 1 до 3 мм, а
частота—от 1500 до 3000 колебаний в 1 минуту. Так как диаметр
шаров небольшой, то сила их удара о размалываемый материал
незначительна. Например, в мельницу во время ее работы можно опустить
руку глубоко между шарами и не чувствовать боли от их ударов.
Следовательно, помол песка производится в основном слабыми ударами и
истиранием и поэтому материал может достигать очень большой
дисперсности.
4.43 Дезинтегратор.
Конструктивно дезинтегратор представляет собой две
вращающиеся в противоположных направлениях корзины с несколькими рядами
пальцев. Ряды пальцев одной корзины располагаются между рядами
пальцев другой (см. рис 5). Размалываемый материал поступает в центр
дезинтефатора через течку. Зерно песка, коснувшись пальцев первого
от центра
124
Рис. 53. Схема работы Рис 54. Схема работы
вибромельницы дезинтегратора
ряда пальцев, получает соответствующую этому ряду скорость и
центробежной силой выбрасывается с траектории этого ряда пальцев.
Песчинка, имея одно направление с вектором скорости тога пальца, от
которого она ушла, пересекает траекторию второго ряда пальцев,
движущегося в противоположном направлении.
Получая удар от пальца второго ряда, она отскакивает от него, меняя
вектор скорости, и выбрасывается с траектории второго ряда пальцев
дальше, пересекая траекторию третьего ряда. Такое переменно-
противоположное движение зерен песка и их размельчение
продолжаются до тех пор, пока зерна не будут выброшены из дезинтегратора
{Рис 54).
В сконструированном нами дезинтеграторе пальцы расположены
таким образом, что зерна не могут проскочить (теоретически) через
траекторию следующего ряда, не ударившись о какойнибудь палец
этого ряда. Ниже будет показано, что степень размельчения зереЦ зависит
от размеров дезинтегратора и числа оборотов корзин в минуту.
Вращающиеся в противоположных направлениях корзины образуют
интенсивные воздушные течения и вихри, способствующие
гомогенизации смесей, если через
дезинтегратор пропускаются одновременно все компоненты смеси.
О положительном влиянии смешения в дезинтеграторе можно
судить по данным табл. 40, в которой приведены прочности на сжатие
образцов из дезинтегрированных смесей извести и песка карьера завода
«Кварц» и природного песка того же карьера, смешанного с известью
вручную. Образцы формовались до равного объемного веса 1.8 г/см
при 7% влажности и запаривались в течение 8 час. под давлением 10
опт.
Прочность образцов с активностью дезинтегрированной смеси 8%
СаО возросла в 3.8 раза против прочности образцов из недез-
интегрированной смеси. Образцы из дезинтегрированных смесей
формовались при значительно меньшем давлении. Данные
125
Таблица40
Активность смеси, % СаО
Л ; 8 17
Природный песок,
удельная поверхность
(О t-«ia,V. смешанный
г новостью вручную 1-г)0
1 Iocok, де.пштегриронан-
iibiii вместе с и'шестью:
удельная поверхность '
песка 26Г, г«2/.> ... 180
табл. 40 позволяют утверждать, что известково-песчаные смеси,
обработанные в дезинтеграторе, получают новое качество.
В 1951 г. мы отмечали, что прочность известково-песчаных
изделий из дезинтегрированных смесей можно предсказывать по удельной
поверхности песка в смеси, активности смеси, плотности изделий и
автоклавному режиму. Ранее не придавали значения тому, в каком
помольном агрегате производится помол песка; считали, что этот фактор
не влияет на прочность изделий. Обращали внимание лишь на
величину удельной поверхности. Однако для проверки этого был произведен
следующий опыт. Пробы песка из карьера завода «Кварц»
размалывали до равной удельной поверхности: одну в дезинтеграторе и другую в
шаровой мельнице. Затем пески вручную смешивали с известью,
строго сохраняя одни и те же условия. Активность и влажность смеси,
объемный вес образцов, запаривание были равными. Показатели
испытаний приведены в табл. 41.
Ручное перемешивание песков с известью, молотых до удельной
поверхности 2300 сл//г, оказалось очень трудным, и даже при
тщательном перемешивании в смеси оставались небольшие кусочки
извести. Этим можно объяснить равную прочность образцов из тонко-
молотого песка и песка более грубого.
Прочность на сжатие у образцов из дезинтегрированных песков
оказалась на 50% выше прочности образцов из песков, молотых в
шаровой мельнице.
Были произведены испытания образцов из смесей с песками,
молотыми в вибромельнице [206] до различной удельной поверхности и
отформованных до различной плотности. Разная удельная ловерхность
достигалась изменением числа оборотов корзин в дез-
64
280
72 ! 170 1 41
I |
125 I 133 I 274 ! 140 | 17
126
Таблица41
П<**10ЛЬНМЙ
nrftrar
j;
I
1
i
(J
1?
j
1 #
■§£
i
5r
II
=
'sJ Я
«1"
ih
8
§-
i* С
2.' =
■Ill
isii-
6SS2g
Дсчинтсгра-
rop . .
Шаровая
мелыпша
Дезинтегратор . .
Шаровая
мельница
2360
2400
13.40
1330
32
32
23
23
12
418 i 1,(>4
i 12 411
10
10
213
224
1,61
1,66
l.lifi
577
402
<Ю4
402 j
144
100
150
100
интеграторе и увеличением продолжительности помола в шаровой и
вибромельнице. Точное соблюдение заданной удельной поверхности достигалось
смешением соответствующих пропорций двух молотых песков, из которых
один имел удельную поверхность больше, а другой — меньше заданной. Все
пески перемешивались вручную с определенным количеством гашеной
извести. Образцы формовались до равного объемного веса и одновременно
запаривались в автоклаве в течение 8 час. при давлении 10 ати. Результаты опытов
приведены в табл. 42.
Прочность на сжатие образцов с дезинтегрированным песком оказалась во
всех случаях выше, чем у образцов с песками, молотыми в шаровой и
вибромельнице. Максимальная разница в прочности составляет 80%. Прочности
образцов, изготовленных с песками, молотыми в шаровой и вибромельнице, в
большинстве случаев близки друг к другу.
Приведенные данные подтверждают большое значение помола песка как
средства повышения его активности, при этом качества помола зависит от
конструкции и характеристики агрегата.
4.5 Зависимость свойств песка от типа помольного механизма.
Различная прочность образцов на песках, молотых в разных
механизмах, позволяет предположить возможность различия и в других
характеристиках и свойствах песков.
4.5.1 Геометрическая форма зерен
Наблюдения над геометрической формой зерен песков, указанных в
табл. 42, производились в оптическом микроскопе с уве-
127
Характеристики
смесей
Таблица 42
э*51
.Ь . -^прагнр .
Л\г: <it'.;iM
■ '.'llolllllil . .
'^ Гфпмолыпща
.'If ч -чтграгор
^ШриНЙН
..tYtMHHW) . .
:■.;•;'' '<|\|(<лы|||ца
."К ошпм'ратор .
MlMK'HjiH
Ч'ЛкИШШ . .
Внбрпмслышца
3200
3200
;»2оо
о
400
400
100
800
800
800
"U"«iMTi'rpaTiip .
!1!ж<.жап
Объемный нес
38 >
•Is I
18
Объемный нес
8,5 ,
образца
13
/,Л г/см3
256
образца
7
1600
8,5 |
8.5 !
Hi
16
26
9
9
12
!
I
J 252
| 238
1,7 г/см3
I 47
i
I 71
1 36
i
j 1.2
! 133
; 99
! 272
766
426
418
271
190
235
478
438
386
909
180
100
98
142
100
124
109
100
88
114
tk.iMnma . .
Hufj4AiiMi,iimui
Лочингстратор .
Шапомаи
мельница ■ .
Знг'рочглмпша
Дпштчрагор .
Шарииан
■-и'лышца . .
гьн'чшмелыпша
-
Лечшюрагнр .
Шарован
мелыпща .
Виброчн'лышца
Дг^ш.птраюр .
Шаровая
иглмнш» . .
:>i!i"-| С'Иолмиша
1600
KiOO
3200
32(H)
Л200
Об-,
400
400
400
800
800
800
1600
1600
1600
26
26
38
38
38
емный нес
8.5
8,5
8,5
If.
16
16
26
26
2>'.
12
!2
!3
13
13
образца
7
7
9
9
У
12
12
12
i 288
271
630
боб
567
/.5 г/см3
286
300
1 175
1
i 285
455
348
897
931
; 929
795
547
943
559
579
434
239
376
652
583
478
1091
966
718
100
69
169
100
104
182
ПК)
157
112
100
82
ИЗ
100
74
128
-личением в 18 — 120 раз в зависимости от крупности фракций
песка. Последние с удельной поверхностью 400и800см7г распределялись
по фракциям путем просеивания через сито, а с удельной поверхностью
1600 и 3200 см/г были подвергнуты седиментационному анализу пипе-
точным методом. Фракции песков помещались в сухом виде на
стеклышки для наблюдения и фотографирования 'Отдельных зерен.
У песков, молотых в различных агрегатах, можно было
зафиксировать ряд признаков, отличающих их друг от друга. При грубом помоле в
вибромельнице крупные зерна приобретают более округленную форму,
а мелкие — более угловатую. При помоле в шаровой мельнице и
небольшой тонине помола в фракциях 0,15 — 0,6 мм наблюдается
преобладание круглых зерен. Помол в дезинтеграторе дает наибольшую
угловатость зерен по сравнению с песком, молотым в шаровой и
вибромельнице при небольшой тонине помола. Пески, молотые в шаровой и
вибромельнице, содержат больше продолговатых зерен, чем
дезинтегрированные. У дезинтегрированного песка внешний вид зерен всех
фракции почти одинаков. У песков, молотых в шаровой и
вибромельнице, крупные частицы более округлые, чем мелкие, и имеют
шероховатую поверхность.
Результаты этих наблюдений соответствуют происходящим в
помольных агрегатах процессам помола В дезинтеграторе каждое зерно
измельчается независимо от других ударами о пальцы дезинтегратора
Получаются частицы одинаковой формы при любой тонине. В шаровой
мельнице в первую очередь размалываются крупные зерна. В
вибромельнице происходит истирание крупных зерен. Было установлено, что
при стряхивании сухого песка на стеклышко песчинки малого размера
распределяясь плашмя на стекле, не дают возможности установить
преобладающую форму зерен. Для более точного определения этой формы
из полистирола, растворенного в ксилоле, приготовлялся лак требуемой
вязкости, которым покрывались предметные стеклышки. После
нескольких минут высушивания, когда лак уже приобретал вязкость, песок
просеивался через сито с отверстиями 0,3 мм с высоты ~ 20 см на
предметное стеклышко. Таким путем были получены образцы, равномерно
покрытые песком, на которых мелкие частицы песка не располагались
плашмя. После затвердения лака производились наблюдения над
образцами с помощью микроскопа. Для измерения силуэтных изображений
зерен были выполнены зарисовки на бумаге обыкновенным
рисовальным аппаратом. Измерялись два размера силуэта зерна — самый
большой и взаимно к нему перпендикулярный, так чтобы контур зерна
помещался в прямоугольнике с измеренными сторонами. Отношение
большего размера к меньшему принималось за показатель формы зерен.
Затем по проекции изображения зерна курвиметром измерялся периметр
зерна и планиметром—его поверхность. Отноше-
129
020040060080010001200 40016001800ЖОУоельнаяноверююаньпесш.а?г
Рис. 55. Зависимость показателя формы зерен песка, молотого в различных агрегатах, от удельной
поверхности:
/— шаровой мельнице; 2—вибромельнице; 3—дезинтеграторе
ние квадрата периметра зерна к площади его поверхности служило
показателем, характеризующим контур зерен. Эти же показатели для
круга принимались условно за единицу. Среднее арифметическое —
20 — 70 зерен каждой фракции всех песков — принималось за
показатель контура данной фракции. Показатель контура песка определяли,
умножив показатели контура отдельных фракций на процент их
содержания в песке, сложив произведения и сумму разделив на сто.
На Рис 55 по оси абсцисс отложена удельная поверхность песка в
см/г, по оси ординат — средний показатель формы зерен. За
начальную у всех кривых принята точка, отвечающая показателям исходного
песка карьера завода «Кварц». Из Рис 55 видно, что наименьшими
являются средние показатели формы зерен песка, измельченного в
дезинтеграторе. При увеличении тонины помола показатель формы
зерен повышается. При самом грубом помоле песка в дезинтеграторе
этот показатель значительно ниже, чем у исходного песка. Это
объясняется тем, что показатели формы зерен крупных фракций
дезинтегрированного песка ниже соответствующих показателей для песка в
природном состоянии. Такое явление связано, видимо, со
значительным дроблением продолговатых частиц природного песка ударами о
пальцы дезинтегратора.
На Рис 56 даны средние величины показателей формы зерен
различных фракций. Отдельно изображены показатели формы для песков
с удельной поверхностью <600 см2/г, >600 см/г и средние показатели
формы для всех исследованных песков. На рисунке приведены также
значения показателей формы исходного природного песка.
При получении в дезинтеграторе удельной поверхности <600 см2/г
показатель формы у крупных фракций (>0,3мм) наи-
1,9
%
!
«3
Средний показатель формы песков
1,5
| V
~Г~
1 'А
■k
"-~М
•9""7
\....J#A А—г'
-^37-
»;—•<?
/,2-05 Qff-CJ ^J-tftf 4#-#0 ОЩ050,05'0,01
Фракции, мм
i9
Песни с удельной поверхностью ниже 600 смУг
йе 1,5
I
С;
_е~
^j
■&?isl''A
/-■'
*г Л
S3
:*j££^
\
./2
t
/,2-ff,ff 0/-0,<? 0,3-0,15 0,15-0,10 0,10-0,050,05-0,01
Фракции, мм
о
1.9
0-
Пески с удельной поверхностью выше 600 см%
ч*
,*«.„
£г_
.._!
£2-ff,ff ^тДО 0,3-0,15 0,15-0,10 0Щ05 0,05-0,0/
Фракции мм
Рис. 56. Значении показателей формы зерен по
отдельным фракциям писка, молотого в
различных агрегатах:
/ — шаропоК >гелг-гшиц; 2 — вкбромелыши«; 3 --
дезинтеграторе; 4
естественный песок
131
Удельная поверхность песка. см1/г
Рис 57. Зависимость показателя контура зерен песка, молотого в различных агрегатах, от удельной
поверхности:
1 —вибромельнице; 2—шаровой мельнице; 3 —дезинтеграторе
меньший — 1,3; У мелких фракций (0,05 — 0,01 мм) он возрастает до
1.66. Это указывает на то, что образующиеся в результате помола
мелкие частицы при ударах размельчаются в меньшей степени, чем
крупные, и сохраняют свою продолговатую форму. Необходимо отметить,
что у всех фракций песка дезинтеграторного помола показатель
формы зерен меньше, чем у песков, молотых в шаровой и вибромельнице.
Лишь у фракций 0,1 — 0,05 мм и 0,05 — 0,01 мм песка, молотого в
вибромельнице (удельная поверхность <600), показатель формы зерен
ниже. Это объясняется способностью шаров вибромельницы слабыми
ударами дробить мелкие продолговатые частицы песка. В
дезинтеграторе такие частицы вследствие воздушных вихрей не получают
сильных ударов, а в шаровой мельнице они сохраняют свою
продолговатую форму, находясь в общей массе молотого материала. На Рис 56
видно, что с уменьшением размеров зерен природного песка их
округленность возрастает.
В табл. 43 приведены значения показателя контура некоторых
геометрических фигур. Как было сказано, значение этого показателя для
круга принято за единицу. Показатель контура зерен (при всех
значениях удельной поверхности) наименьший у песка, обработанного в
дезинтеграторе, и наибольший — у молотого в вибромельнице {Рис
57).
Средние величины показателей контура для зерен отдельных
фракций показаны на Рис 58. Как видно из рисунка, у
дезинтегрированных песков показатель контура зерен значительно ниже, чем у
песков, молотых в шаровой и вибромельнице. Чем мельче зерна
природного песка, тем более округлены их контуры.
Приведенные показатели формы и контура зерен песков ука-
Средний показатель контура пескоВ
сз
I
1,2-0,6 08-0,3 03-0)5 0)5-0)0 0)0-0,05 0,050,0 f
Фракции' /w
Пески с удельной поверхностью ниже 600 с^г
1>°У~7£о'6 Qs-ftf 0,3-0)5 0,15-0,10 010-11,050,05-0,01
' ' ' фракции, мм
►О
Пески с удельной поверхностью 'Выше BOUcrffz
10 и..l—
1,2-0.6 0,6-0,3 0,3-0)5 015-0)0 0,10 0,050,05-0,01
Фракции, мм
Рис. 58. Значение покачагеля контура зерен по
о| дельным фракциям пескп. молотого в
различных агрегатах:
/ - ■ шаровой мельнице; 2 — ви"'оомел[>кице; S —
дезинтеграторе: •/ - естественный песок
133
Таблица 43
Ф и \ \ р а
Периметр в к-»ал-
р,1те, деленный
КО площадь,
поверхности
Показатель
контура
Kpsi . . .
1 i|>;iBH."».iiuii u<K'i>Miivro."H>iiiiK
».i.inik', onioiiioiDK' осин 1:1,5 .
Ilpilllll.lblllJH НИТТИМ'ОЛЫШК
lIHTIIVnVli.HHK . .
!-).мши-. i>ri:oiik']iiic осой 1:2
Kn;i.4p:ir ....
ll|)»IMt>VTIUI.IHIK. OTIIOIIIOIIHI' CTOpOM
!-).i."iHHi-, отношение осей 1:3
PiiKiKH'ropoiiniiii треугольник
Пряыоуголыипч, опюшенне сторон
1:2 .
■
1:3
12,57
13,75
13,36
13,86
14,53
14,94
10
18
18.93
L'0.78
21,33
i
1,054
1,063
1,103
1,156
1,189
1,273
1,132
1,5('6
1,653
1.697
зывают на различное размалывающее действие дезинтегратора,
шаровой и вибромельницы. В известном смысле аналогичные результаты
дали исследования Бутта и Майера [207].
Для выяснения различий в помоле весьма тонко измельченного
материала были произведены электронномикроскопические наблюдения.
Из различных проб песка карьера завода «Кварц», молотого в шаровой
мельнице, вибромельнице и дезинтеграторе до удельной поверхности
3200 см/г. путем
воздушной сепарации выделялись
фракции <8
м. Материал наносился на
пленку препарата в сухом
виде. На фотоснимках,
увеличенных в 11200 раз,
производились измерения
частиц величиной от 0,2 до 8
м. Все зерна по большему
размеру силуэта
распределялись на группы {Рис. 59).
Из рисунка видно, что
зерна малого размера
песка, молотого в шаровой и
вибромельнице,
распределяются по фракциям почти
одинаково; зерна малого
размера дезинтегрирован-
Рис. 59. Распределение по величине мел- 4
i^tiv opnpu пррьм 1\лг\пгугг»гг\ D гас? mjuuT-rv ■*■
ких зерен песка, молотого в, различных
агрегатах:
дезингепэеторе; 2—шаровой мельнице; 3
вибромельнице
ного песка имеют иное распределение по фракциям.
134
3 >3
1,1 1,25 1,5 2
Показатель формы
Рис 60 Распределение мелких зерен
песка по показателям формы, молотого в
различных агрегатах:
/—дезинтеграторе; 2—шаровой мельнице: 3 —
ви^юмельннце
Показатели формы
мелких частиц
дезинтегрированного песка также
отличаются от показателей
формы мелких частиц песка,
молотого в шаровой и
вибромельнице {Рис. 60).
Для песков, молотых в
разных механизмах, были
определены также
показатели контура зерен размером 1
— 8 м. Средние значения
этих величин для песков,
молотых в шаровой и
вибромельнице, совпали; для
дезинтегрированных песков
значения показателей зерен
оказались на 5% выше.
Кроме того, были
произведены измерения
прямых граней и углов си-
11ПМ0-1М1МЙ
иг pcr.it
Дезинтегратор . . .
Шаровая
мелмиша
Вибромсль-
мица .
\-
% х
П
II
!
221 '
JS7
291
1
si
п
м
155
397
159
Щ
2?5
щ
II!
2,06
1.38
1.5S
* ?•
ч-
5 Ж
М
:05.1
199.6
210.2
if!
| 5а
1 Is
si
0.67
0,5
0.46
tl
•n i
m
.- £3 ">
18,7
10,1
12,2
4-
I
si.
i,:;s
от
0,72
углов
с
a
t-
я-
J_
157
133
151
Таблица 44
о
и °
£5
0,71
0,46
0.52
луэтов зерен. Прямыми считались фани силуэта, у которых отклонения от
прямой на длине в1 мне превышали 0,05 м. Были определены также углы
между прямыми гранями с точностью до 10°. Результаты приведены в табл.
44. Точность оптических измерений позволяла фиксировать прямую грань в
случае, когда ее длина превышала 0,3 м. Полученные данные указывают на
различие между частицами малого размера песков, молотых в дезинтеграторе,
шаровой и вибромельнице.
135
"'о,
301
L
10
б)
30 40 SO SO 70 SO SO WO HO 120130 HO150160
Величина чгпоб, граё
При помоле песка в шаровой и вибромельнице измеренные углы между
прямыми гранями частиц песка имеют а)
большой процент значений,
близких к 90°, у дезинтегрированных
песков количество таких углов
вдвое меньше (Рис. 61). 20
4.5.2 О различии
гранулометрического состава песков
Для выяснения влияния помола на
гранулометрический состав песков
мы провели широкие
исследования. Помол эталонного песка
(имеющий однородный состав)
карьера завода «Кварц»
сравнивался с песком, молотым в лаборатор- ''"
ном дезинтефаторе, шаровой
и вибромелънице. В
дезинтефаторе заданной тонины достигали
изменением числа оборотов корзин, в Я,
остальных афегатах — продолжи- jq
тельностью помола. 200 г песка
%1
30
РП
11
30 W 50 60 70 SO J.i 100 № 120 130 Н0150 ISO
ВеЛ'Щна углов, град.
•го
10
Ш
til
просеивали через комплект сит с
отверстиями 0,6; 0,3; 0,15 и 0,1 мм
в течение 15 мин. на специальной
виброраме, после чего
производили седиментационный анализ
методом отмучивания по инструкции
Васильева [208]. Удельную
поверхность песка определяли
пневматическим
поверхностемером [209] с помощью а-
расчетной таблицы [42 а] и по
специальной разработанной нами
формуле. Помол в дезинтефаторе производили при 24 комбинациях оборотов
корзин, в шаровой мельнице при 15 различных периодах помола. Последний
осуществлялся до дисперсности, равной 130. 500.900. 1100 и 1700 см21г.
Результаты опытов приведены в табл. 45.
Изменение содержания в песке мелкой фракции (0.1 мм) в зависимости от
тонины помола показано на Рис. 62. Как видно из рисунка, для песков,
молотых в шаровой и вибромельнице, увели-
30405060708090100110120130140150160 Величи-
науглов, град.
Рис 61. Распределение величин углов
между прямыми гранями у зерен песка,
молотого в различных афегатах:
- вибромелънице; 6—шаровой мельнице; е—
дезинтефаторе
136
J
/
i
Off
/a
/
Г
A
f ' I
/ .-
Y/b.
.#•
A'
•->
■
/
—^~
D ffOO 1000 1500 2000
Удельная поверхность песка, смг/г
Рис 62. Содержание в песке фракции 0,1 ли; в зависимости от удельной поверхности песка,
молотого в различных агрегатах:
1—дезинтеграторе; 2—шаровой мельнице; 3—вибромельнице
чение содержания фракции <0,1 мм с ростом удельной поверхности
песка происходит почти линейно. Дня дезинтегрированных песков с
ростом удельной поверхности песка до 700 см/г оно происходит также
линейно, а в дальнейшем прирост фракции <0,1 мм уменьшается. С
ростом удельной поверхности песка содержание фракции 1.2 — 0.6 мм
уменьшается примерно одинаково при помоле во всех агрегатах. При
грубых помолах наибольшее уменьшение дает помол в дезинтеграторе,
при помолах песка с удельной поверхностью 400 — 900 слг/г — в
шаровой мельнице.
Максимальное количество частиц фракции 0,6 — 0,3 мм
содержится в песке с удельной поверхностью -200 — 300 см"/г при помоле во
всех агрегатах. При грубых помолах уменьшение количества этой
фракции происходит быстрее в дезинтеграторе. При помоле в шаровой
мельнице содержание этой фракции уменьшается медленно и резко
падает лишь при удельной поверхности, близкой к 800 см /г. В
вибромельнице уменьшение количества этой фрак-
137
ции проходит медленнее, чем в дезинтеграторе, но при тонине
помола, превышающей 1200 см21г. оно резко падает.
Фракция 0.3 — 0.15 мм при помоле в дезинтеграторе возрастает
быстрее, чем в других агрегатах, доходя до максимума при удельной
поверхности песка 300 — 400 слиг (25%). В шаровой мельнице
максимум (32%) наступает лишь при удельной поверхности 1200 см 1г. В
вибромельнице число зерен этой фракции с увеличением удельной
поверхности от 400 до 1200 слг]г почти не изменяется (22 — 24%).
Содержание фракции 0,15 — 0,1 мм у песков, молотых в
дезинтеграторе, не превышает 12% и при удельной поверхности песка от 400 до
1200 слг/г остается постоянным. В шаровой мельнице максимум (17%)
достигается при удельной поверхности —1200 см к, в вибромельнице
—лишь при удельной поверхности 1500 слг/г.
Рассмотрим распределение песка по фракциям в зависимости от его
удельной поверхности. При помоле в дезинтеграторе кривые
отдельных фракций имеют почти одинаковое очертание, так как дробятся
фракции независимо от зернового состава песка. В дезинтеграторе
содержание частиц фракции 0.05 — 0.01 мм в начале помола
наименьшее, затем оно быстро возрастает и при удельной поверхности песка
-1200 сл?/г достигает максимума — 38%. Наименьшее изменение
содержания зерен песка этой фракции наблюдается при помоле в
шаровой мельнице. С ростом тонины помола во всех агрегатах количество
частиц фракции <0,01 мм увеличивается. Дезинтегратор дает
наименьшее количество таких частиц, а с увеличением тонины помола их
рост происходит почти линейно. При помоле песка в шаровой
мельнице и вибромельнице до удельной поверхности 800 см'/г количество
частиц этой фракции быстро возрастает, а при дальнейшем увеличении
тонины песка их рост снижается. Сокращение числа мелких частиц в
шаровой мельнице при высокой тонине помола можно» объяснить
образованием новых более крупных частиц из размельченных мелких
частиц, что отмечалось выше.
Полученные результаты находятся в полном соответствии с
результатами определений удельной поверхности частиц <0,1 мм (пыли).
Как видно из табл. 45, при помоле в дезинтеграторе с ростом удельной
поверхности песка возрастает и удельная поверхность пыли. При
помоле в шаровой и вибромельнице удельная поверхность пыли, начиная
с тонины помола 900 сл^/г, практически не увеличивается. Это
сохранится до тех пор, пока весь песок не будет размолот до размера частиц
<0,1 мм.
Процессы помола в различных агрегатах можно исследовать при
помощи функций помола. Мы составили аналогично Huttig'y такие
функции помола для песков, приведенных в табл. 45. Huttig определяет
функции помола, рассматривая изменение зернового состава в
зависимости от продолжительности помола в шаровой мельнице. В
дезинтеграторе зерна песка находятся лишь доли се-
138
-гилчп) /rjr | ■() omqncm
ЭЧЭ.111 >i Kjviniii'wdjvos
4J..>OII\donOII Keil'(li\"lli'^
О—Ю'О
lO'O '."O'O
£00 -I'O
I'D—51'()
b'l'O- i."0
e*o- fl'n
9'0-c'l
•Г О Ю •+ iQ ■* Q О M -j -Г1Л Ш Щ
Ф П Oi CO --iCtNnCnfflPDCOCNT
_^,^^,CN — ^JCM — CM CN (M (N W
ю to *-* »—• со to '-C xf ю со ю со о cd cn to
oo м щ a ^ c^ с rt ш oi ^) ю '-i с: о fc
—•_ CO^ tN X CO CN^ —^ СП_ О0_ CN -ч*^ CN_ CO
■ cd о о" *—-" ex cn т* "*t" to to" to со со ;>T to
o" cn" —<" cn ■* t^ to - с^о'яГоо'со'сГсо'сГ
iC X ГС CO Ш 1^ CO (M MO W S — — Г-
o" сГ ^n" rj-" o" ic r^" --' cn о" о" d •* I---" irz cn"
N CC CO
—•_ CN. О CO_ —'^ —^ —' ГО CC_ ГО_ tO —;^ СЛ CN Ol
cn~ юТ tj-' os cn со *ф" ю" oT С--Г of t^T —? со o" —^
Ю Ю i? Ч П V ГО —i СЧ M *-"
- to со
' О со" cT
sniuiuiMit'.ono ooiisoifj/;
< $ "й > <=>'
'Sii^
' > rf" > >
: > ^ bi >
I-
1
XE11I1H4L''DIM J
L'L'OHIOfl 4J..lll»lMlf.")Ill[rl
'BllO.tllIj.->.lllll!'0r OJOII ,
-tlojx'doQyir шич1ом a'a.Oi
-ни у uoiodocjo ol'.thi.
. i=t
a s о
й- S „
SiSg.
ё 1 i s I I
fc « Й
I 8 I g о E с с
. s d ,—i E Q> i— t ^ i—, к Q< ►—i
кунды, причем последние зависят от числа оборотов корзин. Чем
больше число оборотов, тем быстрее обрабатываются зерна песка и
тем выше тонкость помола. Поэтому помол в дезинтеграторе нельзя
139
оценивать по его продолжительности. Учитывая это, мы составили
функции помола в зависимости от величины удельной поверхности
песка по всем трем агрегатам. Как видно из табл. 45, при помоле в
шаровой и вибромельнице удельная поверхность молотого материала
изменяется в зависимости от продолжительности помола приближенно
по линейному закону; при помоле в дезинтеграторе между удельной
поверхностью материала и количеством электроэнергии, расходуемой
на весовую единицу материала, также действует закон линейной
зависимости. Ниже рассматриваются результаты помола, определяемые
функциями помола песков (табл. 45).
4.5.2.1 Функция D — характеристика распределения зерен песка по
диаметрам
D = F(d) (3)
где D — весовой процент песка, прошедший через данное сито с
отверстиями d:
d— отверстие сита, мм.
На Рис. 63 показан характер изменения функции D для песка,
молотого в разных агрегатах до удельной поверхности
Рис 63. Функция D песков, молотых в различных агрегатах: /—дезин-
тегратсре; 2—вибромельнице; 3—шаровой мельнице
140
500, 900 и 1700 сл(У г. На оси абсцисс отложены диаметры зерен
песка с!влш. и во избежание слияния кривых для мелких фракций (0.01
— 0,1 мм) использована логарифмическая шкала. На оси ординат
приведены весовые значения функции D в процентах. Сравнение кривых
функции D показывает, что при помоле в одном и том же агрегате эта
функция представляет собой пучок кривых, соответствующих
различной тонкости помола, не пересекающихся между собой. Кривые
функции D песков, молотых в различных агрегатах до одной тонкости
помола, пересекаются между собой. Анализ изменения функции D
показывает, что пески, молотые в вибромельнице, содержат наибольшее
количество мелких и крупных фракций в сравнении с помолом в
шаровой мельнице и дезинтеграторе.
4.5.2.2 Функция Н— распределение количества песка но величине
зерен
*=£'=/№. (4)
где Н— характеризует (для каждого значения d) наличие в данном
песке зерен диаметром d;
Н— вычисляется по формуле:
За единицу диаметра зерна принят 1 мм. Так как диаметры почти
всех песчинок находятся в пределах от 0 до 1 мм, то при вычислениях
значений //малые величины являются знаменателем и значения
//увеличиваются.
На Рис. 64 изображены кривые функции 3 для песков с различной
удельной поверхностью, молотых в различных агрегатах. С ростом
удельной поверхности максимум кривой передвигается в сторону
тонких зерен и его значение возрастает. У дезинтегрированного песка
максимум кривой расположен иначе, чем у песков, молотых в других
механизмах. Почти все кривые песков, молотых в шаровой и
вибромельнице, имеют два значения максимума, из них один располагается в
области мелких, другой — крупных фракций. Это показывает, что при
помоле непрерывно образуются частицы самого малого диаметра,
частицы же диаметром 0,1 — 0,05 мм получаются в незначительном
количестве. Такое образование мельчайших частиц в шаровой и
вибромельнице происходит при истирании поверхности грубых зерен.
4.5.2.3 Функция М— определяет ход помола
Функции D и //характеризуют одну тонину помола песка, а
функция М— переход от одной тонины к другой.
141
0.005
0,03 0,0750J25 0.mO,tf 0.9 0,005
G'mm
0,03 0,0750j250ffi0fi5 0,6
в им
Puc 64. Функция Я песков, молотых в
различных агрегатах:
а—дезинтреторе;^ -шаровоймельнице;е —
вибромегтънице
У Huttig'a [17] функция
Л/определяется
I)
)
М
l/j/, Исходный пещ
§ /_fer^
0005
0030,0750,1250,2250,150,9
где t—длительность помола;
d — постоянная при вычислении
отдельных значений функций М.
Считая, что рост удельной
поверхности песка в зависимости от
времени помола и расходуемой
электроэнергии изменяется по
линейному закону,
М= дЕ/ де
при d постоянной,
142
где AD/—рост функции D;
Mi =
\е,
b&i—увеличение удельной поверхности песка при переходе от меньшей
тонины помола к большей.
Функция М численно равна весовому проценту песка, зерна которого при
увеличении суммарной удельной поверхности песка на 1 слг/г изменились от
величины > dдо величины < d.
На Рис. 65 показана функция М перехода одной тонины помола к другой;
а—переход природного песка к пескам, обработанным в агрегатах ( см. табл. 45), D, А7 / Л 7,-
б— переход песка А к песку D2; KI"/ соответственно к KI '2; Г 7"/ к П 7;
е—переход песка D^ к песку Dj. К12 к К1}: Л 2 к П'з,
г—переход песка D3 к песку D4; КТ3 к КУ4; Г7"3к П j;
д—переход песка£),кпеску ft; A7jkA77; П4к П}.
Из Рис 65 видно, что максимум функции М при грубых помолах
находится в области крупных зерен песка, при высокой тонине — в области мелких
зерен. С ростом тонины помола величина максимума уменьшается. При
переходе от природного песка к тонине помола 1000 — 1500 а\Г/г максимум
функции My песка, молотого в вибромельнице, находится у частиц диаметром 0,3
лш, при помоле в шаровой мельнице и дезинтеграторе — у зерен песка
размером > 0,6 мм.
При грубом помоле в дезинтеграторе интенсивно дробятся зерна песка
фракции 0,3 мм; с увеличением удельной поверхности песка кривые функции
М становятся более пологими в сравнении с кривыми помола в других
агрегатах. Кривые функции М еще раз показывают, что в дезинтеграторе
размельчаются зерна всех фракций. Естественно, что в начале помола, когда в песке
преобладает фракция зерен > 0,3 мм, при дезинтеграторном помоле имеется
резкий максимум функции М
Если кривая функции М при определенной величине зерен была бы
отрицательной, это означало бы, что в этом промежутке размеров зерен происходит
не размельчение крупных зерен, а агрегация мелких частиц песка в крупные; в
нашем случае все функции М имели положительное значение,
г) Функция V—изменения распределения зерен
\/=дН, (6)
0е
ИЛИ
V t= ~' [а — постоянная).
ле,-
143
PI
II!
^ 5 ^
0 • С
4W
t^\
i
1
£«
SJ<
t A
ST?
X
«to4 _
_. .
1 ~4
^3^
\У~
Ub4
_.
3<?j
N
^4"
^=^fl
ч
лч
ts
( J
•ч
b-J^r:
=^3Sa.'^a^v
ОТ*
%.
4
cats?
•site
<5j'
I
g
4.
Рис. 66. Функция V песков, молотых в различных агрегатах:
1 — дезинтеграторе; 2—шаровой мельнице; 3 — вибромельнице
где V— увеличение весового процента фракции при увеличении
удельной поверхности песка на 1 ел?/г.
В качестве примера изменения функции V на Рис 66 показано
распределение зерен при переходе необработанного песка к тонине помола
от 1000 до 1500 саг/г. В процессе помола количество крупных фракций
уменьшается, поэтому функция V в области крупных зерен является
отрицательной. Увеличение значения функции Рпри помоле в
дезинтеграторе происходит в области относительно более крупных зерен по
сравнению с помолом в шаровой и вибромельнице. Это означает, что в
дезинтеграторе получаются зерна большего размера, чем в других
агрегатах. Эта функция так же, как и другие, показывает, что в
дезинтеграторе происходит помол всех размеров зерен значительно равномернее,
чем в других агрегатах.
4.5.2.4 Функция распределения удельной поверхности Э (d)
Для исследования характеристики 'песков в дополнение к
функциям, составленным по методу Hiittig'a, мы составили функцию Э
распределения удельной поверхности. Если обозначить поверхности зерен,
содержащиеся в 1 г песка, по отдельным фракциям через ei,e2,... е (елг),
тогда удельная поверхность песка выразится формулой
п
с — М е. (см-/г).
145
60
50
40
30
£0
iO
0.
1 l^F;
i—^-f
0.005 001 0,05 0,1 0,15 0.3 06 1,2
О мм
Рис. 67. Функция Э (d) песков, молотых в различных агрегатах:
1 — шаровой мельнице; 2—вибромельнице; 3 — дезинтеграторе
Приняв за 100% удельную поверхность всего песка и вычислив в
каждой фракции поверхность зерен в процентах, получим процентное
содержание удельной поверхности в каждой фракции:
100
/>г • 100
»
е
00
<>< - 100
100
Аналогично функции D составим суммы
100
(7)
Э„ =.
100
100.
На Рис. 67 изображены кривые функции Э (ф природного песка и
песков, молотых в трех различных агрегатах до двух значении
тонины. В дезинтеграторе величина части удельной поверхности,
приходящейся на мелкие фракции, меньше, чем у песков, молотых в
шаровой и вибромельнице.
146
Изучение различных функций помола песка показало, что в
шаровой мельнице размалываются преимущественно крупные зерна, и
поэтому в песке содержание крупных фракций значительно меньше,
чем при помоле песка до равной удельной поверхности в других
установках. В вибромельнице размалываются преимущественно зерна
малого размера; крупные сохраняются даже при помоле до высокой
удельной поверхности. В дезинтеграторе в первую очередь
раздробляются крупные непрочные по структуре зерна. Тонкие зерна имеют
относительно большую прочность и мало раздробляются (см. гл. ГХ).
Здесь количество очень мелких фракций получается меньше, чем в
шаровой и вибромельнице.
В 1957 г. мы проводили опыты по определению минералогического
состава песка и установили, что он почти не изменяется в результате
помола в различных агрегатах.
4.5.3 Структурная прочность песков
Зерна песка одинакового химического и минерального составов
могут иметь в зависимости от условий их образования различную
структуру. Зерна с большим количеством трещин под механическим
воздействием легко расщепляются. С прочностью структуры песка
непосредственно связана величина прироста удельной поверхности.
Структурную прочность песка можно определять по следующей методике [206].
По ситовому анализу пробы песка определяют его зерновой состав и
одним из методов, указанных в гл. XI. находят величину его удельной
поверхности. Далее часть пробы насыпают в цилиндрическую форму и
при помощи поршня цилиндра гидравлическим прессом сжимают
песок. Затем его извлекают из формы и определяют зерновой состав и
удельную поверхность.
Процентное отношение удельной поверхности исходного песка к
удельной поверхности, полученной после прессования, называем
структурной прочностью песка.
П = е ■ 100. (8)
где е—удельная поверхность песка до прессования; е/—после
прессования, см/г.
Рекомендуется брать навеску песка такой величины, которая
позволила бы получить высоту столба песка в форме, равную
приблизительно диаметру цилиндра при объемном весе 1,7 г/см. Если диаметр
цилиндра обозначить через d см, то помещаемое в него количество песка
Gсоставит
G = 1,3 (Р [г].
0»
147
Таблица 46
.Чирик-туристка
песка
|Н
Песок карьера :«- !
вола «Кварц-» не- ;
молоты» . . !
Делштегрнронан- ]
пин
Молотый п шаро- !
нон молышце -
виоро- '
колышке . .
100
352
286
255
149
120
450
470
II
/1
84
(S3
54
ISi
. О tc
; ST к
187
452
534
(553
Ill
80
93
81
Опыты производились в цилиндрических формах диаметром 4,25
см. куда засыпалось 100 г песка. Последний прессовался дважды при
давлении 625 кг/см2. После первого прессования его высыпали из
формы, определяли удельную поверхность, тщательно перемешивали
и прессовали вторично. Затем еще раз вычисляли его удельную
поверхность. Результаты испытаний приведены в табл. 46.
Помол песка в дезинтеграторе повышает его структурную
прочность, в шаровой и вибромельнице снижает ее. Прессование песка в
форме повышает структурную прочность всех песков.
Структурную прочность песка можно изучать и при помощи
предложенного нами нового метода, который может быть применен при
подборе заполнителей для бетонов и изготовлении известково-
песчаных изделий [210]. В формы-кубы размером 7x7x7 см помещают
равные весовые части песка, молотого в различных механизмах. В
образцах-кубах различные пески имели равные объемные веса. Для
образования монолита часть заполненных песком форм помещают в воду, а
другую часть — в нагретый до 200° битум, где их вьщерживают до
полного заполнения пустот между зернами песка водой и битумом.
Кубы, заполненные песком и водой, помещают в холодильный шкаф и
замораживают, а пропитанные битумом охлаждают в помещении
лаборатории. Затем и те и другие кубы освобождают от форм и
испытывают на сжатие. Кубы, пропитанные битумом, испытывают в
прохладном помещении, а замороженные — в помещении с температурой
ниже 0°. Лед и загустевший битум в образцах рассматриваются как
вяжущее между зернами различных песков и предполагается, что при
одинаковых температурных условиях лед и загустевший битум в
образцах из песков различного качества обладают одинаковой
прочностью. При
148
Таблица47
X флктеристика
песка
jE
О
X
с
>> к
1
g
,,
*5
!f
О m
U6
gl
с К
sS
III
Ь- с и
Образец
омер
ill
ы
с Я 1-
JJ
i v.
о й
а. -.
а сжатие,
и =
Молотый в вибро
мельнице
Природный
105
1ЫЙ .
-
678
670
1.75
1,75
11
— 11
1.75
1
1 2
з
151
156
164
1 '
. 1 ; 123
! 2
Г з
__
i '
118
123
91
96
91
157
121
93
этом показатели прочности на сжатие образцов характеризуют
качество песков как заполнителей. В табл. 47 приведены результаты
испытаний образцов в замороженном состоянии.
Из данных табл. 47 видно, что все образцы-кубы из
дезинтегрированных песков имели большую прочность на сжатие, чем из молотых в
вибромельнице. Если учесть, что прочность таких образцов зависит не
только от прочности зерен песка, а в большой мере также от
геометрической формы зерен песка и его гранулометрического состава, то все
же можно полагать, что большая прочность дезинтегрированных
песков в определенной степени обусловливается прочностью самих зерен
после помола.
Результаты следующих опытов также подтверждают, что у
дезинтегрированных песков лучшая структура зерен, чем у молотых в
шаровой и вибромельнице. Для малой фракции песка, молотого в
различных агрегатах, производили определение гранулометрического состава
при помощи седиментационного анализа непосредственно после
помола и после семидневного выдерживания песка в воде. Во время
пребывания песков в воде тонкость их увеличилась, причем у
дезинтегрированного песка прирост удельной поверхности оказался меньше, чем
у молотого в шаровой и вибромельнице. Очевидно, что распад частиц
происходил под действием воды через поверхностные дефекты зерен.
149
Таблица 48
II WOlbtUjft .H'peClT
Дезинтегратор
Шаровая мельница
Bii0])4\(cji»miiw
УделШйи поверхность песка» см2}г '
. .. .___ . Прирост удельной
до иыдержива- после пызержи- | ' •"
ннй в ноле , каннн в иоде
I
!
У 1)8
Г)(>7
_254
9(>2
312
1052
1
222 j
013 |
1
342 j
1323 " |'~
3(>8 |
1391 ;
7
8
35
" 38~
18
32
Результаты испытания приводятся в табл. 48.
Морозостойкость песка карьера завода «Кварц» определялась в
природном состоянии, молотого в шаровой и вибромельнице, а также
в дезинтеграторе. Пески, помещенные в жестяные ванночки,
насыщались водой и подвергались замораживанию в холодильном шкафу.
После каждого замораживания пробы оттаивали в воде при / = +15°.
Изменение удельной поверхности песка определялось после 10, 15 и
20 циклов замораживания — оттаивания. Результаты испытаний
приведены в табл. 49.
Таблица 49
Состояние
моек;)
I Молотый и
Природный [ шароион
; мельнице
ir:
Молотый н
вибромельнице
ss«
I S;
Сз = S Ч
Щ
US К
Молотый в
дезинтеграторе
1
I!
"= f-
38
Ь* =
™
а-а
н
И
£ h
e-s
О г
■*.
8
tu j С
к
X
К
К
До заморажи-1
пяния . . .
Поело 10 цнк- '
дои дамора-
жмнания . .
После 15
циклов . . .
После 20
циклоп ....
73
84
97
10()
282 ! -
87
75
09
338
377
83
75
478 I 59
2()7
322
363
154
83
74
59
312
312
315
328
100
99
59
4.5.4 Теоретические представления о размельчении зерен песка в различ-
150
пых помольных механизмах
Измельчение материала происходит в результате создания в нем
напряжений, превышающих предельные упругие деформации.
Известно, что твердые тела имеют слабые области в кристаллической
решетке, а также трещины (дефекты), образующиеся в результате
предварительной обработки материала. Материал разрушается в первую очередь
в слабых областях. Состояние твердого тела в процессе размельчения
зависит прежде всего от его «реальной структуры», под которой
подразумевается комплекс всех характерных свойств тонкой структуры
твердого тела. Основой тонкой структуры является решетка
идеального кристалла, например, в Si02 попеременно атомы Si и О. Устойчивые
формы двуокиси кремния изображены на Рис. 68.
Во всех трех модификациях Si02 все атомы кремния окружены
четырьмя атомами кислорода, расположенными по отношению к первым
в вершинах тетраэдра; атом кремния находится в центре тетраэдра.
Каждый атом кислорода одновременно является и связывающим звеном с
соседним тетраэдром. Так структура решетки закономерно и
полностью заполняет пространство. Все связи одинаковые и очень прочные.
Три модификации Si02 отличаются между собой лишь величиной угла,
образующего связи между Si—О — Si (Рис. 69).
Известно, что переход модификаций из одной в другую
затруднен необходимостью
прекращения действий прочной
главной валентности и образования
новых связей. В такой
бездефектной пространственной решетке все
связи между атомами и ионами
равноценны, они имеют
одинаковую прочность. Но практически у
каждой кристаллической решетки
есть структурные дефекты. Это —
пустоты, находящиеся без атомов
или ионов, искажения
геометрического строения решетки,
неправильное размещение ионов и чужие
ионы и атомы. Такие дефекты
снижают прочность и устойчивость
связей между атомами и ионами.
Кристален. У^тойчивыо формы двуокиси
кремния:
е — етр>кгура кнарца;
крнеттш.иия: к
структур.!
структура тричимитн
151
a /j> u-v.to a-2.85
c/ - ьриспюбалит c( - Тридимит oc-jj - HBapu,
t,:nwit4uBbiudDl7ir — H70° ->870°-"5'73°
Рис 69. Модификации днусжисн к|)-мпня:
d — удельный вес, г/см~
лические поверхности всех твердых тел. имеющие длину более 1 м,
составлены из так называемых «мозаичных блоков», расположенных
кристаллографически незакономерно одна к другой, их величина
может доходить до микрона. Пространство между блоками заполнено
стекловидной структурой, ее закономерность менее четкая в
сравнении с кристаллической структурой. Связи ионов и атомов этой
структуры различные, менее прочные, чем связи идеального кристалла. В
местах соприкосновения единичных кристаллов связи не так прочны,
как в неповрежденной кристаллической структуре. На Рис. 70
представлена схема реальной структуры твердого тела по Huttig'y
Рис 70. Схема реальной структуры
152
Наряду с прочными связями
реальной структуры имеются
слабые связи и даже трещины.
Если нанести на ось абсцисс
прочность связей и на ось
ординат их относительную частоту,
получим картину (Рис. 71),
которую Hiittig называет
«спектром связей» данного вещества.
Fredriielkson [211], изучая
мозаичную структуру кварца,
нашел, что наименьшие размеры
единицы мозаичной структуры
природного кварца
представляют собой тоненькие палочки.
Последние, соединясь между
собой, образуют пластиночки,
которые в дистиллированной
воде при высоком давлении пара
и температуре 300° отделяются
одна от другой. По мнению
Fredriiekson'a, высокая
растворимость Si02, возникающая в
результате помола кварца, объясняется тем, что под действием ударов
эти палочки и пластиночки отбиваются от основного кристалла,
разрушая структуру поверхности кварца. Образование при помоле
аморфного поверхностного слоя, по мнению автора этой теории, менее
вероятно.
Пески различного генезиса имеют «спектр связей» различного вида.
Ясно, что структура песка оказывает существенное влияние на его раз-
малываемость. Но по мере уменьшения размеров частиц количество
дефектных областей постепенно сокращается. Это приводит к
упрочнению мелких частиц — явлению, известному под названием
масштабного фактора [212].
По данным Ребиндера [212], упрочнение материала начинается при
частицах размером 1 — 2 мм. Следовательно, этот размер является
естественной границей между дроблением и измельчением. Достаточно
мелкие частицы достигают предельной прочности, при которой
дефекты уже отсутствуют. Этой границей является размер частиц около 0,1
м. Ребиндер считает доказанным, что слабые места в структуре
деформируемого материала обладают способностью самозалечиваться и
после разгрузки смыкаться под действием молекулярных сил сцепления.
Этого избегают применением высокочастотных воздействий, то есть
периодически возникающих напряженных состояний.
Распределение частот соотдетстби-
ющии сдязей д тдердом теле
■ Трещины
СВязь 8 промежуточном
. пространстве между
мозаичными Влокал'и
] Дефекты В сурстии
f кристаллической zwwv/.'x/
СВязи В цельном кристалле
Рис. 71. Схема «спектра связич
153
По данным Ребиндера, все твердые материалы при высоких,
частотах разрушаются, как хрупкие тела, с минимальной затратой
энергии на разрушение.
С увеличением частоты вибрации количество трещин,
успевающих самозалечиваться, уменьшается, что приводит к разрушению тела
в более короткий срок и с меньшей затратой энергии.
Одни и те же пески, размалываемые в различных агрегатах, имеют
неодинаковую структурную прочность. В процессе помола
происходит расщепление зерен вдоль имеющихся дефектов реальной
структуры материала, и одновременно механические силы вызывают новые
дефекты [213]. Если воздействия слабы и отдельные импульсы
незначительны, то на поверхностном слое песка образуются новые трещины
и отщепление маленьких частичек материала. При этом имеющиеся
внутри зерен дефекты развиваются дальше. В первую очередь
углубляются трещины реальной структуры кристалла. В зависимости от
величины и числа воздействий внутренние дефекты могут развиваться
до расщепления зерна по самой непрочной плоскости. Если
интенсивность воздействий оказалась недостаточной для раздробления зерен,
то во время их помола структура может ухудшиться и структурная
прочность песка снизится. Так как помол в вибромельнице
производится слабыми ударами и истиранием, то структурная прочность
песка, молотого в вибромельнице, ухудшается.
В шаровой мельнице материал получает небольшое количество
ударов средней силы. Трение материала между шарами также
вызывает увеличение поверхностных дефектов. В дезинтеграторах зерно
ударяется о твердую поверхность стального пальца со скоростью от 50 до
200 м/сек, получая пои этом резкий, мощный удар. Такие удары
следуют друг за другом в течение до 0,001 доли секунды, в результате
зерна раздробляются, главным образом, вдоль внутренних дефектов
зерна и молотый песок приобретает большую, чем у природного песка,
структурную прочность.
Объясняется ли приведенное выше (гл. IV п. 3) различие прочности
образцов из песков, молотых в разных агрегатах,, только различной
геометрической формой зерен, гранулометрическим составом и
различной структурной прочностью, или зерна песка приобретают еще и
другие свойства, влияющие на прочность изделий? Для выяснения
этого был произведен опыт с замораживанием образцов кубов, а также
дополнительно определена прочность запаренных образцов,
изготовленных при равных условиях из извести и песка различных помолов,
активности 10% СаО и режиме запаривания в течение 8 час. под
давлением пара 8 am. Результаты испытаний образцов приведены в табл.
50.
154
Таблица50
Помольный
игрогат
Р
У
|
-i
£
В *v
~^~
w Ь
Я tj
Sri
г S
3 "
Ч о
^ =
' Замороженные
| о С ; „ !
1 ~ ^ ! 2: '
' *- - ' л 'i J
; 2= it.?!
i s£ i ?i i
! ^ й Г. D о 1
vd :>..> en. ac ;
О U !J "1-
кубы
tc
w «
x —
n -с"^.
о t-
i- u -
gig
с 3- ir
= c;
1- Q.S
с ^ о
3
С
о
a
tn
-
£
£
V"
£ ,-.
VO ^
О tj
лтрешше
! "i
« Й
! = ъ •
ей
l и „
j О О
1 £ ^ .
I oro'
I Cj £
! По
куГнл
~
те -с
к я
Ч л V.
о ь
(- G .*
ч. С °
с г ь
ж с «
н ей
ОСи
Отношение
прочности на
ежртиг злиь
ренных и
замороженных кубов
ZJ
X £
з: t-
!- U
о »*
*0 G.
«в С
*и
3
а
!~ X
о t-
f- U
Kg
с»
а о
н а.
о с
Доннтегра-
тор
Широкая
молыпша
Виброхн'/п»-
Ш1№1
j 500
i
! 500
i
I лоо
1,8 I 259
I
1,8 i 22(i
I
f
1,8 ! 192 i
100
<S7
74
1,9
1,9
1,9
741
537
479
100
72
65
2,86
2,38
2,5
1
0,83
0,88
Прочность замороженных кубов из песка, молотого в шаровой
мельнице, на 13%, а запаренных образцов на 28% ниже прочности
образцов, изготовленных из дезинтегрированного песка. При этом
отношение прочности на сжатие запаренных и замороженных кубов
составляет 0,83. Прочность образцов из песка, молотого в вибромельнице, у
замороженных образцов на 26%, а у запаренных образцов на 35% ниже
прочности образцов из дезинтегрированного песка. При этом
отношение прочностей та сжатие запаренных и замороженных кубов
составляет 0,88.
Данные табл. 50 позволяют предположить, что различия песков
еще не объясняются большей прочностью зерен дезинтегрированного
песка, лучшей их формой и гранулометрическим составом.
Так как в производстве известково-песчаных изделий песок
является основным материалом и в изделиях превышает содержание извести
в 8 — 10 раз, усовершенствование технологии известково-песчаных
изделий должно быть направлено прежде всего на улучшение свойств
песка.
При механической деформации твердого тела часть работы
поглощается деформируемым веществом, точно так же и при помоле, кроме
размельчения, происходит процесс поглощения части механической
энергии в размалываемом материале. Количество поглощаемой
энергии зависит от вида появляющейся при этом деформации. При сжатии
поглощение энергии значительно большее, чем при растяжении и
изгибе [214]. Известно также, что изменение вещества в кристаллической
решетке и количество аккумулированной энергии при динамической
деформации больше, чем при статической.
155
Количество аккумулированной энергии повышается с ростом
скорости деформации.
Поглощение энергии вызывает изменения в деформируемом
веществе и сопровождается образованием новой поверхности, появлением
микротрещин и дефектов в кристаллической решетке; при этом
химическая активность вещества растворимость и свойства диффузии
увеличиваются. В образовании качественной структуры
известковопесчаных изделий существенную роль играют химическая активность
песка, его растворимость и свойство диффузии. Аккумуляция энергии,
связанная с образованием дефектов решетки, особенно велика при
деформации материала сжатием. Поэтому следует отдать предпочтение
тем агрегатам, которые вызывают наибольшую деформацию
размалываемого материала сжатием.
Зависимость прочности и деформируемости материала от скорости
деформации достаточно глубоко изучена в области металлов.
Материал при кратковременном воздействии выносит значительно большие
нагрузки, чем при длительном, и при этом образуются большие
местные остаточные деформации. Физическое объяснение этих явлений
дает Бартенев [215] и др.
В известково-песчаном монолите зерно является одновременно
заполнителем и компонентом вяжущего, срастающимся при
запаривании с известью и другими зернами песка в прочный монолит. Как
вяжущее зерно должно обладать наиболее активным поверхностным
слоем, так заполнитель — наибольшей прочностью. В связи с этим
агрегат для подготовки известковопесчаных смесей должен уменьшать
дефектность структуры зерен и увеличивать их прочность путем
раздробления зерен вдоль самых слабых мозаичных поверхностей. Этого
можно достигнуть, подвергая зерна отдельным сильным и частым
ударам.
Частые, но слабые удары могут снизить прочность зерна, расширив
и углубив находящиеся в нем микротрещины. Интересные
наблюдения были сделаны Классеном и Поповой [213]. Размалывая кварцевый
песок в шаровой мельнице фаянсовыми шариками диаметром 13,5 мм,
они заметили, что увеличение тонкости помола проходит не
равномерно, а скачками. Периоды интенсивного размельчения чередуются с
периодами, во время которых, по их мнению, происходит аккумуляция
энергии и образование новых ослабленных поверхностей в
кристаллах. Отдельные быстрые удары деформируют материал зерен,
главным образом, в точках соприкосновения и в непосредственной
близости к ним.
В шаровой мельнице деформация происходит в результате
давления или падения шаров на попадающие между ними частицы
материала. Скорости удара здесь небольшие. Предположим, что высота
свободного падения отдельных шаров
156
где h — высота падения, м;
g—ускорение силы тяжести, м/сек.
большого диаметра равна 1 м. В таком случае их максимальная
скорость при ударе составит по формулам свободного падения
г> — V'2gh — j/"2"9,8 • 1 ^4А м/сек,
В мельницах ударного действия, например, молотковых, в
дезинтеграторах и других, размалываемый материал подвергается ударам о
твердую поверхность.
Минимальную скорость, необходимую для дробления зерна во
время удара, мы ориентировочно вычислили на основе следующих
упрощенных соображений [216].
Как известно из теории упругости, деформация при сжатии тела в
упругой области выражается формулой:
А- = '"2 V • (10)
2 1:
где:
о—напряжение от давления при деформации, кг/см2;
Е—модуль упругости, кг/см2;
V—объем деформируемого тела, см3;
Ai—количество работы, кг-см.
Кинетическая энергия движущегося зерна песка:
А.2 = -?г-> (11)
где: да — масса движущегося тела;
v—скорость движущегося тела.
-т. Q
!ак как '«=—7
А'
где G—вес тела, кг;
g—ускорение силы тяжести, м/сек,
G, в свою очередь, является произведением удельного веса г (г/см3)
и объема V. Следовательно.
2 2*
Когда зерно песка, ударяясь о твердую поверхность, раздробляется,
можно считать АгАХ. Если принять Аг > Ai, то
2Е 2g У iF.'
где о—напряжение зерна песка при дроблении, кг/сл^.
157
Принимая по аналогии с гранитом прочность зерен на сжатие
равную 2500 кг/см1 [217], модуль упругости Е = 450 000 кг/сл? [218] и
удельный вес у = 2,6 г/см?, находим минимальную скорость зерна,
необходимую для его раздробления,
v=2300 см/сек=23 м/сек.
Об энергетических соотношениях при обработке песка в
дезинтеграторе можно получить ориентировочное представление при помощи
следующих, обычно применяемых в технической механике расчетных
схем [219].
При упругом ударе сферических поверхностей силы деформации
Р исчисляются по формуле:
р — К №, (12)
где а—величина деформации, мм;
К— коэффициент, характеризующий материал и поверхность.
При сферических поверхностях с радиусами кривизны R/ и R2; если
эти поверхности из одного и того же материала,
2 Г Rxr- > (13)
где ц—коэффициент Пуассона.
При обработке зерен песка в дезинтеграторе радиус пальца г
дезинтегратора во много раз превышает радиус зерна р; г >р. Поэтому-
возможно следующее упрощение:
принимая
I И- :_ |/,,, (13а)
I
будем иметь
Применяя форму- Л' — " Е Л и.
лы динамики (второй -И 1—>>■*)
закон Ньютона) для
столкновения двух тел:
dt» v
158
где z/ и z2—координаты;
ni/ и т2—массы сталкивающихся тел.
Произведя преобразование и сложение этих формул, получим:
-риГ1 + Ч.
с массой nii з<
Ря, (Н>
так как масса т2 пальца по сравнению с массой nij зерна очень велика,
el t* ~ >п
где nii = т.
Интегрируем формулу (14):
! Л'Л8 = - ' f P(a)da + C.
2 V.'"/ '" J
о
В начальный момент /=0. о=0 и ., = V ,
гдеу—начальная скорость, с которой
зерно песка ударяется о палец дезинтегратора. Из начальных условий
находим:
(■• - . = 0 формула (15) при-
С;У - ^ = -1J pw*- (i5>
о
При максимальной деформации da/dt = 0 формула (15) примет
следующий вид:
; j P(v.)ch. = &.
Подставив Р От формулы (12), получаем величину максимальной
деформации
« =[Г/Т <ш>
и максимальную силу, вызывающую эту деформацию.
159
- s/2 ,л'--. Г5 ->131'>
*md\ — A & max — A
[J«^]8/e- (17)
Значение продолжительности удара зерен песка о пальцы
дезинтегратора находим, решая дифференциальное уравнение (15)
при помощи разделения переменных:
dt ~
<(a)di
о
Но р.ремя удара и изменяется от 0 до amav и обрат!Ю до (L
Следовательно, продолжительность удара:
"max
= 2 Г _!! (18)
J / a
1 m J
о
Для интегрирования формулы (18) произведем замену
переменных:
откуда
(19)
Г, учетом формулы (12) получаем:
' '" ./ ' 5ж г 5от
о
Заменив атак из формулы (16), имеем
Так как но формуле (19) do. = araax ^;, формула (18)
примет следующий вид:
160
1
Значение / -pi.- по таблице [220] равно 1,4716.
Следовало
телыю, продолжительность удара
Г'= 2,9432 i"!£iL = 2,9432 ('""'^'v \ (20)
v VI А/
,-. тг>2
Энергия движения зерна песка —} превращается с
течением времени ., Т н потенциальную энергию деформации
J Plaid a,
О
откуда мощность удара
mvs I /<\К\а1, 3/, м/.
N = -~ =
1 /УК\а1; 3/, М/. /01\
( — \ tn ' v . (21)
2.9432 V 5 )
При шарообразной форме зерна песка и его плотности, равной
2,6 г/смл, масса зерна песка равняется
m = з -о=» . 2,6 ~ 1,36 d3.
где d — диаметр зерна песка.
Принимая модуль упругости £ = 4,5* 10" дин/см2 и
коэффициент Пуассона ц=0,3 [221], получаем
К -= 3,3 • 10й У'р^ 2,3 ■ 10а К" «
я„Ых = 3,5 ■ Ю-5 г- ^ d, (22)
/>111ач = 4,8 • 10' v в/'» d* (23)
Г = 1 • 10 ' v -V* d, (24)
Л" = 1,4 • 10* v "'-• d-\ (25)
Средний диаметр зерен песка карьера завода «Кварц» около 0,2 мм-
Подставив значение диамегра зерен песка 0,2 мм в формулы (22), (23),
(24) и (25) и произведя расчет при различных скоростях ударов,
получаем следующие данные (табл. 51).
Шарообразное зерно деформируется при ударе таким образом, что
центр его тяжести приблизится к поверхности пальца на a,^ и
поверхность соприкосновения зерна с пальцем дезинтегратора в момент
максимальной деформации образует круг радиусом
161
) r/-' - (,, — a,„ 1V) ■-',
где р—радиус зерна песка.
В табл. 51 приведены поверхности соприкосновения зерна песка 5
при наибольшей деформации.
Максимальное напряжение давления на зерна песка в момент
удара составит
Значения Ртш и S вычислены и приведены в табл. 51.
При небольших скоростях удара достигаются высокие местные
напряжения. Например, при ударе о палец дезинтегратора зерна
диаметром 200 м со скоростью 5 м/сек возникает местное напряжение
-5000 кг/см~, а глубина деформируемой области составляет всего
около одной двухсотой диаметра зерна. Ясно, что при длительности удара
5- 10" сек. напряжение в такой небольшой области не в состоянии
оказать существенного влияния на прочность зерна в целом. Поэтому
раздробление зерен ударом и их активизация в размерах,
целесообразных для производства, начинается лишь при больших скоростях.
Данные табл. 51 следует рассматривать как ориентировочные. В
действительности удары между пальцами дезинтегратора и зернами
не идеально упругие и поверхности соприкосновения не сферические.
Поэтому аналитические значения прочности и упругости зерен могут
отличаться от фактических. В промышленных дезинтеграторах
пальцы движутся с линейной скоростью до 100 м/сек. При такой скорости
расстояние, равное радиусу рассматриваемого зерна (0,1 мм), пальцы
проходят в течение 10 сек. Длительность фактических ударов зерен о
пальцы несколько выше приведенной в табл. 51.
Итак, в дезинтеграторе зерна, ударяясь с большой скоростью о
пальцы, получают мощные удары. В результате они дробятся
Таблица 51
1
Скорое! ь 1
>дара. j
«сек !
_ 1
1
1
Б 1
LV> |
50 !
100 |
150 j
7.
max.
0.3
1
3,7
ii.4
12
15
' max,
г
4,9
34
230
540
1200
2000
Т.
сек.
N,
KtMjceK
8 • 10~7 ; 1,4 • 10~3
5,8 • Ю-7
4,2 • 10~7
3,6 • Ю-7
3,2 • Ю-7
2,9 • 1<Г7
5 • Ю-2
1.7
7.8
36
88
S.
;1а
190
630
2300
3900
7100
8700
3.
KZJCM*
2 600
5 400
10000
14 000
17 000
23 000
162
вдоль слабых плоскостей структуры. В точках соприкосновения
возникают значительные местные напряжения, активизирующие зерна
песка в поверхностном слое. Деформации зерен при скоростях 100
м/сек могут распространяться на глубину более 10 /7 или на 5% от
диаметра зерна. Величина площади деформированной поверхности от
одного удара составляет более 5% начальной поверхности. В
дезинтеграторе, где каждое зерно получает не менее пяти ударов, активизируются
поверхности даже прочных, бездефектных зерен, не дробящихся под
ударами. При совместном пропуске через дезинтегратор песка и
гашеной извести происходит также их хорошее смешение. Образующиеся
воздушные течения и вихри носят тонкую мелкую известковую пыль
во взвешенном состоянии до тех пор, пока она плотно не пристанет к
поверхности зерен песка. Известь, таким образом, механически
связывается с их поверхностью.
4.5.5 Прочие физические и химические особенности песков; молотых в
различных агрегатах
4.5.5.1 Объемный вес
Одним из показателей качества песка является его плотность
(объемный вес). Один и тот же песок, молотый в различных агрегатах, имеет
различный объемный вес. Были определены объемные веса песка,
молотого до различной степени дисперсности в рыхлом и уплотненном
состояниях. Удельные поверхности песка имели значения от 100 до 2000
слг/г. Опыты производили по методике, предложенной Васильевым
[208]. Объемный вес в рыхлом состоянии определяли следующим
образом. Песок равномерной струей насыпали по бумажному желобу в
стальной цилиндрический сосуд диаметром 62 мм и высотой 100лш
Поверхность выравнивали линейкой. Объемный вес в уплотненном
состоянии определяли в том же сосуде, который заполняли в шесть
приемов, каждый слой уплотняли постукиванием вокруг цилиндра (около 20
ударов) до исчезновения движения песчинок на поверхности.
Объемные веса песков, молотых в различных агрегатах, графически
представлены на Рис. 72. Объемный вес природного песка карьера
завода «Кварц» до помола в рыхлом состоянии составлял 1,54 и в
уплотненном — 1,8 г/см. Объемный вес дезинтегрированного песка до
удельной поверхности — 900 см"/г, в уплотненном и рыхлом состоянии
значительно ниже, чем у песка, молотого в шаровой и вибромельнице.
С повышением удельной поверхности песка кривые объемных весов
пересекаются, и при тонкости помола свыше 1000 слг/г объемный вес
дезинтегрированного песка в рыхлом состоянии выше, чем молотого в
других агрегатах. В уплотненном состоянии при достаточно высокой
тонкости помола наибольший объемный вес у песка, молотого в
вибромельнице, так как в нем есть более крупные зерна.
Объемный вес песка в рыхлом состоянии с увеличением тон-
163
^Л Ж
о 500 /ооо isoo госи
Удельная поверхность песка. Ы':''г
Рис 72. Зависимость объемного веса песков, молотых в различных агрегатах, от удельной
поверхности:
/—дезинтеграторе; 2—шаровой мельнице; 3—вибромельнице;
/ — в уплотненном состоянии; //— в рыхлом состоянии
кости помола непрерывно уменьшается. В уплотненном состоянии он
возрастает до тонкости помола 400 слг/г, а затем постепенно
снижается. При тонкости помола 1500 см2.>г и выше объемный вес песка в
уплотненном состоянии становится равным объемному весу немолотого
песка. Меньший объемный вес дезинтегрированного песка до
тонкости 900 см/г определяется характером поверхности зерен, который
препятствует уплотнению песка. Лучшие технологические свойства
дезинтегрированного песка не определяются его объемным весом.
Удельный вес. В 1921 г. Beilby [222] заметил, что «при резке,
рубке, помоле и полировке на поверхности твердого вещества возникает
тонкий слой (фильм), свойства которого в некоторой части
значительно отличны от свойств обрабатываемого материала: При помоле
кристаллических веществ до порошкообразного состояния происходит не
только их размельчение на все более и более мелкие частицы
кристалла, но и переход по меньшей мере некоторой части вещества в
стекловидное состояние». Ray [223] нашел, что при увеличении
продолжительности помола кварца повышается температура растворения кварца
и >30% его превращается в стекловидное вещество. Ray установил,
что помол в течение 15 час снижает удельный вес кварца с 2?638 до
164
2,538 и 25,7% кварца переходит в стекловидное состояние. Ученые Meldau
и Robertson [224] оценивают толщину образующегося в результате помола
кварца слоя Beilby в 30 — 50 Мм. Даже при обработке обычного стекла на его
поверхности образуется слой Beilby.
Arnold [225] считает, что при медленной шлифовке кристаллов кварца на
поверхности последнего образуется слой Beilby значительно меньшей
толщины, чем при распиловке кристаллов быстровращающимися пилами. Он
установил, что слой Beilby обладает способностью изменять направление движения
электронов и определил наличие и величину этого слоя. Primak и Fusch[226j
произвели рентгенофафические исследования и доказали, что переход кварца
в аморфную форму возможен при помощи в- и глучей. Длительное облучение
увеличивает разрушение кварцевой решетки. Это сопровождается
перемещением атомов кремния и кислорода пространственной решетки под действием в-
и глучей.
Изменение плотности вещества на поверхности зерен при дезинтефирова-
нии происходит в большей мере, чем при помоле в других афегатах. Это
должно сказаться на удельном весе песка. В связи с этим были определены
удельные веса песка, молотого в различных механизмах. При этом
учитывалось вошедшее при помоле в песок железо от износа частей. Из Рис 73 видно,
что, чем выше тонкость помола, тем меньше удельный вес песка. При помоле в
дезинтефаторе удельный вес песка подвергается большим изменениям, чем в
шаровой и вибромельнице.
500 W00 1500 ВООО 2500
Удельная поверхность песка., смУе
Рис 73. Зависимость удельного веса песка, молотого в различных
афегатах, от удельной поверхности:
/—дезинтеграторе: 2 — виброыельниие: 3 — шаровой мельнице
4.5.5.2 Термограммы песка.
Термографические определения производились при помощи
металлического блока, разработанного Дилакторским [227]. Применялся
песок карьера завода «Кварц»,
165
-,-:-«"
00
£ Ж- -
молотый до удельной по-#
верхности 900 см/г. За эталон М° *
был принят А12Оз. Температуру
повышали со скоростью 10° в
минуту и регистрировали
ежеминутно.
У всех проб при температуре
ниже 100° имеется по
сравнению с эталоном разность
температур (At) с
отрицательным знаком (Рис.
74). Далее, в промежутке
температур 120 — 220° у всех
песков следует резкое падение
кривой, которое затем
замедляется. До изменения
модификации кварца 0—хх
падение кривой вновь
увеличивается. Скачок кривой,
соответствующий поглощению
связанный с
модификации
= 573° самый
дезинтегриро-
iCSO i —
-
Г" V
1
\ I
^/
t JO
- --• -
• : V\'""--
К! £0 60 -80 100 №
5Я
0 z'COO
-/ -;
| мин.
Р)
At
0-
-1-.
теплоты и
изменением
кварца, при /
глубокий у
ванного песка.
Для песка, молотого в
разных агрегатах, характер
термограмм фракции зерен 3-
30 ji, выделенных воздушной
сепарацией, оказался
различным. Результаты опытов
приведены на Рис 75. Из Рис
75 видно, что при температурах
ниже 100° все кривые резко
падают. В промежутке / = 120
— 220° кривые трех проб
имеют аналогичный характер.
При дальнейшем
повышении температуры у
песка, молотого в дезинтеграторе, кривая поднимается до / = 470° и затем
резко падает до уровня, соответствующего изменению модификации
/3—>а. У песка же, молотого в шаровой и вибромельнице, начинается
при/=500°, а у
Рис 74. Термограммы песков размерами
фракций < 0.1 мм, молотых в
различных агрегатах: а—дезинтеграторе; б
шаровой мельнице; fi—вибромельнице
166
Рис. 75. Томограммы песков
размерами фракции 3—30 Ц, молотых в
различных агрегатах:
|ШН>'
С1МСМЛШ11'.
песка, молотого в шаровой
мельнице, при / = 550°.
Наибольший скачок кривой
наблюдается у
дезинтегрированного песка.
В термограммах песка,
молотого в разных агрегатах, имеется
явное разли чие. Эти результаты
совпадают с результатами,
полученными при определении
удельных весов песков. Для
сравнения на Рис. 76 дается
термограмма того же песка карьера
завода «Кварц» в природном
состоянии. Как видно из графика,
поглощение теплоты происходит
при температуре ниже 100° и в
промежутке 170 — 270°. Около
550° наступает пологий скачок,
который соответствует
изменению модификации кварца.
Появление эндотермического эффекта
до / = 573° можно объяснить тем,
что природный крупнозернистый
кварцевый песок лучше
проводит теплоту.
Пологость выступа кривой и
малая его площадь
объясняются большей
теплопроводностью крупнозернистого песка.
4.5.5.3 Растворимость.
Нами изучалась растворимость
песков, молотых в различных
агрегатах. В конические кварцевые колбы
объемом 150 мч помещали навески
по 1 г песка, молотого в шаровой
мельнице, вибромельнице и
дезинтеграторе до удельной поверхности
в 400, песка карьера завода «Кварц»
см/г. Песок брали с расчетом, рас-
гвора кремнезема не дости-
1600, 3200 ел?/г и природного с
удельной поверхностью 100
чтобы концентрация водного
167
гала равновесия при
самой высокой
дисперсности песка. Как показали
предварительные опыты,
растворимость песка при
запаривании не
превышала 0,2 г/л даже у песка
наибольшей
дисперсности. Такая концентрация,
по данным Hitchen [228],
не превышает
равновесной концентрации
раствора кремнезема.
Все пробы заливали
дистиллированной
водой. Колбы накрывали листами слюды для отвода падающих в
автоклаве капель воды. Пробы приготовляли в течение 10 мин. до начала
запаривания. Давление пара в автоклаве повышали до 10 ати в
течение 45 мин. и держали в течение 4 час. Чтобы избежать слишком
бурного кипения воды в колбе, выпуск пара производили равномерно в
течение 2 час. После запаривания пробы фильтровали в горячем виде
через фильтровальную бумагу. Оставшийся на бумаге песок
промывали четыре раза небольшими дозами горячей дистиллированной воды.
Количество кремнезема определяли по фильтрату и
t
fnng
8В1'-
■''00
гоо
V
м
У V_
-Чл
MW
Рис 76. Термограмма песка карьеразаво- —i-
да «Кварц» f0
rj as -
то госо зсоо
Sr.TjHCfi поверхность чегхт. см1/г
Рис 77. Относительное количество растворимой SiCb в воде в процентах от всего SiOi при разной
удельной поверхности песка, молотого в различных агрегатах:
/ —дезинтеграторе; 2—шаровой мельнице; 3— вибромельнице
168
промывной воде общепринятым методом анализа. Песок,
оставшийся на бумаге, кипятили (вместе с бумагой) в стакане с 30 мл 2N
НС1, вновь фильтровали и промывали. Затем оставшийся на фильтре
песок кипятили в течение 10 мин. в 30 мл 3%-ного водного раствора
NaOH, опять фильтровали и промывали. Во всех случаях вода от
промывки сливалась с полученным до промывки фильтратом. В
фильтратах, полученных кислотно-щелочной обработкой, также определялась
растворимая Si02 по указанной выше методике. Результаты
определения растворимой Si02 показаны на Рис. 11, а с кислотно-щелочной
обработкой — на Рис. 78.
Как видно из Рис 11, количество растворимой SiC^ у всех песков
пропорционально величине удельной поверхности. Больше
растворимой в воде Si02 возникает у песков, молотых в вибромельнице, и
меньше у дезинтегрированных песков. При кислотнощелочной
обработке (Рис. 78) наибольшее количество растворимой SiC>2 возникает у
дезинтегрированных песков. Суммарное количество растворимой SiQ2
(Рис. 79) самое большое у песков, активизированных в дезинтеграторе.
На большую активизацию песка в дезинтеграторе указывает опыт
(см. гл III), в котором образцы известково-песчаной смеси,
приготовленные в дезинтефаторе тонкого помола, после 28 суток твердения во
влажном воздухе при t = 20° достигли прочности на сжатие 300 кг/см".
При этом 3% кристаллической Si02 переходило в растворимое
состояние [67], в том числе и количество Si02? вошедшее в раствор из
кварцевой колбы. Так как это количество одинаково во всех случаях, то
различные результаты характеризуют неодинаковую растворимость
песков при помоле в разных афегатах.
Полученные итоги объясняются следующим. Зерно песка ударяется
о палец дезинтефатора небольшой площадью своей поверхности. В
дезинтефаторе число ударов пальцев о зерно мало. В зависимости от
мощности ударов вещество активизируется в месте удара относительно
глубоко. При помоле в шаровой и вибромельнице вся поверхность
зерна обрабатывается истиранием и слабыми ударами. Можно полагать,
что при водотермической обработке без воздействия щелочей в раствор
выделяется только на» ходяшийся на поверхности зерна тонкий слой
Beilby. Из песка, молотого до удельной поверхности 1600 см/г, при
водной обработке и помоле в дезинтеграторе в растворимое состояние
переходит 4,7 мг SiC^, при помоле в шаровой мельнице — 5,2 и при
помоле в вибромельнице — 6.6 мг (см. Рис 11). При удельном весе
песка 2,65 г/см3 с поверхности зерна растворился слой Si02 толщиной в
первом случае — 11, во втором — 12 и в третьем 16 м.
Прирост удельной поверхности 1600см7г в дезинтеграторе
получается при скорости движения пальцев около 100 м/сек. Из табл. 51
видно, что при этой скорости поверхность соприкоснове-
169
WOO 2000 3000
Удельная поверхность песка, смг/г
I'm. Г8. Относительное количество растиоримои SiO? npii kiic-
.:(>riivi-iiuMii4ii()ii обработке и разном уделыкш монсрхпигги
пески, молотого ч различных агрегатах:
I ,U"-niiTi4'p;iT<ipo: 2 - шириной мельнице; 3 - виброчелышце
ния пальца с зерном песка диаметром 200 м составляет 7100 м2, а
глубина деформации 12 м. Поверхность зерна диаметром 200 м равняется
1,26 «10 "ц . При пяти ударах суммарная поверхность со-
'й
|^
И'
«U
- *
1 £t——""
i
]
i
i
I
_-Л
t
0 WOO 2000 SOW
Удельная поверхность песка, см1/г
Рис. 79. Относительное суммарное количество растворимой SKi при разной удельной поверхности
песка, молотого в различных агрегатах:
/—дезинтеграторе; 2—шаровой мельнице; 3—вибромельнишз.
170
1.5
1
г*
I'll
I
.^'L-^^
r
T
Лоодслжительность запаоивоы
Рис 80. Относительное количество
Si02, переходящей при запаривании в
водный раствор, в зависимости от
продолжительности запаривания:
—в дезинтеграторе, 2—в шаровой мельнице; 3—
вибромелышце
6
иас
прикосновения составит 5 •
7100 = 35 500 д2 или около
28% всей поверхности зерна.
Это позволяет полагать, что
глубина слоя Si02,
переходящего в водный раствор при
помоле в дезинтеграторе,
значительно больше, чем при
помоле в шаровой и
вибромельнице. Произведя
аналогичные расчеты при кислотно-
щелочной обработке, получим
среднюю глубину
перешедшей в водный раствор слоя
растворимой Si02 при помоле в
дезинтеграторе 34 Mjj, при
помоле в шаровой мельнице — 30 и в
вибромельнице 31 М/и. Учитывая,
что в дезинтеграторе
активизируется лишь часть поверхности,
можно полагать, что из дезинтегрированного песка Si(D2 переходит в
растворимое состояние местами со значительно большей глубины, чем
у песков, молотых в шаровой и вибромельнице.
Растворимость Si02 в воде, зависящая от размера обработанной площади
песка, при мелкой фракции дезинтегрированного песка не может быть ниже
растворимости, соответствующей фракции песка, молотого в шаровой и
вибромельнице. Дня проверки этого положения из песков, молотых в различных
агрегатах до удельной поверхности 3200 см'/г, были выделены воздушной
сепарацией фракции песка размером до Зм. Навески по 1 г выделенных фракций
помещались в кварцевые колбы объемом 150 мл. Последние заполнялись
водой, закупоривались и запаривались 2,4 и 6 час. под давлением пара 10 ати.
Подъем и спуск пара производились с указанной выше скоростью. Оказалось,
что при запаривании в этих условиях растворимость тонких фракций песков,
молотых в дезинтеграторе, наибольшая {Рис 80). Во всех случаях количество
растворимой SiC>2 возрастает с увеличением длительности запаривания.
4.6 О термическом эффекте процессов, происходящих при
автоклавном образованииизвестково-песчаных монолитов.
В 1953 г. при помощи термопар были произведены
непосредственные измерения температур, возникающих при образовании монолита.
Известково-песчаные образцы, в которые закладывались
171
термопары, помещали без форм в-в
лабораторный автоклав. Эталоном
для измерения температуры и
разности температур образца (сырца) и g
эталона служил предварительно за- ,
паренный образец. Опытами был
определен наиболее целесообразный з
вывод проводов термопар из
автоклава {Рис. 81). В стенке автоклава
вырезали отверстие, к которому при-г
варивали трубку, имеющую на конце
фланец. Отверстие последнего
закрывали на болтах крышкой.
Крышку и фланец соединяли через
двойную паронитовую прокладку, между
слоями которой проводили сплю- 1
щенные провода термопар. Чтобы
избежал, лжпяжнения т кпипеисачии Рис- 81- Приспособление для вывода
Оежать увлажнения от конденсации про^довтермопарыиз автоклава:
пара в местах прохождения проводов,
МеЖДУ ребрами ПОМеЩаЛИ ЭЛеКТрОНа- '- гермопара(ко1Ктаншмнихром);
„ „ „ „ 2 —керамическая изоляционная трубка;
греватель, при помощи которого ПОД- 3 - нагревательная спираль: 4—теплоизолятор;
ДерЖИВаЛИ Температуру фланца И еГО5 -паронитоваяпрокпадка
крышки на более высоком уровне, чем температуру пара в автоклаве.
Опыты показали, что в лабораторном автоклаве нельзя точно
измерить термический эффект образования монолита, так как паропровод-
ность сырца и образца-эталона различна; поэтому образование
конденсата пара происходило неравномерно, что оказывало влияние лишь
на температуру в центре сырца и образца и искажало действительную
разность температур.
В дальнейших опытах образцы помещали в отдельные
металлические сосуды высокого давления (небольшие автоклавики диаметром и
высотой в 50 мм). Поскольку сосуды были герметичны, не было
необходимости помещать их в автоклав. Нагревали их в масляном
термостате или в обычном сушильном шкафу. В центре автоклавиков
устанавливали термопары, а провода выводили наружу, как это показано
на Рис. 81. Сосуды наполняли известково-песчаной смесью с удельной
поверхностью песка 2500 см,/г, активностью 25% СаО и влажностью
10% и затем уплотняли до равного объемного веса — 1,85 г/см. Затем
три сосуда герметически закрывали, из них два нагревали в течение 24
час. в термостате при t = 220°, а третий находился в условиях
комнатной температуры. Затем их помещали в термостат, а концы термопар,
выходящих из сосудов, соединяли с измерительными приборами.
Один из двух ранее нагретых сосу
172
дов использовали для измерения температуры образца. Провода
термопар, выпущенные из двух сосудов, соединяли с зеркальным
гальванометром. Температуру повышали со скоростью около 40° в час до
182° и выдерживали выше 180° в течение 6 час. В этот период разность
температур, показанная термопарами (Д^), оставалась положительной.
Если разность температур возникла в результате термического эффекта
монолитизации и не явилась результатом влияния различной
теплопроводности сырца и запаренного образца, то при повторном нагревании
температура образцов должна быть равной или их разница
минимальной. Чтобы выяснить этот вопрос, на следующий день термостат вновь
нагревали при том же расположении образцов и той же схеме
включения температуроизмерительного прибора. Результаты опытов показаны
на Рис. 82.
Разность температур наблюдалась и при втором опыте, но в
значительно меньшей степени (см. Рис 82). Если предположить, что в
последнем случае она обусловлена конструкцией
температуроизмерительного прибора и является его константой, то разница температур
первого и второго опытов (Д /°) должна характеризовать термический
эффект процесса, или различную теплопроводность образцов, или
суммарное воздействие обоих факторов.
Кривая разности температур {Рис. 83) в зависимости от времени
запаривания недостаточно характерна, так как нагревание термостатов
начиналось с различных температур. Кривая же разности температур в
зависимости от повышения температуры запаривания показывает, что с
начала запаривания имелась разность температур около 1°. которая
удерживалась до / = 110°. По мере дальнейшего возрастания
температуры (до 155°) эта разность увеличилась до 1,4°, затем она быстро упала
до 0°. Это явилось результатом следующих причин.
Температура в термостате в период ее повышения на 20° была
больше температуры центра образца. Начальная разность температур
появилась, главным образом, вследствие различной теплопроводности
однократно и повторно запаренных образцов. Поскольку разность
температур была положительная, теплопроводность первого образца была
выше второго. Это и логично, так как сырец был более влажен в
свободном состоянии. Увеличение разности температур, отмеченное с / =
110°, очевидно, было связано с термическим эффектом процесса
твердения, так как увеличение теплопроводности сырца в этом промежутке
температур маловероятно. Скачкообразного изменения температуры,
характерного при термическом эффекте химических реакций, в этих
опытах замечено не было. В связи с этим были учтены следующие
моменты. В нашем опыте образцы имели объем почти в сто раз больший,
чем образцы (2 г), применяемые для записи обычных термограмм. У
крупных образцов при нагревании температура поверхности всегда
выше температуры их центра. Если термический эффект
173
7 8 S 10
Время, час.
Рис. 82. График темпфатуры и разности темпфатур двух образцов, запаренных в герметически
закрытых сосудах
Рис 83. Кривые разности темпфатур образ! юв. запаренных дважды, в зависимости от времени
запаривания и повышения температуры
174
Рис 84. Схема оборудования опытных
образцов в массивном блоке и
расположения термопар:
/—двухслойная прокладка: 2
проявляется в узком промежутке
температур, то па поверхности он должен
начаться раньше, чем в центре. В
таком случае термопара в центре
образца измеряет температуру эффекта и
температуру от нагревания образцов,
передающуюся от поверхности к
центру. Поэтому у крупных образцов
скачки, наблюдаемые на кривых
термограмм, могут или отсутствовать,
или быть менее рельефными.
Учитывая это, мы провели опыты и
с небольшими образцами объемом 1
стальная гильза; 3 С""» КОТОрЬЮ ПОМещаЛИ В МаССИВНЫИ
— дьухканальный к^замический стержень; 4 - блОК (РиС. 84). В Качестве ИНврТНОГО
стеклянная трубка; 5 — образец-эталон; о — тер- v ' r ^
могара эталона использовали высушенный
песок, применявшийся для образца,
промытый соляной кислотой. В навеску 1,25 г смеси активностью
25,4% СаО с удельной поверхностью песка 1200 см/г замешивали 300
мг воды. Затем смесь утрамбовывали тонкой стеклянной палочкой в
трубке, установленной в гильзе, находящейся в соответствующем
отверстии блока. Место спая термопары находилось в середине трубки,
диаметр которой точно соответствовал внутреннему диаметру гильзы.
Последняя была хорошо притерта в отверстии блока. В два других
отверстия (автоклавы) вставляли термопары, и в них утрамбовывали по
1,25 г сухого песка. Затем крышку блока закрывали и температуру в
нем повышали со скоростью 100° в час до температуры центра эталона
228°. На следующий день при неизменном положении блока и схемы
включения температуроизмерительного прибора блок нагревали вновь.
При t = 70° получилась небольшая (0,05°) разность температур, которая
оставалась неизменной до / = 150° {Рис. 85). Затем она несколько
увеличилась и удерживалась до максимальной температуры. При этом
разности температур оказались близкими к пределу ошибки опыта
(0,01°) и в десять раз меньше, чем в опыте с образцами крупного
размера. Затем, чтобы определить, как отражается на результатах опыта
расположение автоклавиков в блоке, их места были изменены. Положение
же самого блока в термостате и проводка от термопар сохранились
точно такими же, как и при первом опыте. В результате было обнаружено,
что взаимное расположение автоклавиков в блоке оказывает большое
влияние на разность температур в образ-
175
Рис. 85. График разности температур двух образцов (Д20, находящихся вавтокгавиках
цах. В обоих циклах запаривания разность температур имела даже
отрицательное значение, но как и в предыдущем опыте, она изменялась с
повышением температуры. Во втором случае абсолютное значение
отрицательной разности температур было выше, чем впервом опыте.
Из Рис 86 видно, что кривая разности температур Дч° аналогична
кривой предыдущего опыта {Рис. 85). Однако расположение автокла-
виков в блоке больше влияет на изменение температур в- образцах,
чем термический эффект происходящих реакций.
Из опытов можно сделать следующие выводы:
1) При автоклавной обработке известково-песчаных смесей не были выявлены температуры,
при которых процессы сопровождаются термическим эффектом и размеры которого могли бы
регистрироваться аппаратурой, применяемой при обычной записи термограмм. Следовательно, для
выяснения термических эффектов калориметрические и иные методы должны быть более
точными, чем термографические.
2) У смесей большой дисперсности при медленном повышении температуры в автоклаве
процессы, сопровождаемые экзотермическим эффектом, отмечаются и при температурах ниже
100° и успевают завершиться в течение всего периода возрастания температуры.
3) Термический эффект монолитазаши известково-песчаных смесей проявляется более
четко в образцах больших размеров.
4) Результаты измерений лишь в небольшой мере превышают пределы ошибок,
допускаемых в опытах.
5) При монолитизаили происходит некоторое уменьшение суммарной энергии твердеющих
материалов.
Для измерения термического эффекта процессов автоклавного
твердения мы избрали косвенный метод, исходя из следующих
Рис. 86. График разности температур двух образцов (Azf),
положение которых в блоке было изменено
176
соображений. Если образец запаривать в автоклаве, его вес должен
увеличиваться за счет конденсирующейся в нем воды до момента, при
котором температура образца сравняется с температурой пара в
автоклаве или поры образца будут полностью насыщены водой. При
постоянной температуре изменение веса образца будет зависеть уже от
термического эффекта. Если он отсутствует, вес образца должен быть
постоянен до момента выпуска пара. При эндотермическом эффекте и не
заполненных водой порах образец под действием конденсации воды в
его порах должен увеличивать свой вес. При экзотермии часть воды
будет испаряться и вес образца уменьшится.
В соответствии с этим была разработана методика [124]. Образцы
укладывались на специальные весы, устанавливаемые в автоклаве.
Показания стрелки ясно читались на шкале через смотровое окошко.
Чтобы избежать воздействия на показания весов конденсирующейся и
стекающей с поверхности образца воды, поддерживающий поддон сделан
в виде стальной решетки. По тем же соображениям противовес,
уравновешивающий образец, имеет коническую форму. В сконструированном
нами котле и автоклаве давление пара и температура поддерживаются
на требуемом уровне, с большой точностью соответствующим
автоматическим устройством.
Подготовка сырьевых материалов состояла в следующем. Известь
гасили в порошок при давлении 4 ати и хранили в герметически
закрытых сосудах. Затем из извести изготовили образцы влажностью 15%
и объемным весом 1,2 г/см. При таком весе имелось достаточное
количество свободных пор, необходимых для полной конденсации воды в
образце. Чтобы подсчитать объем пор, определяли удельный вес
извести пикнометрическим способом. В данном случае этот вес был равен
2,25 г/см3. Весы с образцом помещали в автоклав, давление пара в нем
при помощи автоматического регулятора повышали в течение 1 час.
равномерно до 10 ати. Образец выдерживали в течение 9 час.
Равномерно в течение 1 час. 15 мин. выпускали пар. До поднятия давления в
автоклаве образец весил 80,8 г и содержал 71,2 г сухого вещества
Са(ОН)2 и 9,6 г воды. В период поднятия пара образец увеличился в
весе на 11,5 г, затем еще на 0,6 г и далее, до окончания режима
запаривания, вес оставался постоянным.
Предполагая, что образец получил наибольший вес при /^182°,
аналогичной температуре пара в автоклаве, и что количество тепла,
необходимое для повышения температуры образца от начальной (16°) до
конечной (182°), было получено от водяного пара, конденсирующегося
в образце, зная также удельную теплоемкость воды (1 кач/гград) и
среднюю теплоту ее конденсации в этом температурном промежутке
(540 кал/гград), можно подсчитать удельную теплоемкость извести:
1) количество тепла, освобождающееся при конденсации 12,1 г
воды:
12,1 «540.= 6534 кал;
2) расход тепла на нагревание воды, содержащейся в образце в
начале запаривания, до 182°:
9,6- 166 = 1594 кал;
3) количество тепла, израсходованное в период выпуска пара на
повышение температуры непрерывно конденсирующейся в образце
воды до конечной температуры 182°:
12,1- I -166 = 502 кал;
4) количество тепла для повышения температуры извести:
6534 —1594 — 502 = 4438 кап;
удельная теплоемкость извести:
..... '„.,, = 0,375 кал/г-град.
Ibb ■ /1,2 ' f
Аналогично этому была определена удельная теплоемкость
других образцов извести и песка. Результаты исследований представлены
в табл. 52. Пользуясь данными таблицы в последующих определениях
термического эффекта процессов 'твердения известково-песчаных
изделий, для всех песков удельную теплоемкость принимали равной
0,22 кал/г-град и для извести — 0,38 кал/г-град.
Показатели известково-песчаных смесей и образцов,
изготовленных для определения термического эффекта, приведены в табл. 53.
Образцы запаривались в автоклаве по указанному выше режиму.
Вес образцов и температура в автоклаве регистрировались в течение
всего периода запаривания.
Таблица52
I Удельная тсп.юем-
М а т с р и а л i кость, Ka.il.- • град
Техническим нчвеегь, гашеная в автоклаве 0.?8
,, гасильном барабане
Опытного завода 0,38
Чистая илиееть, без дополнительного гашения под давлением 0,32
Плохо гашенчи известь, называющая дефекты в изделиях . 0,24
Природный песок карьера завода «Кварц» 0,26
Ленин сгрированньж песок с удельной поверхностью
п;.о см-/-- о.2
То же, с \дольной поверхностью 368 см2/г 0.21
178
Таблица53
а
а
с;
L-.
О
о
*з
%
g
Ё
&
g
« ;
3 1
1~ 1
?
и
»
g
^
"
1-
*
S
К
5
i *
£
*
OiVhCMiibirt нес образцов
1.5
Содержание сухого
вещееша в ооргице, г
... _
i : х
л
_ . t
t ; §
t i 1
1
, г/гиР
1,8
Содержание cvx:>™
вещеста is образин, ^
.____—
Й '
I
I
В
тегратора .. .
То же
1108
939
.387
321
1;>
16
7,7
8.7
9,8
9,9
10,7
9,9
54,3
53.1
61,5
60,8
15,7
16,8
7,9
9,1
70
69,9
69,4
69,9
4,6
3,6
3,5
3,6
59,8
59,6
69,8
68,5
17,4
18.9
9,1
10,3
77,2
78.5
78,9
78,8
Термический эффект процессов твердения образцов вычисляли на
основании показаний весов во время запаривания, при этом были
допущены следующие упрощения.
1) Температура образца повышается только за счет теплоты
конденсирующегося в нем водяного пара Передача теплоты через
излучение и теплопроводность не учитывается.
Таблица54
о
О
^ о
1108
939
387
324
11риродный
носок, сме-
iii;iiiiii>hi с
н.инчтыа
«ручную
< 1
15 '
16 '
7.7 •
8,7
6,9
i, 2 ;
f> п. с
31
50
38
31
Объемный вес образца, г/с.иа
1.5
491
463
184
222
23
23,9
10,2
10.6
к
S
3:
о
3
3
Р
&£•
ч"
«J
а„
8*
«1
о is
}ЧИ0СТЬ
сжатие,
й-в
Сх
Ж.
w
с5
к
творима
и
а.
К с
5 к
а о
о
S3
о*
ей Э
(J _,
Среднее
38
179
2) Конденсационным теплом водяного пара в периоды
поднятия и снижения давления пара считалось среднее арифметическое от
величин конденсационного тепла, соответствовавших начальной и
конечной температурам тех же периодов.
3) При изменении веса не учитывалось различие в объемах
образца и уравновешивающего его груза, а также изменение веса, зависящее
от плотности пара при запаривании. Вычисления показали, что
влияние этого фактора находится вне пределов точности взвешивания.
Результаты опытов приведены в табл. 54. в которой
рассматриваются данные прочности на сжатие образцов и относительное
количество образовавшейся при запаривании растворимой двуокиси
кремния.
Термический эффект, проявляющийся при запаривании изделий из
дезинтегрированных смесей, не зависит от дисперсности песка,
активности смеси и количества извести, приходящейся на единицу
поверхности песка в смеси (табл. 54). Он зависит от объемного веса образцов.
Последние с меньшим объемным весом дают более значительный
термический эффект, чем образцы с большим объемным весом.
Аналогичное положение и с. образованием растворимой SiC^. У образцов
меньшей плотности растворимая Si02 образуется в большем
количестве. Следует отметить, что прочность изделий на сжатие при разной
дисперсности песка и активности смеси не возрастает с увеличением
содержания растворимой двуокиси кремния, как это утверждают
некоторые авторы [34,183].
В целях более детального изучения происходящего в изделиях
термического процесса вычислялся термический эффект твердения
образцов при запаривании. Результаты приведены на Рис. 87. При подъеме
давления пара кривые круто возрастают, затем, как это видно из
рисунка, через 6 — 8 час. после начала запаривания подъем
прекращается. Специальный опыт показал, что при длительном запаривании
кривые начинают падать. Их неправильная форма в начальный период
поднятия давления пара объясняется отставанием роста температуры
образца от температуры в автоклаве. Кроме того, при быстром
повышении температуры увеличиваются ошибки ее измерений.
Термический эффект процессов твердения образцов определяется
разностью между количеством фактически конденсировавшейся в
образце воды и расчетным количеством конденсата, необходимым для
нагревания образца до соответствующей температуры. Случаи, когда
температура образца отстает от температуры пара в автоклаве, должны
в наших вычислениях отражаться в виде экзотермического эффекта.
Этим объясняется кажущийся большим экзотермический эффект,
проявляющийся при температуре в пространстве автоклава ниже 100°.
Экзотермический эффект образования силикальцитных образцов
180
Время от нот па запаривания, час.
Рис. 87. Кривые термического эффекта . процессов твердения
образно» из смесей с удельном поверхностью песка:
/ — ПО* iM'jc; II - 939 CM--JC-. (о); /// — 382 см"/г; IV — 324 см^/г (п);
объемные иеса — 1,5 и 1,8 ^/(,у3
объемным весом 1,5 г/см составляет около 40 кал на 1 г сухого
вещества (см. табл. 54). Следует полагать, что при изготовлении литых сили-
калыдитных изделий на Таллинском опытном заводе, имеющих такой
же объемный вес. экзотермический эффект проявляется в той же мере.
Если в автоклав одновременно загружается 15 м силикалыдитных
изделий, то суммарный экзотермический эффект должен составить около
960 000 Алия, или 1,8 тн. пара.
Чтобы выяснить зависимость термического эффекта твердения
образцов от количества извести в смеси, был выполнен следующий опыт.
Дезинтегрированный песок с удельной поверхностью 1108 ел?/г
тщательно перемешивали вручную с четырьмя
181
Таблица 55
Ул*льная поверхность
1КСЫ, С
1108
1105
1108
1108
Активность смеем,
* СаО
3,5
10
15,2
25
Экзотермический
».рфект, /мл/г
18
19
24
24
Предел прочности
образца при сжатии,
кг/сл*
198
477
708
673
различными количествами- извести. Из смесей изготовляли образцы
объемным весом .1.8 г/см3. Их запаривали и регистрировали
изменение веса. Данные опыта приведены в табл. 55. Для выяснения, как
проявляется экзотермический эффект в затвердевших образцах из
дезинтегрированной смеси с удельной поверхностью песка 1285 см/г и
активностью 23.8% СаО, был изготовлен образец объемным весом 1.6
г/см3. Экзотермический эффект составил 48 кач/г. На следующий день
образец вновь запаривали при тех же условиях, и эндотермический
эффект был равен 8 кач/г. Измеряли вес образца и в течение более
продолжительного зремени (56 час). Образец был изготовлен из песка
молотого в дезинтеграторе вместе с гашеной известью, активность
смеси составляла 33% СаО, удельная поверхность песка — 2474 см к,
объемный вес образца — 1,6 г/ow3, формовочная влажность — 8,9%.
Экзотермический эффект проявлялся в образце в течение первых 8
час запаривания (Рис. 88) и
| АО
l.w
S 2b
yC
•/•
I
t
l
+
1
l
l
i
1
/% •«
«*^4
*'
•
*~hS-~^_
- — Период поднятия давления
пара
— Период выдерживания гри
ПС
I I
I 1
LIIIUH
I'UUJ.l
"HUU 1
v uutu
Izetz
\
i
1
\
1
1
i
1
j
4.
0
W IS 20 25 30 95 0 45 ГЮ 55 ' 60
Время от чаьага запаривания, час
Pm. £8. Термический ффект облачна при длительном запаривании
182
достиг 36 кал/г. При дальнейшем запаривании шел эндотермический
процесс. Его кривая вначале падала круто, но через 20 час. стала
снижаться более полого. К концу опыта, через 56 час, экзотермический
эффект уменьшился на 22 кап/г и составил всего 14 кап/г.
Для проверки точности взвешивания образцов в автоклаве было
произведено несколько дополнительных опытов. Две различных пробы
песка помещали на обе стороны весов в одинаковых по весу
коробочках из одной и той же фильтровальной бумаги. Пески не увлажняли.
Образцы изготовляли при равной влажности и объемном весе,
одинаковой формы и размера. Данные опытов также подтвердили точность
взвешивания образцов. Полученные результаты трудно объяснить
теорией образования известково-песчаных материалов, по которой
создание монолита происходит под влиянием гидросиликата кальция,
возникающего при реакции водных растворов Са (ОН)2 и S1O2.
Ранее изложенные точки зрения на процессы образования извест-
ково-песчаного монолита [67], предположения, что термический
эффект связан с образованием водных растворов извести и кремнезема и
что структура материала и связанная с ней прочность изделий
образуются в основном в процессах диффузии, типичных для реакций,
происходящих в твердой фазе, более понятно объясняют результаты опытов.
У сырца меньшей плотности (меньшего объемного веса) контакт
между частицами извести и песка хуже и в порах находится больше жидкой
воды.
В этих условиях имеются лучшие предпосылки для образования
водных растворов извести и кремнезема, чем при процессах диффузии,
и поэтому термический эффект при твердении образцов больше.
Аналогичное влияние на процессы образования известково-песчаного
монолита оказывают меньшая гомогенность смеси и дисперсность песка.
Увеличение извести не улучшает условий растворимости сырьевых
материалов и не изменяет термического эффекта. Но при
активизированном в дезинтеграторе песке высокой дисперсности (удельная
поверхность 1108 см2/г) с увеличением содержания извести процессы
диффузии развиваются более интенсивно. Структура силикальцита
улучшается, и повышается прочность изделий на сжатие и количество
растворимой Si02, перешедшей в новое структурное состояние.
При образовании монолитов с более низкими строительнотехниче-
скими показателями (меньшая плотность изделия, худшее смешение и
меньшая дисперсность смеси) термический эффект выше. Это явление,
возможно, будет использовано при толковании образования структуры
с низкой атмосферостойкостью и слабой стойкостью против коррозии.
183
4.7 Прочностьизвестково-песчаных монолитов во время
запаривания.
Влияние величины давления пара и сроков запаривания на
прочность известково-песчаных изделий сравнительно широко исследовано
[229 — 239]. За продолжительность запаривания принималось время с
момента наступления в автоклаве максимального давления пара до
начала его выпуска. Время повышения давления пара, в зависимости
от конструкции лабораторного автоклава и методики проведения
опыта, менялось от 20 мин. до 2 час. 40 мин., а пар выпускался от 10 мин.
до 6 час.
В литературе имеется мало данных о прочности, приобретаемой
известково-песчаными изделиями в период повышения давления пара
[239]. Недостаточно исследовалось воздействие скорости выпуска пара
на прочность изделий. Поскольку в рассмотренных опытах, кроме
проведенных в 1953 г. на Опытном заводе, повышение давления и выпуск
пара производились не по одному режиму, возникает вопрос, в какой
же мере их результаты сравнимы между собой. Многие авторы
предполагали, что решающую роль здесь играет коллоидный гидросиликат
кальция, образующийся во время запаривания при реакции между
растворами извести и SiC>2, и что гидросиликаты кальция с прочной
кристаллической структурой образуются только в конечной стадии
запаривания. Так как в период выпуска пара в изделиях наряду с
испарением из пор свободной воды происходит также и дегидратация
новообразования, высказьюались предположения, что монолит приобретает
большую часть прочности в период выпуска пара.
С нашей точки зрения процесс образования автоклавного известко-
во-песчаного монолита имеет иной характер. Зерна песка во время
запаривания срастаются между собой в результате различных физико-
химических процессов, близких по своему характеру к реакциям,
происходящим в твердой фазе. В соответствии с этим прочность монолита
должна возрастать в течение всего процесса запаривания. В период же
выпуска пара, когда новообразование содержит небольшое количество
коллоидного вещества, может произойти падение прочности.
Для исследования этих вопросов мы сконструировали установку
{Рис. 89), позволяющую определять непосредственно в автоклаве
прочность образцов во время запаривания. В лабораторном автоклаве
установлен гидравлический пресс мощностью 3,5 т. Цилиндр и
поршень изготовлены из специальной стали и подогнаны так, что при
самой высокой температуре запаривания не происходит утечки масла из
цилиндра. На одной из колонн пресса имеется вращающийся на
подшипниках диск, на котором располагаются по кругу 12 образцов. Диск
одновременно является и шестерней, соприкасающейся с шестерней
меньшего размера. Вал последней выведен из корпуса авто-
184
дал
Риа 89 Схема установки для испытания образцов на сжатие во время запаривания:
/—лабораторный автоклав; 2—пресс;3—приспособление для подачи образцов; 4 - масляный
вентиль; 5—манометр; б - насос; 7 - бак для масла; 8 - окошко; 9 -
клава, и на нем для вращения диска
насажен шкив. В диске для точного
размещения гильз с образцами вделаны
гнезда. Вращением вала образцы
подаются под поршень. Расположение
образца в гильзе под поршнем пресса
показано на Рис. 90. Образец, помещенный
под пресс, подвергался сжатию. Затем
открывался масляный вентиль, и
поршень пресса под давлением пара
принимал первоначальное положение. Далее
поступал следующий образец и т. д.
Сжатие образцов под прессом
наблюдали через специальное смотровое окошко,
установленное в крышке автоклава.
Опыты осуществлялись в течение
1956,1957 и 1958 гг. Для оценки
точности испытаний были приготовлены
дезинтегрированные смеси различных
удельных поверхностей и ак-
г
Рис. 90. Расположение
образца при испытании
на сжатие: / - поршень пресса; 2
направляющая пластинка на
шарнире; 3 — пластинка на образце;
4 — гильза с прорезями; 5 —
вращающийся диск; 6 — основание
пресса; 7 — образец; 8 — опорный
подпрн
185
Таблица 56-
Дага
прове имшя
16/111-1957
10Л'-1957
H/V-19.'i7
22V-19.'>7
Средняя
прочность на
сжатие, кг/см2
Прочность образцов па сжатие, кг/см*
Время запаривания от начала впуска пара
в автоклав, час.
! 1
I 45
!.41
! 5;;
97 | 155
84
104
136
— ПО
I H2 !
17
-_ J 29 J - | 284
— 135 — ) 271
65
52
58
97
141 i
84 129
84 i 141
- - i 123
_ I _
154
51
123 —
86 ; i2i
142
181 -
1S3
Стандартное i
отклонение, j
кг/см2 i 7.4
1 1
J4,6
12
9.7 ; 2,8_
7 '■ 1.5
27? ! 348 387
355 393
181 ! 264
154 I 187 I 252
270
11
i48 j 393 —
— | 458
— J 477
— ! 490
350
3,3
_392_' j475_
3 i 13.1
4 j 0.9 0,8
тивностей. Смеси помещали в герметически закрытые сосуды. Образцы
формовали на прессе до объемного веса 1.8 г/см . Давление пара в
автоклаве поднимали равномерно в течение 1 часа до 10 ати и
автоматически поддерживали на этом уровне в продолжение всего опыта.
Прочность на сжатие определяли партиями по три образца, один за другим в
течение 1 — 2 мин. [240]. Испытания прочности образцов на сжатие во
время запаривания, изготовленных из смеси с удельной поверхностью
песка 400 см2/г, активностью 13% СаО, влажностью 7% и объемным
весом сухого вещества образца-сырца 1,8 г/см, приведены в-
186
Таблица57
|ата
проведения опытов
Прочность образцов на сжатие, кг/см"
1
3
i
Время чаиарнвания от начала впуска пара в автоклав, час.
17 _
i
П« t — | -—
9
116
161
27/111-1957 г.
6/44957 г.
7/V-1957 г.
18/V-1957 г.
Средняя
прочность на
сжатие, кг[см-
Стандартное
отклонение,
кг/сл2
То же, %
_
"22
24
26
26
24
1,7
7
35
! 29
32
32
i —
31
3,1
К)
45
45
52
45
38
45
4.1
9
62
58
64
58
58
58
52
63
58
58
59
3,4
6
-
"-
■-
—
65
65
—
65
i
—
""
—
84
84
87
85
1,4
о
110
ПО
_
-
116
116
.
114
3
з
155
155
.
—
—
-
—
—
157
2,8
2
табл. 56, а образцов с удельной поверхностью пеека 164 см2/г,
активностью 7% СаО, влажностью 7% и объемным весом сухого вещества
образца-сырца 1,8 г/см — в табл. 57.
Как видно, прочности образцов, испытанных на сжатие в автоклаве
почти в одно и то же время, отличаются между собой в пределах 15%.
Несколько большую разницу прочности имеют образцы, испытанные в
разные сроки. Если учесть, что хранение смесей между опытами в
течение трех месяцев даже в герметически закрытых сосудах в некоторой
мере изменяет свойства смесей, то в результатах испытаний имеется
приблизительное совпадение.
187
Дня изучения прочности
силикальцита в период выпуска пара
были произведены специальные опыты
с указанными выше смесями и
аналогично изготовленными образцами.
Давление пара в автоклаве
поднимали в течение 1 часа до 10 ати. Перед
выпуском пара три образца
испытывали на сжатие, а затем пар
впускался со скоростью, при которой
давление в автоклаве снижалось в течение
1 час до 0 ати. При падении
давления до 7 ати испытывали
следующие три образца при давлении 4 |
ати — еще три и 2 ати —
последние три образца. Кроме того, в
автоклаве оставались три образца,
которые испытывали на следующий день с|
после запаривания.
Прочность образцов, изготовлен
ных из смеси (I) с удельной поверх-
да 7 it г о
Выпуск пара.ати
linen
ностью песка 164 см /г, в период
выпуска пара остается практически Рис91. Прочность образцов с объемным
неизменной и на второй день после весом 1,8 г/см3 на сжатие в период выпус-
запаривания изменяется незначи- капара;
ТеЛЬНО. ОбраЗЦЫ, ЗаПареННЫе В Те- чифры у слова «режим» означают: первое число —
. r in продолжительность подъема давления пара, второе —
чение 4 час под давлением W) ати, продолжительность запаривания под максимальным
имеют при выпуске пара наимень- S'Z^aSa^ ™ ~ щютжшепь-
шее изменение прочности.
Прочность же образцов из смеси (1Г) с удельной поверхностью 400 см'/г во
время выпуска пара повысилась {Рис. 91).
Этим способом были определены изменения прочности серии
образцов из дезинтегрированной известково-песчаной смеси
непосредственно во время запаривания. При этом варьировались удельная
поверхность песка, активность смеси, объемный вес образцов и давление
пара в автоклаве.
Средние арифметические значения сравнительных опытов
графически «представлены на Рис. 92 и 93.
В табл. 58 приведено нарастание прочности образцов на сжатие в
сравнении с прочностью образцов сырца. Из таблицы видно, что при
запаривании прочность начинает возрастать уже в период подъема
давления пара.
Данные результаты совпадают с полученными в опытах,,
поставленных для определения термического эффекта, в ходе
188
Таблица58
Смесь
ш
KU
400
1000
о
и
го
л ^ а
t- о w
од*
с 2 '
1:1:
ЕёГ
7
13 i 20
14 1 30
Рост прочности на сжатие образна по сравнению
с прочностью сырна, число раз
1
14
1,7
1,9
58
19
■23
g
5
а
,
li
2|
ни
0.1
I'D
О О га
= «: =
84
23
23
_ «
II-
£ S G
= g^
с« о
С ч П
82
26
24
'S 2,
Sg
cJ - и
"•5 5.
то <U сч
arte
100
30
32
которых заметный экзотермический эффект можно было наблюдать у
образцов в период поднятия пара в автоклаве. У образцов с удельной
поверхностью песка 164 см/г крутой подъем кривой прочности
начинается после 6-часового запаривания, с
1000
1 ?
7 8 9 10 II 12 13 « 15 1617
После суточ-
„т.г наевВыдержи-
у л -7 ,пипВониянавоз-
1U 7 i с и духе
Вгцг«.
Выдерживание Выпуск папа
Рис 92. Прочность офазцов при запаривании и выпуске пара:
/—образцов с различной удельной поверхностью песка и активностью смеси; 2—образцов с
различной активностью смеси, но одинаковой удельной поверхностью песка, равной 466 см /г:
все образцы имели объемный вес 1,8 г/о»' влажность сырца— 7%, максимальное давление пара—
10 amu
189
8 amti
/б Kama
W i?amu
0 i 2 3 4 5 6 7 8 9 Wi/ f2l3tt/5l6/7
W
Впуск
пара
ВыдгржиВсние
Выпуск пара
После суточ-
агпи ноге Выдер-
а ■> п жи Ванин на
L Воздухе
Рис 93. Прочность образцов при запаривании и выпуске пара:
/—образцов с удельной поверхностью песка 1000 см'/г, активностью смеси 14% СаО, влажностью
образца-сырца 7%, максимальным давлением пара 10 опт; 2—образцов объемным весом \ 7г,'сл? с
удельной поверхностью песка 500 сж/г. активностью 12,5% СаО. влажностью сырца 7%
удельной поверхностью 400 см*/г — после 5-часового запаривания, а с
удельной поверхностью 1000 см/г кривая круто поднимается с начала
запаривания (см. Рис 92). При давлении пара 12 апш (см. Рис 93)
такого крутого подъема кривой не наблюдается. По-видимому,
нарастание прочности происходит только при некоторых составах смесей и
определенных режимах запаривания. Учитывая результаты ранее
приведенных опытов, можно полагать, что это явление отсутствует при
высоких давлениях пара, высоких дисперсностях, активностях смеси и
больших объемных весах. Чем выше дисперсность смеси, тем круче
подъем кривой, тем скорее она достигает своего максимального
значения. Все кривые поднимаются до своих максимальных значений
сравнительно равномерно.
У образцов с меньшей активностью смеси прочность возрастает
скорее и раньше достигает максимальной величины. При запаривании
прочность образцов с активностью смеси
190
soo
15,6% CaO ниже, чем с
активностью смеси 13% СаО,
но при выпуске пара
прочность образцов с
активностью смеси 15.6% СаО
нарастает быстрее и становится
больше. Кривые прочностей
образцов различного
объемного веса имеют
аналогичный вид, но у образцов
большей плотности кривая
растет более круто.
При выпуске пара из
автоклава в течение первого часа
существенный рост
прочности наблюдается только у
отдельных образцов. В этот
период запаривания прочность
на сжатие образцов не
изменяется, и в некоторых случаях
0ати Постен- заметно даже небольшое ее
точного п
ч MepH«iftf снижение. В течение суточ-
Рис. 94. Влияние скорости выпуска ^рм* ногО выдерживания образцов
на прочность образцов с удельной поверх- на воздухе после запаривания
ностью песка 466 елг/г,, активностью сме- их прочность заметно возрастает,
^J^twT^f*™™ вешМ ''8 Г/СМ'что объясняется испарением воды
влажностью 7%: / — медленное снижение ,_ \л
давления; 2—ускоренное снижение давления и3 образцов. Изменение
прочности образцов, изготовленных до
равной плотности из одной смеси,
при выпуске пара с различной скоростью представлено на Рис 94.
Одна кривая соответствует равномерному снижению пара до 0 ати в
течение 3 час, другая — в течение 14 мин. При быстром выпуске пара
образцы имеют большую прочность. Затем, при выдерживании их на
воздухе разница в прочности исчезает. Таким образом, скорость
выпуска пара незначительно влияет на конечную прочность образцов.
Результаты этих опытов больше соответствуют нашей точке зрения по
вопросу образования в автоклаве структуры известково-песчаных
изделий [67]. Падение прочности при выпуске пара, наблюдавшееся при
некоторых составах смесей, можно объяснить следующим образом. У
некоторых керамических изделий конгломератной структуры,
например, у огнеупорных материалов, с повышением температуры
возрастает прочность на сжатие, а при снижении температуры уменьшается и
прочность.
191
Структура, образующаяся при реакциях, проходящих в твердой
фазе, с точки зрения внутренних напряжений находится в равновесии при
температурах, близких к образованию структуры. В последней с
падением температуры возникают внутренние напряжения, вызывающие
падение прочности.
4.8 О структуре известково —песчаных монолитов.
4.8.1 Макробетонная структура.
При твердении цементно-бетонных изделий песок и щебень или
гравий остаются лишь в качестве заполнителя. Твердеет только
находящийся в бетоне цемент. Структура цементного камня в основном
предопределена образующимся при обжиге клинкера минералами.
Поэтому строительно-технические свойства (прочность, морозостойкость
и т. д.) цементного камня и бетона существенно зависят от
качественных показателей цемента и его содержания в бетонной смеси.
Совершенно иное положение у монолитов, образующихся из из-
вестково-песчаных смесей при твердении в автоклаве. Здесь в
образовании монолита участвует не только известь, но и песок {Рис. 95).
Зерна щебня (крупные) и песка (мелкие) после
Рис. 95. Структура бетона и микроструктура силикальцита:
а—бетонная масса до твердения; б—бетон после твердения; в—силикаль-
цитная смесь до твердения: г—силикальцит, после твердения.
192
твердения бетона не изменяют своей первоначальной формы. В
силикальците зерна песка уменьшаются в объеме и изменяют
первоначальную форму. Как качество цемента зависит от тщательного
размельчения и смешения сырьевых материалов, обжига клинкера,
тонкости помола цемента, так и качество силикальцитных изделий
определяется активизацией и степенью смешения сырьевых материалов.
Формование и запаривание известково-песчаных изделий имеют то же
значение, что и бетонных.
У цементов и бетонов, твердеющих при обычной температуре,
наблюдается так называемая конгломератная структура. Как известно,
при определении характера внутреннего строения таких материалов
рассматриваются [241,242]:
1) макробето! и 1ая структура (цементобетон, цементные растворы);
2) микробетонная структура (цементный камень);
3) структура вяжущего (цементный клей).
У макробетонной структуры (см. Рис. 95) связывающими силами
вяжущего и минерального заполнителя являются главным образом
поверхностные — адгезионные и когезионные силы. У структуры
вяжущего силы сцепления зависят от внутреннего расположения атомов и
ионов вещества. Как известно, внутренние силы действуют между
ионами и создают притяжение кристаллов, характеризуемое энергией
кристаллической решетки, выделяемой при образовании грамм-
молекулярного количества кристаллов из свободных газообразных
ионов.
В микробетонной структуре имеется непрерывный переход
кристаллического вещества в структуру новообразования, и здесь
действуют как поверхностные, так и внутренние молекулярные силы.
Зерна песка автоклавных известково-песчаных изделий являются
заполнителем и компонентом новообразования. Структура таких
материалов аналогична структуре микробетонов, и для изучения ее
внутреннего строения следует рассмотреть:
1) микробетонную структуру (силикальцитные изделия);
2) структуру вяжущего (новообразования).
У бетонных монолитов после их разрушения наблюдаются
следующие явления:
а) если количество цементного раствора в бетоне равно количеству
пустот в щебне бетона и сам раствор имеет значительную прочность, то
при разрушении образцов-кубов трещины проходят по щебню, в
котором возникают высокие местные напряжения. Такой же характер
разрушения наблюдается и при испытании образцов-кубов, изготовленных
из раствора, если прочность зерен песка незначительна;
б) если количество цементного раствора в бетоне с избытком
превышает объем пустот в щебне и прочность самого раствора
значительно ниже прочности щебня, то при разрушении образцакуба
трещины проходят только по раствору, минуя щебень; в) часто при
дроблении бетона гравий отделяется от раствора. Зерна песка также
отделяются от цементного камня при дроблении затвердевшей цемент-
но-песчаной смеси. При этом гнездо, в котором находилось зерно
песка или гравия, имеет вид блестящего стекла. Такое разрушение
возникает, когда тангенциальные силы превышают силы, действующие
между вяжущим и зернами песка и гравия.
Отсюда следует, что прочность монолитов, имеющих макробетон-
ную структуру (кроме прочности вяжущего и заполнителя) зависит
также от плотности монолита и однородности его структуры,
величины адгезионных сил, действующих между вяжущим и поверхностью
заполнителя. Поэтому прочность монолита с макробетонной
структурой составляет часто долю прочности самого вяжущего (цементный
камень). Прочность же обычного бетона редко превышает 75%
прочности на сжатие (марки) цемента, применяемого на его изготовление.
По исследованиям Киреенко [241], марка цемента составляет, в свою
очередь, всего 40 — 50% прочности кубов из цемента и воды и
твердеющих на воздухе в течение 28 суток. У монолитов с макробетонной
структурой другие основные строительно-техни» ческие показатели
(водопроницаемость, морозостойкость и т. п.), как правило, ниже, чем
у монолитов с микробетонной структурой- как например, у цементного
камня и силикальцита.
4.8.2 Микробетонная структура.
Микробетонная структура характеризуется следующим образом:«...
реакг/ия между цементом и водой начинается с поверхности зерен iie-
мента и постепенно проникает вглубь. Даже при продолжительном
процессе твердения до 30% зерен цемента остаются во впажном окружении
не затронутыми гидратацией» [242.243]. На Рис. 96 приведена
предполагаемая схема контакта двух зерен цемента, данная Мощанским [242].
Имеется в виду, что зерно на левой стороне схемы представляет собой
алит в виде трехкальциевого силиката, зерно по правой стороне состоит из
трехкальциевого алюмината и двухкальциевогосиликата-белита. Зерна
находятся на расстоянии 10—20 м друг от друга. Во время и после
процессов соединения цемента с водой в структуре одновременно имеются
кристаллогидраты различной степени гидратации. Н. А. Мощанский
пишет далее: «Степень оводнения падает по направчению от центра
межзерновой полости к центру зерен, также как степень аэрации и
количество отцепленной извести. Относительное количество твердой фазы в
том лее направлении возрастает от некоторой величины до единш/ы в
негидратированных участках. Наиболее слабым, наименее плотным и
наименее стойким является средний участок межзерновой полости.
Именно этот участок способен пропускать газы и фильтрующие
194
жидкости, именно здесь в подавляющем большинстве случаев
происходят разрывы и образование усадочных и деформщионных трещин;
отсюда происходит вынос растворяюищхся компонентов и в
особенности гидрата окиси кальция; сюда в первую очередь внедряются
агрессивные агенты окружающей среды. Естественно, что чем меньше
такие межзерновые полости, т. е. чем плотнее уложены зерна
цемента и чем меньше относительное водосодержание смеси, тем
более плотными и более прочными получаются зоны контактов, а
следовательно, цементный камень и бетон в целом».
Многие авторы считают, что при автоклавном твердении известко-
во-песчаных изделий небольшая часть Si02 песка под действием пара и
гидрата окиси кальция переходит в раствор и, соединяясь с окисью
кальция, образует гидросиликаты кальция, которые спаивают зерна
песка в монолит. Они производили в лабораторных условиях
длительное запаривание силикатного кирпича при высоком давлении пара и
содержании извести в смеси и доказали возникновение гидросиликатов
кальция. В большинстве опытов гидросиликаты кальция находили
путем химических анализов, определяющих количество связанной СаО,
195
растворимой Si02 и связанной воды, но не было данных о
кристаллической структуре гидросиликатов. Микробетонная структура из-
вестково-песчаных изделий и до настоящего времени исследована
мало. Волженский, например, предполагает, что образование структуры
известково-песчаных изделий при запаривании происходит
следующим образом: «... Взаимодействие ионов Са с гидратированными
молекулами креынекислоты должно приводить к образованию малорастворимых
силикатов кальция, выпадающих первоначально в виде коллоидальных осадков
Последние в большей своей массе должны возникнуть на поверхности
песчинок в виде окаймлений по контуру. С течением прог/есса запаривания
песчинки должны «набухать», расти в своем объеме за счет образования на
границе соприкосновения песчинки и раствора все новых и новых слоев силикатов
кальция. При этом должно происходить соединение каемок отдельных
песчинок в одну оби(ую своеобразную сетку, связываюи(ую в одно целое все
песчинки одну через другую».
Наличие водной среды и высокой температуры представляет
благоприятное условие для постепенного перехода коллоидальных
осадков гидросиликатов в мелкокристаллические образования, размер
которых, в первую очередь, должен зависеть от растворимости
соответствующих веществ в воде и длительности термической обработки.
Надо полагать, что к концу запаривания силикаты кальция в
зависимости от возраста будут иметь различную структуру: образовавшиеся
в начале запаривания успеют в какой-то степени
перекристаллизоваться, получившиеся же в последней стадии запаривания должны
еще находиться в виде коллоидов [32].
Henglein [244] исследовал область макромолекулярной
органической химии и выдвинул гипотезу, по которой гидратизированные
поверхности песка плотно соединяются между собой мостиками из
многовалентных катионов (в известково-песчаных изделиях — Са-ионы).
Еще в 1908 г. примерно то же выразил Burchartz [245], полагавший,
что известь и песок в силикатном кирпиче не образуют соединений
определенного химического состава. Имеются серьезные основания
предполагать, что S1O2 участвует в процессе образования структуры
не в виде водного раствора [67].
В твердых веществах при обычных температурах движение
элементов решетки (молекулы, атомы, ионы твердых тел) ограничивается
колебаниями до состояния равновесия. С повышением температуры
амплитуда колебаний все более увеличивается и энергия элементов
возрастает настолько, что они способны преодолевать электрические
силы в решетках, т. е. обмениваться местами. Возбуждение
постепенно распространяется (в решетках) все далее, представляя собой так
называемую внутреннюю самодиффузию. Такие явления могут
начинаться в твердых веществах уже при сравнительно низких
температурах, если их частицы ок ружены полярными веществами
196
или если некоторые из компонентов или продукты реакции
порождают полиморфные образования [246].
При запаривании известково-песчаных смесей частицы вещества
перемещаются. Это зависит от свойств поверхности сырьевых
материалов, дисперсности и гомогенности смесей, взаимного соотношения
компонентов, плотности и структуры сырца и температуры. Имеется
основание полагать, что в первую очередь происходит проникновение
частиц извести в структуру зерен песка через имеющиеся на их
поверхности дефекты. В связи с этим из решетки освобождается часть
молекул Si02 и диффундирует к частицам извести. Такое диффундирование
песка и извести происходит медленно и в очень ограниченном объеме
уже при обычных температурах, более интенсивное — при высоких
температурах запаривания. Оно приводит к образованию качественных
силикальцитных структур. Backman [149] считает, что песок по своему
физико-химическому характеру — поверхностно-отрицательное
вещество, тогда как известь, наоборот, — поверностно-положительное.
Поэтому на поверхности зерен песка имеется избыток отрицательных
ионов, а на поверхности частиц извести — положительных. Эти
противоположно заряженные поверхности уже при обычной температуре и в
сухих смесях взаимно притягиваются. Между тонкими частицами силы
притяжения больше. Начало интенсивной диффузии зависит от
состояния молекул Si02, находящихся на поверхности зерен песка. Более 50
лет назад Kosmann [175] заметил, что результаты процесса запаривания
зависят от формы зерен (круглые или угловатые), от того, каким
воздействиям они подвергались в природных условиях, и. наконец, от
того, производился помол песка или нет.
Taylor [195] приводит данные о том, что под действием больших
местных давлений в материале образуются напряжения, величина
которых равна величине молекулярных сил. в результате в структуре
возникают дефекты. Образованию прочной структуры способствует
механическая активизация песка и гомогенизация извести и песка в
дезинтеграторе. На монолитизацию незначительно влияет энергетическое
состояние молекул поверхности частиц извести, и большое значение
имеет наличие воды. Как известно, молекулы последней обладают
значительной полярностью, что оказывает решающее влияние на процесс
диффузии. Можно даже полагать, что отделение молекул Si02,
находящихся на поверхности зерен песка, при температурах запаривания
возможно только благодаря полярности молекул воды. Очевидно,
только свободная вода является той средой, в которой происходит
диффузия.
Более интенсивное перемещение молекул Si02 и Са (ОН)2,
начинающееся при известном потенциале термической энергии,
продолжается в течение автоклавного процесса, возрастая с повышением
температуры. При благоприятных условиях процесс
197
может распространяться на расстояние до 200 м. Нет сомнений, что
с участвующими в процессе образования структуры монолита
молекулами Si02 и Са(ОН)2 устойчиво связываются и молекулы воды.
Поэтому в скелете, состоящем из зерен песка, по всей вероятности,
возникает новообразование, которое в процессе твердения постепенно
уплотняется, заполняя большую часть пор.
Взвешивания образцов в автоклаве во время запаривания,
произведенные при определении термического эффекта, показали, что степень
заполнения водой пор прессованных образцов превышает 90% и
зависит от конденсации пара в период увеличения его давления (см. гл. IV,
п. 6). Наличие в прессованных образцах избыточного количества
жидкой воды во время запаривания подтверждается и наблюдениями
автоклавных процессов в окошко освещенного автоклава (Рис. 97). При
запаривании изделий в известный момент на поверхности сырца
появляются крупные капли воды, не исчезающие в течение почти всего
времени запаривания. Появление капель зависит от влажности сырца:
при высокой влажности капли появляются с начала повышения
давления пара, при малой могут не появиться даже в течение всего процесса
запаривания. Два нижних образца на Рис. 97 имели небольшую
влажность, верхний имел оптимальный процент влажности, определенный
на основании показателей удобообрабатываемости смеси. На верхнем
образце заметны капли воды, тогда как поверхность нижних образцов
сухая. Очевидно, что вместе с конденсацией пара происходит
вытеснение воздуха, находящегося в порах изделий, а при выпуске пара из
автоклава — интенсивное испарение воды из пор изделий. После
снятия крышки автоклава поры вновь частично заполняются воздухом.
На Рис. 98 представлена общая схема вероятной микробетонной
структуры известково-песчаных изделий. Внутренняя часть крупных
зерен остается при запаривании неизменной (область А). Если
расстояние между зернами песка и извести больше 200 м, то часть извести
в процессе образования структуры не принимает участия, оставаясь в
монолите в свободном виде (область F). У силикальцитных изделий из
дезинтегрированных смесей это явление не имеет места, здесь вся
известь хорошо перемешивается с песком и при запаривании полностью
участвует в образовании структуры изделия. В промежутках между
областями А и F располагаются области новообразований (В, С, Д Е)
различной структуры и плотности.
Нет никаких оснований полагать, что эти области вяжущего
отличаются резко одна от другой по химическому составу или структуре.
Вероятен равномерный и постепенный переход от кристаллической
структуры Si02 к свободной извести Са(ОН)2. Отношение Si02:CaO в
области В больше, чем в области С, в области С больше, чем в области
Д, и т.д., в области F оно равно нулю (чистая свободная известь).
Отношение связанных молекул воды
198
Рис 97. Образцы в автоклаве.
Вцдныкапли конденсата, давление пара 10 опт
С
. ,i
\
/,
£ ОС В А
• Г> 1 i«t<tei)ittw тбрнштяш *.**кетк.
Лис 98. Верояпная микробетонная структура автоклавных извесчково-
песчаных изделий
199
к молекулам СаО + Si02, по-видимому, является максимальным в
промежуточных областях Dv\E. Можно полагать, что здесь и в
области свободной извести F находятся также свободная вода и воздушные
поры. По структуре наименее прочна область F. Большое число таких
областей в изделии неблагоприятно сказывается на его строительно-
технических свойствах. Новообразования областей D и Ё.
расположенных близко к области F, имеют больше извести, в них могут
встречаться даже частицы свободной извести. Эти области, по всей
вероятности, относительно богаты порами и имеют непрочную структуру.
Самыми прочными являются области В и С, которые до процесса
твердения были заполнены молекулами Si02. Можно считать, что
здесь, в основном, сохранилась структура, близкая к прочной
структуре зерен песка, и проникшие сюда молекулы извести и воды находятся
в тесной молекулярной связи с молекулами Si02.
Зерна песка и гравия не участвуют в образовании макробетонной
структуры, сохраняя в монолите свою прежнюю поверхность. При
образовании же микробетонной структуры у силикальцитных изделий
переход от кристаллической Si02 одного зерна к другому происходит
через структуру новообразований, а в ней нет сохранившихся
поверхностей зерен песка. Такое же положение имеет место при переходе от
одного негидратированного ядра зерна цемента к другому в структуре
цементного камня.
В процессе образования силикальцитного монолита разрушение
кристаллической решетки зерен песка происходит не путем выделения
равномерных слоев с поверхностей частиц песка. Как при гидратации
цемента часть молекул воды проникает далеко вглубь негидратиро-
ванных зерен цемента, так и некоторые молекулы Si02 проникают
вглубь между частицами извести, а молекулы последней, в свою
очередь, — внутрь зерен песка. На Рис. 98 эти частицы извести показаны
в виде белых пятнышек на темных поверхностях, представляющих не
изменившиеся во время процесса зерна песка.
Сравнение схем макро- и микробетонных структур и
микробетонной структуры известково-песчаных изделий объясняет, почему
монолиты с микробетонной структурой, как, например, силикальцит,
обладают некоторыми лучшими строительно-техническими показателями,
чем монолиты с макробетонной конгломератной структурой (обычные
бетоны и даже силикальцитбетоны). Результаты опытов показывают,
что при образовании структуры известково-песчаных изделий важную
роль играют размер и характер активного слоя поверхности зерен
песка Обычные природные пески имеют удельную поверхность от 100 до
400 см 1г. Если из смеси таких песков и 6 — 8% извести изготавливать
силикатный кирпич, то поверхность зерен покроется слоем извести
толщиной в среднем 1 — 4 д. Как видно из табл. 51, в дезинтеграторе,
пальцы' которого движутся со скоростью 50
200
м/сек вероятная глубина активизации зерен составляет 6,4 м и при
скорости 100 м/сек — 12 м. Учитывая это. можно полагать, что
активность поверхностей зерен песка характеризует начало и объем
процессов образования структуры.
Частицы извести при запаривании проникают в поверхностные
дефекты зерен песка; в результате частицы вещества, менее прочно
связанные с решеткой Si02, отталкиваются от поверхности в направлении
новых положений равновесия молекулярных сил. Таким путем в
зависимости от тонкости помола и активизации песка, количества извести в
смеси, от плотности сырца, температуры и продолжительности
запаривания, происходит более или менее прочное срастание частиц извести и
зерен песка в монолит. Этот процесс в основном протекает по
аналогичным процессу спекания закономерностям. Приводим цитату проф.
Юнга [76]: «Чтобы реакции в твердом состоянии могли возникнуть и
протекать, температура нагрева смеси твердых веществ должна быть
повышена настолько, чтобы атомы и атомные группы в кристаллах
приобрели подвижность, достаточную для «обмена местами»...
Необходимо отметить, что иногда аморфные вещества обнаруживают
гораздо большую реакционную способность чем их кристаллическая
модификация». Хотя к настоящему времени нам не удалось более точно
выяснить физико-химический характер процессов монолитизации, все же
становятся понятными те явления, замеченные в производстве извест-
ково-песчаных изделий, которые не находили раньше объяснения в
теориях возникновения коллоидного гидросиликата кальция в
результате химической реакции между водными растворами Si02 и Са(ОН)2.
В тех областях вещества Si02, в которые проникают при
запаривании частицы извести, вещество Si02 изменяется, и тем больше, чем
сильнее оно смешивается с частицами извести. Это выражается
количеством так называемой растворимой Si02 во время монолитизации. а
также тем, что результаты определения растворимой Si02 совершенно
различны.
При определении растворимой Si02 при сравнительных опытах
встречались затруднения в получении точных результатов химических
анализов. Опыты показали, что применяемое при анализе цемента
определение растворимой Si02 методом выщелачивания содой (даже 5-
кратное) дает почти вдвое заниженные результаты.
Различными способами определялось содержание растворимой
Si02 в известково-песчаном образце. Последний изготовлялся из смеси
с удельной поверхностью песка 1200 см }г, активностью 21% СаО и
объемным весом 1,8 г/см3. Размельченные пробы кипятились в 2N
растворе соляной кислоты и затем в течение 5 мин. в 3%-ном растворе
едкого натра. Результаты приведены в табл.59.
При длительном кипячении пробы в соляной кислоте количество
растворимой Si02 резко уменьшается. Это показывает,
201
Таблица59
Продолжительность
кипячения пробы
п кислоте, мни.
Содержание растворимой Si02 после
кипячения, %
Нагревание то кипении
2.5
в кислотном
растворе (ПС1)
7,1
9.3
10,2
3,8
в щелочном растворе
(дополнительно
5 мни.)
16.7
15,3
14,7
19.9
что часть ее под действием кислоты полимеризуется. При щелочной
обработке она вновь переходит в растворимое состояние.
Производились изменения концентрации кислоты. При этом были получены
следующие результаты (табл. 60).
Полимеризация SiC>2 происходит и при кипячении в крепкой
соляной кислоте. Пробы кипятились также в течение 5 мин. в 2N НО и
затем по 5 мин. в NaOH различных концентраций. Результаты
приведены в табл. 61.
Приведенные результаты показывают, что растворимая Si02 в
структуре силикальцитных изделии связана с кристаллической Si02
неодинаково. Применяемая методика определения растворимой Si02 в
силикальците рассматривается в гл. XI.
При определении свободной извести в известково-песчапом
образце способом, состоящим в титровании суспензии (анализируемая
смесь + вода или смесь + 10%-ный раствор сахара) соляной кислотой в
присутствии фенолфталеина, вследствие гидролиза новообразования
получаются завышенные результаты.
Таблица 60'
Концентрация
со тиной кислоты
3 —
(кода)
нормальная
(концентрированная)
Содержание растворимой Si02
после кипячения
в кислотном
растворе
(НС1)
0,5
9,5
0
7,9
2,7
в щелочном растворе
' (дополнительно
5 мин.)
0.8
10
10,2
10,9
12,3
16,7
202
Таблица 61
Копцептрдапя
(NiiOII). г
на
поды
0
1
3
Б
10
20
75
100
1
шелочи i
100
(гюад)
мл
•
1
1
в
Со;
(.(■ржание
после
кислотном
растворе
9,8
9,8
9,8
9,8
9,8
9,8
9,8
9.8
(ПС1)
И'
icmopiiMoii SiOa
кипячении
-
%
п щелочном растворе
(ДОПО.'
пнтелыю 5 мин.)
0,3
7,0
8,1
8,5
9,0
10,5
11.8
14,4
Более точен метод Emley [247]. Анализируемая смесь кипятится в
безводной смеси глицерина и алкоголя и титруется раствором
бензойной кислоты в абсолютном алкоголе с фенолфталеином.
В табл. 62 рассматриваются результаты титрования известково-
песчаных образцов в водном растворе IN раствором HCI в присутствии
фенолфталеина. Смесь для образцов приготовляли разными способами.
но с одинаковым содержанием извести. Смесь I — из песка и извести,
совместно обработанных в дезинтеграторе
Помер
серии
0ПЫТОК
i
2
3
Ном.'р
111
11
1
1)1
11
г
11
1
1
Актниность смеси.
t
1
1
1
*
с.«п
1
4
4
5,1
5,1
5,1
7,7
7.7
i
1
i
Из
ИМ % имею
ровалп при
нейен « сноси
ШГОК.'ПШН >Н О
м« данным титровании
—
1 лечь
51
8S
91
07
87
90
89
93
—,
j 2 дня
Г "
1 85
88
«2
82
8()
80
9;>
Таблица 62
извеегн
'цулЪ .утке
реагн-
(S)
в течение
.
1
г
]
i
1
1
1
1
т
о дн.
33
81
84
60
80
83
83
87
111
11
5,1
5.1
5,1
по динним титровании в течение
3d мин. [ 3 час. I 5 ли.
79
76
80
57
70
72
38
54
60
203
с числом оборотов корзин 1450 об/мин; смесь II — из
дезинтегрированного песка вручную перемешанного с гашеной известью; смесь
III — из природного песка карьера завода «Кварц» и гашеной извести,
перемешанных вручную.
На 10 г размельченного силикатного камня наливали 250 см3 воды
и 2 капли индикатора. Титрование EN раствором HCI производили
через каждые 15 мин. до полного исчезновения розового цвета. В начале
титрования при взбалтывании цвет восстанавливался быстро, в
дальнейшем — замедленно. При титровании в течение пяти дней окраска
раствора в розовый цвет хотя и медленно, но продолжалась. Можно
полагать, что при дальнейшем титровании, при достаточном
количестве воды, все содержащееся в образце новообразование может
полностью распасться.
Из табл. 62 видно различие между известково-песчаными
изделиями из дезинтегрированного и природного песков. Между
значительной частью извести и кремнекислотой образовались такие
соединения, которые при значении рН, находящемся в области перехода
окраски индикатора, гидролизуются очень медленно. Часть же извести
связана иначе, и гидролиз протекает сравнительно быстро, так как при
титровании в первые 30 мин. расходуется больше соляной кислоты,
чем необходимо для нейтрализации свободной извести (по Emley).
Опыты показали, что, пользуясь при титровании вместо раствора
фенолфталеина тимолфталеином, переход окраски которого
находится в более щелочной области (область перехода окраски // при рН = 8,2
— 10; а/при рН = 9,4 — 10,6), получают больший процент
отреагировавшей извести. При пятидневном титровании с индикатором
^процент реагировавшей извести в образцах составлял 84. с tf— 91. при
титровании же по методу Emley — 97. При титровании индикатором
метилоранжем (область перехода окраски рН (3,1 — 4,4) в течение 2
час. титруется 90% от всей связанной извести и в течение 8 час. — вся
связанная известь. Отсюда видно, что скорость гидролиза
образовавшихся новообразований зависит от значения рН раствора.
Таблица 63
Ofi.Ki'iUU, inrOTOinii.lllU? HI CML'CH
D.0'25
0,25
99,5
97
Ш
0.05
0,3
99
SK)
44
0.3
0,65
94
92
204
В табл. 63 приведены результаты опытов по определению
содержания в запаренных образцах свободной извести (по Emley).
Обозначение смесей то же, что и в табл. 62.
Для дополнительного исследования гидролиза силикальцита
титрования в водных растворах производили по следующему методу. Брали
взвешенное количество (от 1 до 4 г) размельченного известково-
песчаного образца в виде порошка и заливали его 200 см воды или
10%-ным раствором сахара. Смесь отстаивали и периодически
взбалтывали. Затем суспензию фильтровали, из фильтрата брали пипеткой
точное количество раствора и титровали 0.1N раствором НСП
Индикатором служил фенолфталеин.
При определении менялось количественное соотношение известко-
во-песчаного порошка и растворителя (вода, раствор сахара) и
длительность отстаивания суспензии перед фильтрованием. Результаты
исследований приведены в табл. 64. Содержание свободной извести
(СаО по Emley) в известково-песчаном порошке принималось: в опыте
№ 1 — 0,44%, в опыте № 2 — 0.81 % и в опыте №3-0.3%.
Из данных табл. 64 можно сделать следующие выводы:
а) количество извести, переходящее из известково-песчаного порошка в водный
раствор, зависит от соотношения порошка и воды. Если это соотношение заранее
предопределено, то количество растворившейся извести почти равно количеству
свободной извести, ацжделяемому методом Emley. В проведенных опытах это условие
было соблюдено, так как растворимость извести (СаО)
|\чсгво-
ригель
Води
(ЧНС.Ш-
Te.1I.)
jKiriBop
сачмра
(.шамс-
IlilTlVlb)
Опыт № I
Обозначение химического
процесса
I lu.iyil-nii.lH i нтрпванпсм
концентрация раствора
(.; СаО б 100 t.«s
раствора)
11ерешедшес и раствор
На 1W слр растворителя суспензия
содержала изиесгкоио-иесчаносо порошка, г
относительное количество!
СаО в % по отношению'
к количеству помете >-!
го в раствор силикатного
порошка |
Суспензия фильтровалась через 24 час.
0,0038 I 0,0065 j 0,0087
0,0018 | 0,0108 0,0137
i
0.752
0,967
0,752
1,075
0,576
0,912
0/1080
0,0167
J)A3_
0,43
Cycnet
2 час.
0,0102
0,S5
205
в воде при комнатной температуре составляет 0,12%, а в растворе сахара примерно
в десять раз больше:
б) с уменьшением отноишния между известково-песчаным порой/ком и водой
возрастает количество извести, nepeiueduieu в раствор;
в) чем болыие времени известково-песчаный порошок находится в воде, тем
медленнее увеличивается количество извести, nepeiueduieu в раствор: пребывание из-
вестково-песчаного пороита в воде в течение нескольких часов не оказывает
заметного влияния на количество растворенной извести;
г) определение в известково-песчаном порошке свободной извести так
называемым сахарным методом, если его осадок отфильтровать до титрования кислотой,
дает аналогичные с методом Emley резулыпаты;
д) ашакальцитные изделия, изготовленные дезинтеграторным методом, по всей
вероятности, менее подвержены разруишнию от растворения свободной извести и
гидролиза новообразования чем обычные силикатные изделия.
Многие исследователи определяли глубину растворимости
поверхности зерен песка. Волженский оценивает эту глубину при удельной
поверхности песка 40 слг1г, в среднем, 5 м. Бутт и Майер, исследуя
процессы монолитизации в зависимости от диаметра зерен песка,
нашли, что глубина разъедания зерен кварца нарастает до 2 — 3 м по
мере повышения отношения % СаО к Si02 в исходной смеси, после чего
увеличение глубины разъедания прекращается. Соответствующие
вычисления произведены нами по формуле.
Т м о л и и a (i}
Омы Лё ■_'
lift U*** с к растворители
yc'4'iumi со i*?piK 1Л.1 iunecr-
к otto-песчаного порошка, г
зий фильтроклиась iioc.il*
(> i\r. Ч Ч.-1С.
6
су г.
Суспензия
вялась it
S
;
'),5 часа
кзомлты-
течение
1 часа
Оиш .М> 3
Суспензии
кипятились
в течение
1 часа
0.0119 ' 0,0155
0.0199
\;1\
0,7/5
0,990
0.0073
0,365
0,0073
0,00868
0,305
0,434
Суспензии
отепшвялясь
в течение
20 сут.
(временами
кзоалты
пилась)
0,01035
0,518
206
где:
* = re \„ ■ loo,
h— глубина разъедания повфхности зерен песка, м;
R— количество растворимой Si02, образующейся в течение
автоклавного процесса, %;
ес—удельная поверхность песка в смеси, см^г;
Уп—удельный вес песка, г/см3.
В зависимости от состава смесей и их дисперсности, количества
активной извести в смеси результаты вычислений h равны 0,2 — 3 м. Эти
значения h для областей А и Б (см. Рис 98) не являются точными
размерами глубины разъедания поверхностей зерен, так как в
действительности растворимая Si02 не распределяется равномерным слоем на
«новой поверхности», возникающей при запаривании на зернах песка.
Однако это предположение является основой всех приведенных ранее
вычислений. В действительности области зерен, куда проникают
частицы извести, значительно глубже и не имеют ясно выраженных
поверхностей.
Поэтому данные расчеты следует принять лишь как
ориентировочные.
Некоторое представление о средней суммарной толщине других
областей вяжущего (D, E, F) можно получить на основе следующих
соображений.
Предположим, что песок не имеет примесей и что гидратная
известь содержит 70% активной СаО, а удельный вес песка 2,6 г/слЛ
Допустим, что объемный вес сухого вещества (вес сухого песка и сухой
гидратной извести, деленный на объем изделия) составляет г,
активность смеси — а% СаО. Такая смесь содержит (а : 0,7) % извести и
(100 — а : 0,7) % песка. Предполагая, что скелет монолита состоит из
песка и что при водотепловой обработке пространство между зернами
песка заполняется областями вяжущего Д E, F, суммарный
относительный объем этих областей будет равен относительному объему пор
песка-скелета монолита, т. е.
« = []-* (7('-"П 1()0(%). (28
При этом относительный объем содержащегося в монолите песка
т = .Д. Г° а) 100 (%). • (29)
2,0 71)
Если фактический объемный вес монолита (с учетом влажности и
воздуха) равен уь то относительный объемный вес у2 областей Д Ev\F
выразится
207
= :1 ' 7() (30>
,а j __ 7 (70- а)
2.1) 7»
Обозначив процент относительного объема новообразования в
монолите буквой s, его плотность б выразим формулой
а = S - (31)
100 100-5 '
где:
2,к
у, —объемный вес монолита;
2,6 —удельный вес песка, г/см3.
Разделив объем областей вяжущего Д £", F на удельную
поверхность песка в смесей е, получаем суммарную среднюю толщину этих
слоев
//, = " J00 (а).
Принимая, например, удельную поверхность песка е = 300 слг/т,
активность смеси 10% СаО, объемный вес сухого вещества монолита
1,8 г/см3, находим hi = 8,8 м.
При этом
с ' 0,7 • Ш} (33)
hi является некоторым средним значением толщины
слоя,действительная толщина изменяется от нуля до некоторого
значения himx Для получения некоторого представления о максимальном
значении h можно принять
"max == ■£ «1"
В данном примере hHKK ~ 18 ц
Отсюда видно, что максимальный объем более слабых областей не
на много превышает объем прочных областей. Это предположение в
известной мере подтверждается и следующим опытом. Два образца
запаривали в течение 8 час. в промышленном автоклаве под давлением
9 — 10 шли. Куски образцов, оставшиеся после определения
прочности на сжатие, размельчали в фарфоровой ступке, при этом старались
не раздробить зерна песка. Полученный порошок тщательно
перемешивали с 8%-ным количеством воды, и из этой смеси на
гидравлическом прессе формовали образцы такого же объемного веса, которые
запаривали в автоклаве при том же режиме, а затем испытывали на
сжатие (табл. 65).
Как видно из табл. 65, образцы из порошка дробленых образцов
восстановили первоначальную прочность в размере::
208
Таблица 65
Ичис. TMmt.-uecu-
miH
1 •'
1 "*"
*Ч :j !j
* 5 ^
-; L «J
^,C .
1511
,i[()
- «o*"i
i
i
1
i
!
1
1
I •>.•-•
10
О.'.;
О
£ « -т.
-г .-1 -.
•>1!{)
..(HI
.1311.1
fh С
1
1 IJS IJ
Niiiuti
;
|
SC ~
о -.
1.К
1,79
I'lTlKO
меси
i
i
i
■
i
i
ч»-
="?
II
о«
D.<
- *_
172
■-Т2
ОЛр.) >im
Л01П
=
с ^
- - =
5"-!.-
_ , ^.
1 7Г.
МОП
I11
Jl.\
I
1
j
i
1
норм
опрач
I
1
h"?
*5 -"7
(.*
1,78
ГК.*|
ЮК
i
\
1
1
*роб-
=
О « ."-'
йЬ
С 'J -С
().Н
137
первый образец — 37, второй — 57%. Во вторично приготовленных
образцах и в образцах из дезинтегрированных смесей небольшой
активности практически свободной извести не содержалось. Поэтому при
их запаривании не могло дополнительно образоваться вяжущее.
Образцы из порошка дробленых образцов набирали прочность в результате
иного рода процессов. Слои вяжущего с меньшим соотношением SiC^:
CaO после смешения порошка и формования сырца оказались ближе к
поверхности зерен песка. В связи с этим в повторной водотешювой
обработке происходили физико-химические процессы и. видимо,
частично продолжались разъедание кристаллической решетки зерен и
/
Л>
;-■*■■ « * -i:V ' \ * V v .. -4 * ,
* » .If ■ "
J^P
«г- Л * ,. -*,
■»* ... ' >i!f!i^,'i>"'<,- V$* *■*"''**ь *'" '
Рис 99. Зерно кварца при ЗОО-крсипнамувеличетт без анализатора
209
»■-->> i-s '
■ v-'- i , * *■
* ч . * * ... »
ft/c /Шо. Зерно кварца при 300-кратномувеличении с анализаторам
Рис. 1006. Элеюпроннт1икроскап1честкстаашлткроащл^г1}рь1г11дрсйпировсшного1^1енггюв
возрасте: 1 -24 час; II -Змее.
адсорбция. В результате была получена сравнительно прочная
структура образца. В образце из известково-песчаной смеси определяли
количество свободной извести и образовавшейся растворимой SiC>2.
После первой и второй автоклавной обработки разница в содержании
связанной извести, определенная по Emley, была незначительна: после
первого запаривания она составляла 0,15%, после второго — 0%-
Следовательно, в обоих случаях вся известь практически оказалась
связанной. Количество растворимой кремнекислоты составляло в первом
случае
210
6,2, во втором — 7,5%. Так как при дроблении образцов нарушилось
сцепление между собой зерен песка, то качество структуры образца
вторичного запаривания должно было получиться ниже качества
структуры, полученного после первого запаривания. Этим объясняется
падение прочности на сжатие.
Постепенный переход зерен песка от кристаллической структуры в
бесструктурное состояние можно ясно видеть на ребрах зерна песка, не
изменившегося при запаривании (Рис. 99 и 100а).
Результаты опытов показывают, что связывание свободной извести
и возникновение растворимой кремнекислоты при водотепловой
обработке известково-песчаных смесей не являются единственными
факторами, определяющими прочность монолита, как это считают некоторые
авторы [188,189].
4.8.3 Структура новообразования.
Структуре цемента, образующейся при твердении, и характеру
новообразования уделяется серьезное внимание [248, 249]. Hayden [250]
показал, что цементные образцы-кубы после схватывания
разрушаются, если их поместить в абсолютный алкоголь, отбирающий из них
воду. Если же выпарить алкоголь, схватывание кубов будет продолжаться
с той же силой, с какой оно происходит после изготовления кубов.
Hayden считает, что схватывание является отличным от твердения
самостоятельным процессом. Прочность образцов при схватывании
образуется только через водяную пленку, находящуюся между частицами
цемента, так называемую адсорбцию воды.
Более широкие исследования произведены проф. Журавлевым [160]
по гидратации вяжущих, твердеющих в обычных условиях. Он
подразделяет химические и физические процессы твердения вяжущего на
шесть основных видов. К первому относится твердение
портландцемента, при котором происходят «реакции гидратации и гидролиза,
сопровождающиеся кристаллизацией продуктов гидратации и
образованием полиминерального кристаллического сростка»; ко второму
виду — известково-пуццоланового цемента, при котором осуществляется
«реакция образования гидросиликата кальция и процесс медленной его
перекристаллизации». Микроструктура гидратированного цемента
показана на Рис 1006.
В последние годы много сторонников нашла мултомолекулярная
адсорбционная теория, или так называемая теория БЭТ (Брунауера-
Эметта-Теллера). По ней [249] твердение цемента объясняется
интенсивным диспергированием его частиц под действием воды. Powers и
Brownyadt [249] при помощи специального измерения давления пара
установили, что площадь поверхности частиц в 1 г цемента достигает
2,5 млн. см, причем их размеры равны 20 — 40 А. Водяная пленка,
окружающая эти
211
сверхтонкие частицы, обладает большей, чем обычная, плотностью.
Авторы приписывают этой псевдоплотной пленке способность
связывать между собой сверхтонкие частицы цементных материалов и
вызывать схватывание и твердение. С углублением процесса твердения
диспергирование частиц продолжается, толщина слоя водяной пленки
уменьшается, и прочность сцепления частиц увеличивается.
Структура новообразования, возникающая при твердении извест-
ксво-песчаных изделий, пока еще мало изучена; его состав исследован
лучше. Многие полагают, что новообразование представляет собой
гелевидиый гидросиликат кальция при СаО: Si02 от 2 до 0.5. Henglein
и Reitter считают, что при твердении известково-песчаных изделий в
автоклаве возникают моносиликаты кальция, которые при
дальнейшем запаривании превращаются в полисиликаты, и что между
зернами песка могут образовываться ионные связи, главным образом
мостки кальция. Stober [251] установил, что такие мостки возможны
вследствие высокой адсорбции измельченного кварца, a Rodt доказал
[252], что процесс твердения гелевидного вяжущего существенно
зависит от условий выдерживания образца. Он увлажнял нормальный
песок раствором 3Na20 ■ 2Si02 и добавлял в него столько раствора
хлористого кальция, сколько требовалось для перехода силиката
натрия в трехкальциевый силикат (ЗСаО • 2Si02). Перемешав смесь, Rodt
формовал образцы и не обнаруживал при этом процесса твердения.
Затем незатвердевшие образцы из песка, увлажненного силикатом
натрия, помещали в раствор хлористого кальция, и через несколько
часов выдерживания на поверхности кубов можно было видеть
затвердевший слой. Представляет интерес и другой опыт, произведенный
Rodt'oM. Горячий формовочный песок перемешивался с горячим
раствором столярного клея в соотношении 1 :5 и затрамбовывался в
горячую металлическую форму. После нескольких дней выдерживания в
ней образец показал сравнительно высокую прочность на сжатие.
В другом случае то же. количество клея растворяли в 50% воды и
после охлаждения мягкую клеевую массу измельчали, тщательно
перемешивали с песком и остальными 50% воды и помещали в форму.
После выдерживания масса разрушалась между пальцами.
Эти опыты показывают, что при твердении имеет значение не
только химический состав и количество вяжущего, но в большой
степени его структура и размещение.
Dawihl [253] указывал, что у автоклавных известково-песчаных
изделий на структуру новообразования и контакт его с зернами песка
существенное влияние должен оказывать характер поверхности зерен.
На это обстоятельство серьезное внимание обращали другие авторы
[254—257]. Исследованиями сверх-
212
тонких частиц S1O2 занимался Weiss [258]. Он обнаружив, что
частицы имеют орторомбическую сингонию размерами а = 4,7 А; в = 5,1 А;
с = 8.3 A. Miiller. изучая тонкие шлифы, нашел что структура
новообразования сложена из угловатых и шаровидных частиц и частиц
диаметром около 30 ц, более точно их разграничить не удалось.
Hundeshagen, исследуя под микроскопом структуру силикатного
кирпича, применял методы окрашивания. Он характеризует
новообразование как пористую твердую гелевидную массу, полностью
окружающую зерна песка и содержащую различных размеров частицы
извести. Слой, находящийся в непосредственной близости к поверхности
зерен, окрашивался индикатором метиловым синим особенно
интенсивно. Hundeshagen обнаружил, что этот слой состоит из кремнекисло-
ты, содержащей почти свободную от извести воду.
Проф. Смирнов установил, что связывающим веществом
микроструктуры новообразований является гидросиликат кальция, «который при
стоянии (сичикатного) кирпича на воздухе медленно и постепенно
переходит в карбонат, поглощая СО$>.
Далее он пишет [174]: «Вяжущим веществом во всех без исключения
(силикатных) кирпичах явились первоначально мельчайшие чешуйки, «наползающие»
на зерна кварца и особенно энергично разъедающие мелкие зерна, от которых
нередко остаются лишь небольшие обрывки. Эти чешуйки часто проникают
по трещинам далеко вглубь зерен кварца, а нередко и без трещин проявляются
внутри их. Разъедание иногда происходит слоями. Зерна полевых шпатов не
разъедаются почти или совершенно, а остальные минералы сохранили во всех
изученных образцах полную свежесть контуров... Чешуйки не могут
принадлежать Са (ОН)2 ...Предположение, что чешуйки принадлежат
гидросиликату, гораздо лучше подтверждается наблюдениями». В последние годы мы
провели электронномикроскопические исследования силикальцигных
новообразований. Для изготовления препаратов с глубины 2 — 4 см от
поверхности брали кусок образца и разбивали его на кусочки, которые
затем размельчали в стальной ступке небольшим нажимом пестика, при
этом обрабатывалась менее прочная часть образца, а крупные частицы
песка дробились лишь слегка. Затем дробленая проба просеивалась
через сито с отверстиями 60 м, и из нее изготовлялся препарат. На Рис.
101, а показан препарат силикальцита, высушенного до постоянного
веса при t = 110°. Проба была взята с глубины 6 см от поверхности
визированного блока, изготовленного Опытным заводом. Блок готовился из
смеси с удельной поверхностью песка около 400 см/г, активностью 10
— 11% СаО и запаривался в автоклаве в течение 8 час. при давлении 10
шпи. Наблюдения показали, что на препаратах
213
*; у* •«
\ \«/ ■ Л,, *)
• -«*-:' ,.*.•
Рис 101. Электронномикроскопические снимки препарита
высушенного силикальцита
а—грань крупного зерна; б—типичная тонкая частица
имеется много крупных частиц величиной больше 10 и. Они являются
ядрами зерен песка, покрытыми слоем новообразований. Большое
количество пор на силуэтном изображении частицы подтверждает
наличие большого количества маленьких частиц размером до 1 ц {Рис.
101,6). На препарате, изготовленном в абсолютном алкоголе из кусочка
образца с удельной поверхностью песка 1600 слС/г, оказалось
значительно больше мелкопористого материала (Рис. 102).
Чтобы выяснить влияние различных условий твердения образца на
электронномикроскопическую картину структуры, был изготовлен
силикальцитный монолит из дезинтегрированной смеси с удельной
поверхностью песка 400 см/г и активностью 10% СаО. Формовали
смесь на вибростоле, запаривали 10 час. под давлением 10 ати.
плотность монолита—1,75 г/см . После
>
I
Рис. 102. Электроннтаи!роа<ю1П1чесю1есн1ааа1прг)юратааип1капь1{111Пного образца,
изготовленного из смеси высокой дисперсности
214
У t
fV
* ■>
®4
Лыс.- /ft?. Элентроннтп1кроск<м11чеая1еспш1Ю11ретрст<хсвеже11жяп<жетюгоат№^
образца
запаривания были взяты из монолита пять кусков пробы, которые
хранились в различных условиях. При рассмотрении снимков препаратов
силикальцита было установлено, что новообразование является
тонкопористым материалом {Рис. 103). Длина отдельных прямых отрезков
на краях частиц составляет приблизительно 0,2 ц. Поры в большинстве
случаев угловатые, продолговатой формы, средний размер их около 70
ц. Мелкие поры иногда расположены одна за другой. Хотя общая
форма пор угловатая, их утолки всегда округлены, есть также отдельные
совершенно круглые поры.
Ак?. 104. Эпеттроннттщххэюпгмест&сттшпр&щхт^овгюфа^юенттрбонгшрова
калырппных обраи/ов
215
Наблюдения выявили и частичное сращивание зерен песка в
пористый материал, имеющий на своих гранях много зубцов. Можно
полагать, что его плотность возрастает с приближением к сердцевине
зерен, при этом количество пор уменьшается. Типичная электронно-
микроскопическая картина препарата из искусственно
карбонизированного образца показана на Рис 104. Карбонизацией достигается
уменьшение тонкопористого вещества и увеличение прямых граней,
характеризующих кристаллическое вещество.
Производилась искусственная карбонизация порошка силикаль-
цитного образца в воде, для чего через эту суспензию в течение 90
мин. пропускался углекислый газ. Кристаллические формы были
зафиксированы в значительно большем объеме, чем при карбонизации в
газовой среде {Рис. 105). Исследования показали, что пористые сили-
кальцитные изделия под действием фильтрации дистиллированной
воды теряют часть СаО. В связи с этим в зависимости от плотности
они подвержены большей или меньшей коррозии.
Чтобы вь(яснить, изменяется ли электронномикроскопическая
картина препаратов из порошка силикальцита от выдерживания его в
воде, был проделан следующий опыт. Из порошка силикальцитного
монолита приготовлялась суспензия в дистиллированной воде.
Препараты готовились после выдерживания суспензии в стеклянном сосуде в
течение 10 и 30 мин.. 2 и 24 час. после чего производились
наблюдения. Оказалось, что уже через 10 мин. после выдерживания возникают
компактные кристаллические формы и расплывчатые, полупрозрачные
продолговатые образования, причем тонкопористое вещество
сохраняет вид препарата из свежезапаренного силикальцитного монолита (см.
Рис. 105).Силикальцитный материал повторно выдерживали и
пропитывали в воде, затем высушивали. Наблюдения велись
I'
>
I../'
Рис. 105. Электронномикроскопические снимки
карбонизированного силикальцитного образца
■ •
216
над препаратами после 9, 23 и 74 циклов, причем в один цикл
входило полное впитывание воды куском материала и последующее его
высушивание до постоянного веса при t = 110° {Рис. 106). Сравнивая
эти препараты с герметически закрытыми препаратами, видим, что
препараты из материала, выдержавшего 9 циклов {Рис. 106, а), не
подверглись значительным изменениям: в препаратах из материала,
выдержавшего 23 цикла {Рис. 106, б), было замечено большое количество
тонких компактных частиц преимущественно кристаллической формы
и по-прежнему преобладало тонкопористое вещество; на препаратах же
из материала, выдержавшего 74 цикла {Рис. 106 в)? частины были
расположены более компактно, значительнее развита кристаллическая
тупая форма с мелкими кристаллами размером до 1 и.
Производились наблюдения над структурой монолитов,
прошедших 5 и 25 стандартных циклов замораживания-оттаивания. Не было
обнаружено существенного различия в сравнении с пробами,
хранившимися в течение такого же срока в воде. Это понятно, если учесть, что
силикальцитный монолит от замораживания разрушается на более
крупные куски, чем наблюдаемые препараты. Очевидно, что при
замораживании в структуре новообразования также не возникает таких
изменений, какие можно заметить при электронномикроскопических
исследованиях порошкообразного материала.
В 1953 г. были проведены опыты, установившие зависимость
прочности на сжатие силикальцитных монолитов от дисперсности и
активности смеси, плотности образца и режима запаривания (гл. IV п. 9).
Куски образцов, изготовленных в 1953 г.. хранились в лаборатории
герметически закрытыми до электронномикроскопических
наблюдений структуры этих проб, произведенных в 1957 г. Для выяснения
различий в структуре новообразований, зависящих от температуры
автоклавной обработки, брались пробы от образцов с глубины не менее 5
ыл1 запаренных в течение 50 час. Последние имели плотность 1,9 г!см3
и были изготовлены из смеси с удельной поверхностью песка 1262
см к, активностью 25,4% СаО.
У силикальцитного образца (пробы), запаренного при t = 225° (25
ати), наблюдалась преимущественно тупая игольчатая тонкопористая
структура с размерами пор и игольчатых зигзагов примерно 0,07 — 0,1
[I {Рис 107); у образца при t = 1839 (10 ати) поры оказались большей
величины; при t = 164° (6 ати) — частицы размером 1 — 2 ц; при t =
99° (0 ати) — частицы с тонкозазубренными границами неоднородной
и угловатой формы.
Сравнение препаратов образцов, запаренных при различной
продолжительности времени и температуре, показало, что при равной
температуре и меньших сроках запаривания наблю-
217
ш
I*
•'4'-.. -
Jju
i, *)
*£?&-ж "™в.&
v$m-*'*4
%*<'
»'.»..
fa Г4И«»
•J&a*.
Ак?. /06. Элетфоннамщюскот1ческ11е cmami претратов сит/кнлырл'ю после
многократных насыщений водой и высушиваний
218
Рис 107. Элеюг1роннт1Ш<росшп1чесю1естшкипре)юратовсит1тлы1Ш11а запаренного при давлении
пара (ваши):
а 25; б 10; в 6; г О
даютсяьчастицы большего размера. С ростом продолжительности
запаривания размер частиц уменьшается. Эти различия более значительны
при низкой температуре запаривания. Острая иглообразная
зазубренность граней частиц возникает лишь при высокой температуре и
длительном запаривании.
Производились также наблюдения структуры в зависимости от
объемного веса изделий. Образцы, из которых делались препараты,
готовились объемным весом 1,6 и 1,9 г/см из смесей активностью 25,4%
СаО, удельной поверхностью песка 1262 см/г и запаривались в течение
8 и 50 час. под давлением пара 10 ати и в течение 50 час под
давлением 25 ати. Было зафиксировано, что образцы меньшего объемного
веса имеют более пористые новообразования и в них имеется много
частиц размером I — 3 ц (Рис. 108). Тонкопористые области имеют
большие размеры. В этих областях имеется много одиночных частиц с
большой зазубренностью. Это показывает, что при размельчении
кусков образцов для приготовления препаратов возникает значительное
количество очень мелких отдельных частиц.
Рис. 108. Элсктронштптроскагтеские снимки прежратов силикалъцюпа объемным весом (г/см): а
-1.6; б 1,9
Начатые на Опытном заводе электроннографичёские исследования
силикальцитных монолитов дали результаты, совпадающие с элек-
тронномикроскопическими наблюдениями. Подтвердилось, что
монолит, измельченный в тонкий порошок, быстро карбонизируется при
обычной температуре. На Рис 109 рассмотрены две электроннограм-
мы, полученные из силикальцитных образцов. Соответствующие
измерения показали, что в первом случае {Рис 109, а) проба содержала
гидрат окиси кальция, во втором (Рис. 109, б) его не оказалось.
Велись также электронномикроскопические наблюдения суспензии
мелкой фракции песка, активизированного в дезинтеграторе, после
длительного выдерживания в воде. Оказалось, что после 4 суток вы-
деркивания при комнатной температуре появились изменения,
растущие при дальнейшем выдерживании: уменьшились агрегатное™ и
увеличилось количество мелких частиц размером от 0,1 до 0,3 и. У
крупных зерен появились прямые грани и закругленности углов.
Наблюдения запаренных проб песка без извести показали, что формы
частиц, возни-
220
■x t
%мг*
v ■ я
<%- d
%
Рис 109. Элеющхятсдхашыпрепарсаловат/капьцтпа, запаренного:
а- од!мраз; б- трираю
кающие при запаривании песка в
воде, почти не отличаются от
форм, образующихся при
предварительном продолжительном
выдерживании проб в воде. Новые
формы зерен у
дезинтегрированных песков появлялись раньше и
в большем объеме, чем у молотых
в шаровой и вибромельнице.
Силикальцитные образцы,
изготовленные из различных смесей
и при различном автоклавном
режиме, имеют неодинаковую
структуру, что подтверждают
термографические исследования.
Из Рис 110 и 111 видно, что при
температуре нагрева около 500° у
образцов наблюдается процесс
высокой эндотермии, причем
большая
Рис. ПО. Тсрмогряммм образцов, за
паренных в течение 10 час. при
давлении 8 ати:
I - 1. 1 !•/• CaO, v = 1,7 г!см>;
II л -. И»/. CaO, v ■= 1.Я г/£мг;
III ■ ■ а - 1С».'« СаС), v = !,7 г-см*;
IV и " ib'.o CaO, v - 1,9 г'гзй
221
активность смеси способствует повышению эндотермического
эффекта. Последний зависит также от режима запаривания. У образцов,
запаренных при давлении 10 апш, эндотермический эффект значительно
ниже, чем у образцов, запаренных при давлении 8 апш. Гашеная
известь, использованная для изготовления образцов при t = 550°, имеет
максимальный эндотермический эффект (Рис. 112). Определения
содержания свободной извести в образцах после запаривания
подтвердили, что они ее не имели. Проведенные опыты также подтвердили, что
при запаривании образцы большей плотности имеют более высокий
эндотермический эффект. При / = 810 — 850° у всех образцов
появляется экзотермический эффект, у образцов, запаренных при давлении 10
ати, экзотермический эффект значительно выше, чем у запаренных
при 8 ати. Эти данные совпадают с исследованиями Бутга и Майера
[197].
Наши опыты показывают, что при t = 800° прочность силикальцит-
ного образца резко падает. На это обстоятельство еще указывал
Дементьев [172]. Выдерживаемые в течение 4 час. образцы при t = 800°
крошились и покрывались трещинами. Аналогичные образцы с
небольшими трещинами,
выдержанные в течение 5 месяцев во влаж-jf- f°
ном комнатном воздухе, имели
прочность на сжатие, равную
прочности после запаривания. 3
Влага, содержащаяся в силикаль- 2
ците. связана со структурой ново- /
образования, ее количество значи- о
тельно влияет на структуру и-/
прочность изделий. Наши иссле- 3
дования подтвердили, что целесо- г
образно пользоваться определени- /
ем объемного веса сухого вещест- д
ва. За объемный вес сухого веще-.;
ства образца принимается сумма ^
весов песка и гашеной извести, г
высушенных при t = 105° до по- f
стоянного веса, деленная на объем е
образца. Такой метод дает
■2
Рис. 1!1. Тгрмсрямчы образцов,
запаренных п п-чспне 8 час. при давле- -/
Usui 10 аты: 2
эб.эшачения 1, II, Ill, IV — см. рис. 110
207 Щ CV Ш Ю90
si
X
к
Е \
222
*2
О
■2
200 № ffld
iOSS
■9
12
-W
/)
Гк-
Г'
точные результаты и зависит лишь от
точности взвешивания и изменений
объема образца. Вычисление
объемного веса по весу запаренных
образцов не дает правильных результатов,
так как количество воды в образце,
остающееся после запаривания,
зависит от условий выпуска пара и свойств
смесей. Количество воды, оставшееся
в образцах после их высушивания при
/=105°, зависит от свойств смесей, из
которых сделаны образцы. Так как
вода в Са(ОН)2 связана более прочно,
чем в образующемся при запаривании
новообразовании, то объемный вес
образцов по весам сухого песка и
сухой Са(ОН)г определяется более
точно, чем по весу запаренного и
высушенного или запаренного, но не
высушенного образца.
Чтобы установить зависимость
объемного веса образца от условий
высушивания, из пяти смесей различной
тонины, активности и содержания влажности
изготовляли по восемь образцов. Влажность образца-сырца выбирали
по показателям ее удобообрабатываемости [259] па 25% ниже и на 25%
выше оптимальной. Все образцы формовали с необходимой
продолжительностью на прессе под давлением 200 кг/слг. Влажность смесей
контролировали высушиванием их при / = 105° до постоянного веса.
Образцы запаривали в промышленном автоклаве в течение 8 час. под
давлением 9 — 10 апш, затем через 10 час. после извлечения из автоклава
взвешивали. Прочность одного образца каждой смеси испытывали на
сжатие, другие образцы выдерживали в лаборатории и в термостате при
различных температурах до постоянного веса. Когда два
последовательных взвешивания давали одинаковый результат, образцы помещали
в эксикатор, на дне которого находилась СаСЬ, где они остывали.
Затем образцы вновь взвешивали, и этот вес считался окончательным.
Разница между результатом последнего взвешивания и весом,
определенным при выходе из автоклава, у всех образцов составляла 0,4 г.
После вычисления окончательного веса образцы помещали в воду, которая
в течение первых суток покрывала образцы на одну треть высоты,
вторых суток — на две трети и третьих — полностью. Затем стряхивали
воду с образцов, и по-
Рис. 112. Термограмма
гашеной извести
223
следение взвешивали. После этого образцы около 10 суток
выдерживали в лаборатории, пока их вес приблизительно становился
равным весу, определяемом)' через 10 час после запаривания. Затем
производили лабораторные испытания прочности образцов на сжатие.
При обработке экспериментальных данных выяснилось, что образцы,
прессованные из одной и той же смеси с различной влажностью до
равного объемного веса сухого вещества, мало отличались от
образцов, прессованных из смесей с оптимальной влажностью. Поэтому в
табл. 66 приводятся показатели образцов с оптимальной влажностью.
Данные табл. 66 показывают, что одинаковый объемный вес сухого
вещества образцов, изготовленных из различных смесей при
высушивании, достигается при различной температуре. У образцов,
изготовленных из смесей I, средний объемный вес сухого вещества 1.83 г/см3
достигается при высушивании до t = 155° и у образцов из смеси II
объемный вес 1,72 г/см' — при t = 190°. У образцов же из смесей более
грубого помола (III и IV) средний объемный вес сухого вещества 1,86
и 1,84 г/сл/3 достигается высушиванием при температуре ниже 100°, а у
образцов из смеси с природным песком (V) объемный вес сухого
вещества 1,78 г/см достигается уже при обычной температуре (24°).
Следует иметь в виду, что на вес образца также влияет карбонизация
вяжущего под влиянием углекислого газа воздуха. Поэтому точно
определить объемный вес сухого вещества образцов методом,
высушивания невозможно, если не принимать в расчет показатели смеси и
карбонизацию вяжущего. Методика определения водопоглощения
образцов (насыщение образцов водой после их высушивания) дает при
дисперсных силикальцитных смесях более точные результаты, чем
при пропитывании образцов водой до их высушивания; у смеси II эта
разница составила около 100%- По-видимому, нагревание образца до t
= 100° изменяет структуру новообразования силикальцита,
изготовленного из дисперсных смесей, и увеличивает его водопоглощение.
При смеси V с природным песком эта разница ничтожна.
Установление объемного веса образцов методом определения, веса
сухого вещества следует считать наиболее точным.
Определение влажности по объемному весу сухого вещества;
иногда дает результаты с отрицательным знаком. Это происходит в тех
случаях, когда в формуле новообразования хСаО • _ySi02 • z H20
множитель х больше множителя z и количество воды, вычисленное по
разнице между х и z и по молекулярным весам СаО и Н20, больше
количества свободной Н20, содержащейся в образце.
В образцах, изготовленных до постоянного веса сухого вещества, с
изменением количества извести в смесях меняется также пористость
образцов. Это вызвано различными удельными весами сухого песка и
сухой извести. Относительное количество пор в сухом образце
определяется по формуле:
224
I L A \u, т„ J
где:
б—относительное количество пор в сухом образце-сырце, %;
а—активность смеси, % СаО;
у„—удельный вес сухой гидратной извести, г/см3;
у„—удельный вес сухого песка, г/см3;
у—объемный вес сухого вещества образца, г/см3:
А—активность сухой гидратной извести, %.
У некоторых силикальцитных изделий в насыщенном водой состоянии
степень заполнения пор, рассчитанная по этой формуле, превышает
100%. Это указывает, что при запаривании определенных видов извест-
коЕо-песчаных изделий их пористость, определяемая насыщением
водой, в сравнении с сырцом увеличивается. Для более детального
изучения вопроса пористости структуры силикальцита мы провели опыты по
определению удельных весов силикальцитных монолитов пикнометри-
ческим методом. При этом мы руководствовались материалами Бон-
штет-Куплетской [260]. Жидкость, применяемая для определения
удельного веса монолита, не должна реагировать с последним и должна
хорошо проникать в поры материала. Этой жидкостью является ксилол.
Так как силикальцит — материал пористый, то до определения
удельного веса его размельчали в фарфоровой ступке, которую во избежание
карбонизации порошка помещали в камеру-изолятор. При
размельчении истиралась и сама ступка, поэтому при помощи ксилола
определяли также и удельный вес фарфора и его количество, вошедшее в сили-
кальцитный порошок. Чтобы удалить воздух из проб, последние
выдерживали под вакуумом и в кипящей воде. Воздух лучше всего
удаляется из проб после их 8-часового выдерживания в кипящей воде в
пикнометре. При таком определении удельного веса расхождения в
результатах параллельных опытов не превышали ±0,0015 г/см3.
Удельные веса силикальцитных монолитов, найденные этим
способом при / = 20°, в зависимости от характера смесей имели значения
2,445 — 2,514 г/см'. Произведя новый расчет степени заполнения пор
при насыщенном водой состоянии, мы получили при некоторых
композициях степень заполнения тоже свыше 100%. Такой результат
можно объяснить следующим. Если при определении удельного веса
ксилол заполняет все поры монолита, то вода в силикальците не только
полностью заполняет поры, но и содержится в молекулярной структуре
новообразования и может прочно соединяться с поверхностью
вещества; при этом плотность воды становится значительно больше 1 г/см.
Ксилол не может проникнуть в поры новообразования даже при
кипячении в течение 8 час, а вода проникает.
Л ЮО,
(34)
<о ел ю ■—
О Сл О О
ел о *.
•м ^J ^1 -~1 -■
С^ W Ni Ю К
C7J
Ъс
обозначение
удельная
поверхность песка, сл3/;
активность. j
% CaO j
© ш w ^ с о
о а о о и о
ОО ОО 00 00 ОС У.
+ + + + + + +
| О О О
| О О
-Г" •Г" ог
ft СЛ N iD I а м
4- Ь + + +
о о „о — *■
*Сл ~-l ~-~J — ^1
!С СО Ч О)
GO -1 СО
V "tc ОО
О 00
из 4- OJ
■£* I влажность. ^
Температура при кмелшн-
нашш до постоянно! о иаса.
град.
Объемный пес cvxoro кешс-
ства образца, ijc.»-*
Содержание поди в (/фише
после ныс\ шикания до
постоянного веса сухого
вещества в % от егр оеса
Ол СЛ СЛ
СЛ С СЛ СП
СО СО СЛ **
Q OV О) -^ СЛ
С» Ю tC S S S3
! Содержание поды в oopaj-
оэ j це после запгрниания в ji
j от нес а сухого иицеоиа
Объемный пес пирата мосле
ubicyuiMt.'imiu. sV.i:»
Водоиоглотение обря.«ци,
* % от веса с\ xoi о вещества
ч to to
со о> —
ю ю . _
Oi О 01 CJ
°° ^ -ё ю
J* N3 С ^
Предел прочности при ежа-
тин оор.чзиа, KZfCM-
Время, израсходованное на
достижение постоянного
веса образца при ланкой
температуре, час.
SZZ
226
a
к
о
«е>
о
«а.
i-Ii en -з-
tN СЧ СЧ lO Tf- *t
Tf ГО — •—
— *~ Т
I iS
an
1С
СС
._
;0
~
гл
*
ЗГ!
ГГ.
Г>~>
со
ГМ
•^т
СО
DO
,*М
Л
СО
ГС
-
1Г
-н
СО
со
ГЧ
ш
ci
ГО
ю
-#
ее
«i
ш
or.
то
ГО
:П
•*
СО
со
1С
ГО
m
со
-■г
■*f
СО
со
^
г—
СП
1~-
■ч-
TJ-
00
го
■*
to
о
со
со
«D
со
со
то
_
со
со
rs
OJ
со
Г--
См
-л
со
СП
1С
со
>с
СО
См
rs
СО
се.
со
со
СП
а
7-1
со
ОС
|П
со
о
со
CN
to.
со
coco
гг.
со
tD
п
CN
СО
гч
со
tO
-з-
О:
(^
СО
ГГ.
ОО
гг
1^
СО
ОО
ь-
'С
tr
с~-
ю
Г-
оо
■^t
г^-
Г-
гг,-
«^
t^.
■*
t---
Г-
гм
^)
—
TJ-
1^.
с—
гг>
ОО
т
?~.
г-~
■*
О. — (С — |
- х га!
«
1 !
I
i
"i 04
~ 7
cT -
I
vC CD Г"- Г- CO
со со со со со
СП
о
_J_
lO
О
1
00
1С
о
1
ОС
с
1
s
с
!
ом
1^
о
'
С-1 '
•-* i
м
с - й 8
о о о о с
Г111
г- t-. rf
о" О О
! I
00 0О 00 00 0О ОО ОО
ОС Оэ Оэ
Г~ Г- |>-
СЧ О О
со ю с с
• СО! —
Ю СП ' СМ
1С О С 1С О
О - Сч Ю сд
227
Для более детального изучения этого вопроса производились
сравнительные определения удельных весов различных силикальцит-
ных образцов при помощи ксилола и воды. Воздух из пор удалялся
путем выдерживания пробы в кипящей воде в течение 8 час.
Результаты опытов приведены в табл. 67 и 68.
По данным табл. 67 удельный вес образцов, определенный при
помощи воды, оказался значительно выше, чем удельный вес
образцов, определенный при помощи ксилола.
Как видно из табл. 68, средние удельные веса образцов,
определенные при помощи воды, при больших плотностях значительно
выше, чем при меньших; с помощью ксилола эта закономерность
отсутствует: у образцов меньшей плотности можно даже заметить
повышение удельного веса.
Предел прочности образцов в насыщенном водой состоянии,
изготовленных из некоторых составов смесей и при некоторых
автоклавных режимах, больше предела прочности образцов, испытанных на
сжатие непосредственно после выхода их из автоклава (табл. 67).
При вычислениях удельных весов с помощью ксилола у
большинства образцов степень заполнимости пор водой оказалась выше 100%,
а с помощью воды во многих случаях превышала 90%. Несмотря на
это, образцы обладали относительно высокой морозостойкостью.
Вычисления удельных весов, произведенные с помощью ксилола, у
образцов большей плотности почти во всех случаях дают большую
степень заполнения пор водой; у таких образцов структура
новообразований более мелкопористая, и молекулы ксилола не в состоянии
проникнуть во все ее поры. Вследствие этого удельные веса образцов
большей плотности получают меньшие значения. Вода же проникает
во все мелкие поры, а во время определений водопоглощения она
частично проникает и вовнутрь вещества новообразования, увеличивая
гаким образом водопоглощение изделий. На это обстоятельство
указывают и приведенные в табл. 66 значения водопоглощения.
Вода в силикальцитной структуре не является инертным
веществом, этим объясняется следующее парадоксальное явление: силикаль-
цитные монолиты с высоким водопоглощением обладают и высокой
морозостойкостью. При определении процентного содержания
новообразования в образце (табл. 67, графа 16) считали, что в состав
новообразования входит содержащееся в образце (высушенном при /=105°
до постоянного веса) количество воды, растворимой S1O2 и извести в
перерасчете на Са(ОН)2.
228
а
с:
sea
С О
1
i
i
!0 ати, ''
1+8+1 !
час. 1
I!
10 ати,
1+8+4
час.
Ill
8 ати,
1 + 10+4
час.
IV
6 ати,
2+10+2
час.
о
5
Ь
О
§о
и
14
18
11
it
18
1!
14
18
11
14
i
18
ft
m
ssil
1,73
1,94
1,73
1,95
1.75
1,*»
1,78
1,95
1.79
1.91
1.77
1,93
1,75
1,92
1.73
1.J2
1.74
1,92
1,75
1,94
1,8
1,91
1,76
1,96
« в
о
2 5
8l!
1.7
1,9
1J
1,9
1,7
1,9
1.7
1,9
1.7
1,9
1.7
1.0
1,7
1,9
1.7
1.9
1,7
1.9
1,7
1,9
1,7
1,9
1.7
1,9
Удельный вес
деленный i
с
2,198
2,472
2,507
2,482
•2.47
2.19S
2.19S
2,175
2.483
2,417
2.455
2.Г.5
2.194
2, US
2,169
2,155
2,5'W
2.102
2,463
a,459
2,445
2,464
2,497
2.514
образца, опрс-
])И ПОМОЩИ
** Г*
£0 <М~
2.642
2,658
2.648
2,671
2,665
2,672
2,631
2,65
2,62
2,653
2,646
2.666
urn
2,619
2,612
2,63
2,635
2.657
2,618
2,637
2,609
2,663
2,648
2,674
Предел прочности
образца на сжатие, лг'ск1
"я
о и
<=; —
о С
О rt
- с
ill
i
1
308 ! 316
548 ' 170
365 348
601 579
365 371
613 142
!
364 ; :.o,s
540 ; 516
122
642
374
580
426 ! 353
556 j 178
102 W>
602 55 J
430 483
655 ; 582
432 j -12
492 1 426
396
616
455
646
300
332
3S8
524
511
410
295
411
Примечание. 1. В графе 1 аюмсение чисел показывает продолжительность запаривания по периодам. 2.
Уоельная поверхность песка в смеси составляла 725 слГ/г,
229
Таблица67
W "2
II
i
1
i
I
-■
i
! Степень заполне-
: ни» гор водой
| при опролеленни
УДСЛЫЮГО bCCil
! С ПОМОЩЬЮ
Содержание
и оОразцс
с7
о «
ю О*
к о
V, -
*" Z-
ft»
Ike j
х — i
re К v 1
Ч С*
К ~ 0
Г»С
5 с 1
- -
■-^
■" ,f
сз ~
с к •
К1
.- ~ "-
о о.* «
.2 «О n К
■-. о ся
3.4
з.ь
3.8 '
4.1 '
0.2
6,5
0,8
6.1
5,."
5.*
5,3
6.2
5.3
7.S
1.9
O.JT
5,2
5.4
5.2
5.4
4,2
32,5
29,5
23,0
29,9
25,4
30.9
21,3
25.5
20,2
27.6
23.9
30,4
25
27
21.8
29,6
27,2
20 :
23,6 !
20.2
24.5
12
100
54
100
100
100
18
100
66
100
100
100
54
•100
66
■100
-100
-Ш0
30
96
НО
■ 1С0
96
НИ)
t«
| водь
«2
"о
S'#.
о *.
DO
105
119
%
1!3
101
112
107
104
96
99
99
111
116
92
102
98
123
101
113
108
ПО
106
113
94
91
86
88
87
91
95
80
76
84
87
! М
91
81
82
8К
97
86
90
65
91
93
92
О
0
о
о
12.8
12,3
14,1
12.5
0 , 15,5
1,1 ! 13,3
0
С
0
0
0.1
0,7
13.9
12,8
15
12,8
16
11.4
11.7
13,2
12,9
13.5
13.2
12,7
12,9
12,7
13,5
13.2
5 =
<ЗЕ.ж
29
28,9
34,3
33,6
42,2
38,7
С1 ее
32.У
30,4
38,5
33,4
43,8
39,8
30,1
27,2
33,4
32,4
38,3
30.6
29,3
37
33,3
40,7
40,1
2,62
2.68
2,64
2,71
2,69
2.71
2,59
2,65
2.57
2,66
2.64
2.69
2,51
2,54
2,54
2,59
2,67
2.64
2,61
2,54
2.69
2,64
2,71
230
Удельный вес новообразования (табл. 67. графа 17) вычислялся
по формуле
_ т^ (35)
1 _ ^I"
2,63
где Yno« — у цельный вес новообразования, г/см3.
1'м — „ „ образца (монолита),
определенный при помощи воды, г/смя;
П ■— относительное количество нерастворимой Si02
в образце;
Н — относительное содержание новообразования в
образце (I—-II).
Удельный вес новообразований образцов с объемным весом сухого
вещества 1,7 г/си меньше, чем у образцов с объемным весом 1,9 г/си3. С
увеличением активности смеси образцов при равных условиях возрастает и удельный
вес новообразования. Кроме того, удельный вес новообразования зависит от
режима запаривания (табл. 68); при высоком давлении пара и большей
продолжительности запаривания удельный вес выше.
В табл. 69 приведены результаты испытаний на сжатие образцов,
хранившихся после запаривания в различных условиях.
Образцы первой серии опытов изготовляли из дезинтегрированной смеси
активности 14% СаО с удельной поверхностью песка 240 см/г. Образцы
запаривали в течение 8 час под давлением 8 шпи. Объемный вес сухого вещества
составлял 1,8 г/см3.
Образцы второй серии опытов изготовлены из дезинтегриро-
Таблица68
j Режим запарииаиии образца
Показатели j ", ~ I ~ ~,Г ! "ill"" ~'\ й
Объемный вес сухого
вещества образца,
г/смЗ
Средний удельный
вес образца,
определенный с помощью
ксилола, г/смЗ . .
Средний удельный вес
образна,
определенный с помощью
поды, г/г.нЗ . . . .
Средний удельный вес
ноиообрачонаннн,
г/слй
[ I
1,7 ; 1,9
j
2.492' 2.484
!
I
2,652
2,65
2,667
1.7 j 1,9 ! 1,7 | 1.9
2.479 2.4'.i'2j 2.488' 2.455
1 i
2,632
2,656
2,617} 2,635
2,7 .. 2,(1 ; 2,67 j 2.52 : 2.6
1,7
'2,4 6S
2,635
2,61
1,9
2,179
2,658
!,67
231
ванной смеси активности 13% СаО с удельной поверхностью песка
466 слг/г. Они запаривались в течение 9 час под давлением 10 ати.
Объемный вес сухого вещества— 1,8 г/см .
Как видно из табл. 69 и Рис. 113, при снижении влажности в
образцах их прочность возрастает. При высушивании образцов и
увлажнении их до первоначальной влажности образцы сохраняют исходную
прочность. Лишь образцы из смесей высокой дисперсности и
активности после высушивания и увлажнения снижают прочность. Прочность
образца при уменьшении в нем влажности до нуля (от сухих Са(ОН)2 и
песка) изменяется незначительно. При дальнейшем снижении процента
влажности прочность образца резко возрастает (Рис. 113).
На Опытном заводе при испытании силикальцитных образцов в
насыщенном водой состоянии были зафиксированы большие
Габлииа69
Сори и
гон
М
ОПЫТ.!
Vcao«4B хранении rn|>«j3uj
до испытания
Содержание
влажности к
ибрпзце
« % <т ficra
сухого
ксшестиа
Предел
прочности пр и
сжатии.
кг/ли»
2 \
Л
i
1 i
5
(')
,s
о
10
На воздухе 4 час
В герметически закрытой камере
57 суток
Насищалсн водой в вакуумном
сосуде н выдерживался 1 час после
извлечения из соды
Насыщался водой в вакуумном
сосуде и выдерживался в воде 5
суток
Вис у шив алея при /=105° в течение
24 час. . . . -
То ас, 48 час. . . . . ,
„ „ 24
Высушивался при /=150° в течение
48 час.
То же при /=350° в течение 24 час
1=250" „ ., 48 .,
затем увлажнялся и выдерживался
и герметически закрытом сосуде
57 cvroK . .
4.9
4.6
ll>,*
373
378
337
339
L\3
0,7
1.»
-1.9
- 3
391
421
564
547
738
ЗВ5
Пепыгывался после запаривания . . -.6
В лаборатории в течение 31 час. . . ь.2
Высушивался при t — 10OJ до посто-,
I «итого веса ' —0,6
То же, при <--=15(Г —1,2
t--=2№" . . . —1,9
f 250' -'2,3
771
801)
9li9
1070
1155
1168
232
ьпажиосшь. %
Рис 113. Зав1ют<оат)1рочноат1 образцов на сжхпт/е от ж влажнос/т/:
1, П—cepim опытов (см. табл. 69)
прочности на сжатие, чем при испытании таких же образцов после
запаривания. Причина этого явления не исследована. По данным
Дементьева, падение прочности силикатного кирпича начинается при
температуре нафевания выше 400°. Был произведен следующий опыт. Из
дезинтефированной смеси с удельной поверхностью песка 598 слг/г и
активностью 12,4% СаО готовили образцы с объемным весом 1,8 г/см .
Формовочная влажность смеси составляла 7%. Запаривали образцы 8
час. под давлением 10 ати подъем и спуск давления пара производили
по 1 час. Три образца после 24-часового выдерживания в лаборатории
испытывали на сжатие. Остальные 24 образца были взвешены и в
металлическом сосуде помещены в муфельную печь. Температуру
последней поднимали в течение 10 мин. до 150° и образцы выдерживали в
течение 4 час. Затем три образца вынимали, взвешивали в горячем
состоянии и испытывали. Далее, в течение 10 мин. поднимали
температуру до 250° и выдерживали образцы также в течение 4 час. После этого
еще не остывшие образцы взвешивали и испытывали на сжатие. Нафев
печи производили через каждые 100° до /=850°. Результаты опыта
приведены в табл. 70.
При активности смеси 12,4% СаО содержание Са(ОН)2 составляло
12.4.(74,10 : 56,08)= 16.4%. Так в образцах, нафетых до t= 105°,
находилось 4% Н20, связанной с гашеной известью.
233
Таблица 70'
мпература
пгргвамия
образца,
град.
20
150
250
ало
450
500
050
750
850
Влажность
обрата в % от
веса сухого
вещества
3,27
—1.93
—2,61
—3,05
—3,26
3 55
- -з'У
- 4,46
4,48
Предел прочности
при сжатии,
кг/см2
485
895
1035
1113
935
910
790
788
146
Относительная
прочность на
сжатие, °/с
100
185
213
230
193
188
163
162
30
При нагревании до / = 750° и 850° вес образца уменьшился более чем на
4% (см. табл. 70). Это показывает, что примеси в песке и извести не
выделились при температуре высушивания образца (105°), а испарились
лишь при более высоких температурах. Можно предположить, что
здесь присутствует СОг, связанный с известью в виде карбоната или
примеси песка и извести, содеркащий прочно связанную воду, которая
не выделялась при определении веса сухого вещества.
Прочность силикальцитного образца при нагревании да / =350 —
400° возрастает более чем на 200%, в дальнейшем прочность начинает
падать и при t = 750° она составляет 162% от первоначальной. Затем
при t = 850° прочность резко падает. Эти опыты показывают, что сили-
кальцитные материалы с гомогенной структурой являются
огнестойкими. Заметим, что при / = 650° белый цвет образцов переходил в
розовый и сохранялся таким при дальнейшем нагревании до t=850°.
Процесс карбонизации извести под действием С02 воздуха,,
происходящий в силикальцитных изделиях, вызывает изменения в структуре
новообразования. Bessey [261] приводит данные, характеризующие
влияние процесса карбонизации на прочность изделий (табл. 71).
По мнению Bessey, при карбонизации известково-песчаных
изделий в новообразовании возникает карбонат кальция и гидрогель. Из
табл. 71 видно, что карбонизация особенно способствует повышению
сопротивления при растяжении. Henglein [51] отмечает, что
карбонизация силикатного кирпича сопровождается повышением его прочности
на 10 — 20%. Хавкин [262] указывает, что 15-суточное выдерживание
силикатного кирпича на воздухе дает в среднем 10% прироста
прочности. Это он объясняет процессом карбонизации и уменьшением
влажности в кирпиче. Krieger [263] находит, что если сырец силикатного
кирпича карбонизировался до запаривания, то его прочность и по-
234
Таблица71
Выдерживание образца при
/ = 20° н 50%-ной относительной
влажности воздуха
Предел
прочности
при
сжатии, кг/см3
Предел
прочности
при
растяжении,
кг/см2
Количество
СаО в
образце,
%
Кол и-
чество
зированной СаО
в
образце, %
28 суток в свободной от СОг I !
атмосфере 395 | .49.9 \ 6,3 0,4
28 суток I! атмосфере С'.Ог ■ . -I'M '. 50,0 . 6,3 4,6
3 мое. к снободной от С02
атмосфере ....... 398 48,4 : 6,3 0,4
3 мее. в атмосфере СОг . . . *>01 72,6 6,3 6,3
годоустойчивость ниже, чем у кирпича, запаренного непосредственно
после формования.
Мы произвели опыт искусственной карбонизации крупных
цилиндрических образцов диаметром 80 мм. Они помещались в вакуумный
эксикатор, в который из аппарата Киппа направлялась промытая водой
и высушенная струя С02. До закрытия крышки эксикатора воздух
выпускался, и образцы оставались под воздействием С02. На дне
эксикатора находилась вода. Способность образцов, выдержанных после
запаривания в течение 4 час. в помещении лаборатории, абсорбировать
С02 была высока в первые 2 часа и прекратилась лишь на третьи сутки,
после чего испытание было прервано. Вначале образцы впитывали С02
быстрее, чем они получали его из аппарата Киппа, и в эксикаторе
образовалось пониженное давление. После 24-часового пребывания в
эксикаторе совершенно высушенные образцы и образцы, насыщенные в
вакууме водой, вообще не абсорбировали С02. Оба результата
оказались неожиданными. Как мы выше отметили, мелкие порошки из
силикальцита, имея значительную поверхность частиц, быстро
карбонизируются под действием С02. Известь в высушенном состоянии в
отношении абсорбирования С02 инертна. Аналогично ведет себя натронная
известь (реагент абсорбирования С02), которая не реагирует с С02 в
сухом виде. Результаты опытов даются в табл. 72.
Как видно из табл.-72, искусственная карбонизация значительно
повышает прочность образцов. При этом немного возрастает и
влажность. Если высушить образцы до первоначальной влажности, их
прочность увеличится. Такой рост прочности происходит вследствие
уплотнения структуры новообразования под действием С02. В образце
I в результате карбонизации 6% СаО возникло 10.7% СаСОз, и вес
образца увеличился на 4,7%. У образца II вес повысился на 3,1%. При
содержании новообразования в образце I приближенно за 30% и в
образце II за 25%
235
Таблица 72
Х.]рактср|ц-||1ка образца
и испытании
1
_ № образца
11
У;и.'и.и.1Я ноперхмость песка в смеси, !
i-.if-V.' I -1-Ю
AiiMiiiiiocTb смеси, % CaO . . . \ 14
Объемный нос сухого вещества об-
pu.tiin. ,7c.H'J 1 1,8
Влажность образна до карбониза- j
шш. ",. j 4,5
Карбонизированный образен содер- j
жиг (от начального веса сухого ве- '
теста), % СаО ; 8
То -ке. '..аСОз I 10,7
В.плность образна при испыта- !
■мн. % | 1,8
Upc им прочности при сжатии образ- |
IM до карбонизации, кг/см2 . . . ! 373
Предел прочности при сжатии образ- }
il.i посте карбонизации, кг/см2 . . \ 513
Прирост прочности на сжатие, % . .1 38
210
7
2(56
2J1
У
,8
,4
л
,6
111
340
14
KS
1,5
8
10,7
4,5
373
530
4J
IV
210
7
1.8
1.4
3
7,1
1,4
26(>
315
18
объемный вес новообразования должен соответственно возрасти на
15,7 и на 12,4%. Следовательно, при карбонизации происходит
значительное уплотнение новообразования. При 100%-ной карбонизации
образцов объемный вес новообразования увеличился бы
соответственно на 36,6 и 22%. Повышение прочности и других физико-технических
показателей образцов показывает, что возникающие при карбонизации
новые молекулярные связи прочнее, чем существовавшие ранее. При
контроле за силикальцитными изделиями в эксплуатационных
условиях было замечено, что морозостойкость изделий при длительном их
выдерживании на воздухе заметно возрастает.
Наблюдения сотрудника Опытного завода инж. Эскуссона
показали, что после двух—трехлетней эксплуатации жилых силикальцитных
домов карбонизация распространилась в пеносиликальцитный слой
стен объемным весом 900 — 1000 кг/м3 на глубину 5 — 7 см. а в виб-
рированный силикальцитный слой объемным весом 1650 кг\мь на
глубину I — 3 см. В первом случае полностью карбонизированным
оказался слой на глубине 1 — 3 см, а во втором — на глубине 1 — 2 см от
поверхности. Распространение карбонизации зависит от плотности
изделий. Карбонизация силикальцитных образцов сопровождается
увеличением влажности, что происходит в соответствии с формулой
СаСОНЬ + С02 = СаСОз + Н20.
Влияние карбонизации на прочность сырца подтверждено
следующим опытом. Из дезинтегрированной известково-песчаной
236
смеси с удельной поверхностью песка 747 см./г, активностью 12,2%
СаО и формовочной влажностью 7% были изготовлены образцы объ-
О
to
с.
ж
•U ■
£t-
ии, су
Длите
(3
.
19
!
■з
я
S
_ к
1 7
1 >'
1,9
1,7
,,
ЕС
(it
Ш
Si
75
100
75
100
75
100
75
100
*Ш
Шё
5" " "■-
52 = Е^
й " § S -
mil
5,3
5,3
Ш
13,4_
5,з
5,3 >
13/1
13,1
ё||
?'=^
№
MIS
85
83
130
146
83
S4
160
107
Таблица 73
е!Ёз£
If I "
^ _ S •»£
III 1 II
540
540
830
830
540
540
6
о *
U щ
С* CJ 2
6,9
0,3
6.9
7
7,4
830 —
830
0,9
емным весом 1,7 и 1,9 г/сл/. Известь бралась свежегашеная. Содерка-
ние СОг составляло 0,3 %. Незапаренные образцы помещали в
эксикаторы, в которых поддерживали относительную влажность 75 и 100%.
Эксикаторы заполнялись С02 из баллона три раза в сутки. Результаты
опыта даны в табл. 73. Рассматривая образцы после испытания на
сжатие, можно было видеть большое различие в структуре
карбонизированных областей. Средняя часть образца дробилась легче, чем
поверхностная. Прочность карбонизированных образцов при объемном весе
1,7 г/'см составляет около 16% прочности запаренных образцов, а при
объемном весе 1,9 г/см' — в среднем 18%. Можно полагать, что
возникающие при карбонизации структурные связи усиливают связи,
получаемые при запаривании. Следовательно, при карбонизации у образцов,
запаренных при небольшом давлении и продолжительности,
относительное повышение прочности больше, чем у образцов, запаренных при
большом давлении и большой продолжительности.
4.9 Зависимость прочности смликальцитных изделий от состава
смесей, плотности сырца, температуры и длительности
запаривания.
Многие исследователи отмечают зависимость предела прочности
при сжатии силикатного кирпича от величины давления пара и
длительности запаривания. Leduc и de la Roche [264]
237
пытались доказать, что длительное запаривание придает
силикатному кирпичу большую прочность. Van Hardenbrock [229] рекомендовал
Таблица 74
Режим
запаривания
< Хшокрагмос
запаривание:
') ч:к. п|ш 8 чти . . .
Двухкратное уаиарппа-
ине:
но 9 чае. при 8 ати . .
Трехкратное
запаривание:
но 9 час. при 8 ати . .
С.нлик.тш
t кирпич
заво»а Л.
Средний предел прочности
ПрН OKJtllU, /vV/CW2
иеув ii)>K
ионный
1
i
ITS
■ 200
! 208
yitl
i
i
i
i
i
i
"
ежненный
210
204
Силикатный к
1рпич занода В.
Средний предел
при сжатии
неуплаж-
ненный
155
152
181
j
ПРОЧНОСТИ
увлажненной
149
ПН
увлажнять кирпич по выходе из автоклава и вторично запаривать. Для
определения, в какой степени повторное запаривание влияет на
прочность кирпича, производились опыты на разных заводах, результаты
которых приведены в табл. 74.
Из данных табл. 74 видно, что повторное запаривание в небольшой
мере увеличивает прочность изделии. Увлажнение кирпича перед
повторным запариванием не повышает его прочности.
Leduc прессовал обычную силикатную смесь при различной
формовочной влажности и запаривал образцы при давлении 4,6,8, 10 ати
в течение 4,6,8 и 10 час {Рис 1 14).
Ippach [177] исследовал зависимости прочности известковопесча-
ных образцов от величины давления пара и продолжительности
запаривания. Образцы, изготовленные из 50 в. ч. молотого кварца,
пропущенного через сито с 10 000 отв/см2, и 50 в. ч. гашеной извести,
запаривали при давлении от 1 до 16 ати от нескольких часов до 6 суток
(Рис 115). Прочность образцов с увеличением продолжительности
запаривания возрастала и достигала своего максимума, затем начинала
падать. Максимум прочности наступал тем быстрее, чем выше
температура запаривания. Gunzelmann [230] считает, что наивысшее
значение прочности известково-песчаных изделий зависит не столько от
давления пара, сколько от длительности запаривания. Он использовал
для смесей один и тот же песок, по просеивал его через различные сита.
Образцы формовали под давлением 150 kW. Janos[231] находит, что
запаривание образцов при давлении пара 15 ати дает меньшие
прочности, чем при 10 ати. Примерно аналогичные
238
да в л ен и е
250
прессе, кг / см''
-
_
—
-
_
_
-/
*■
1 1
i
1-
и
1*
- 1
500
-
.
г
t _
>
/-
>]
t
f
h
-
$
—
^._
2 4 I b W ? 4 8 6 Ю
2 4 8 б 10
Дгттепоностьзапоривания, час.
Рис 114. Заа/атюа)1Ь)1рочшют1офш11Овапрез^тшзшкр11ват0111форл1Овсчшзгод\жпет1я(по
Leduc'yj
« t t № 17 M 11 W Л? ft 'M
Рис 115. Зависимость прочности образцов на сжатие от продолжительности и температуры
запаривания
239
результаты были получены у РоЫ'а [237], который производил
запаривание при давлениях 8, 16 и 21 ати. Советский ученый Бутт [265]
изучил влияние различных добавок в зависимости от режима
запаривания и нашел, что с повышением давления пара прочность образцов
из известково-иесчаных смесей без добавок значительно возрастает. У
образцов, содержащих добавки, прочность повышается меньше. С
увеличением давления пара с 12 до 14 ати прочность образцов
повышается незначительно. Примерно к тем же результатам пришел Кржемин-
ский [266, 267]. Хавкин находит, что прочность и морозостойкость
глиняного автоклавного кирпича мало изменяются при изменении
твердения под давлением 8 —12 ати в течение 2 — 8 час.
Влияние температуры на физико-химические свойства известково-
песчаных смесей исследовали также Будников, Матвеев и Юрчик.
Образцы запаривались в течение 4 час. под давлением 1 — 15 ати.
Увеличение давления до 15 апш при запаривании образцов из извести, не
содержащей примесей, связано с ростом сопротивления образцов на
растяжение. Аналогичные результаты были получены в опытах,
произведенных в цехе силикатного кирпича завода «Кварц».
Влияние дисперсности массы и температуры гидротермальной
обработки на процесс формования и свойства силикатного материала
изучали Будников и Петровых. Опыты производились с образцами
размером 1,41 х 1,41 х 1,41 см при температуре запаривания 100, 125,
150, 175, 200 и 225°. Удельная поверхность песка варьировалась в
пределах 410 — 5000 см2/г, а активность смеси — 4.7 — 39% СаО.
Образцы формовались под давлением 200 и 400 кг/см. Результаты в общем
совпали с результатами аналогичных, произведенных нами опытов,
рассмотренных ниже.
Исследования, проведенные в области образования структуры,
позволяют прочность известково-песчаных изделий выразить функцией
/?=/(u. P-Y). (36)
где:
R—прочность известково-песчаного изделия:
о—автоклавный режим (температура, продолжительность подъема,
вьщержки и спуска давления пара);
Р— свойства смеси (дисперсность извести и песка, взаимное
соотношение их количеств, активность их поверхностей.
гомогенность смеси и т. п.);
у— структура и плотность отформованного сырца.
При различных значениях б, в, г величина R изменяется от 0 до
определенного максимума. Чтобы выяснить характер этой функции,
нами в 1953 г. были выполнены опыты. Образцы изготовлялись из
дезинтегрированных смесей, что позволило избежать влияния на
результат опытов неравномерного перемеши-
240
вания смесей. Для получения различной дисперсности смеси
изменялось число оборотов корзин дезинтегратора. С целью изучения
влияния плотности формованного сырца на предел прочности при сжатии
все образцы изготовлялись объемным весом 1,6 и 1,9 г/см .
Дисперсность смесей принималась от 150 до 2 000 слг/г с ростом удельной
поверхности отдельных смесей приближенно по геометрической
прогрессии со знаменателем 2.
В результате опытов для прессованных силикальцитных изделий
была установлена зависимость между удельной поверхностью песка и
оптимальным количеством извести, при которой изделия приобретают
максимальную прочность. При помощи этой зависимости выбиралось
содержание извести для основных составов смесей. Такая зависимость
определялась по результатам запаривания образцов в промышленном
автоклаве в течение 8 час под давлением пара 8 — 10 ати. Но
являлось ли найденное количество извести оптимальным и при других
режимах запаривания? Для выяснения этого вопроса смеси готовили с
содержанием извести на 25% больше и на 25% меньше установленного
оптимального количества. Их формовали при оптимальной влажности,
определяемой по описываемой в гл. VI методике. Образцы запаривали
при режимах, охватывающих небольшим числом опытов широкий
предел значения параметров. Продолжительность запаривания равнялась 2,
4, 8. 15 и 50 час Давление пара выбирали с расчетом выяснения
малоизученных и применяемых в производстве значений: 0 ати (97 — 99°),
2 ати (133°), 6 ати (164°), 10 ати (183°), 16 апш (203°) и 25 апш
(225°). Продолжительностью запаривания считалось время, в течение
которого изделия находились в автоклаве под максимальной
температурой. Подъем и спуск давления пара производились с равной
скоростью: повышение температуры со скоростью 1°, снижение — со
скоростью 2° в минуту. Опыты показали, что при таких скоростях даже
образцы из смесей высокой дисперсности и активности с объемным весом
1,9 г1ся? после автоклавной обработки не имели дефектов. При
запаривании под давлением 16 и 25 ати в течение 2 час образцы достигали
максимальной прочности, поэтому их испытывали и после
получасового запаривания.
Приготовление смеси заданной дисперсности зависело от числа
оборотов корзин дезинтегратора, которые изменялись лишь по
ступеням установленных электродвигателей. Некоторые отклонения
имелись и в содержании СаО в смеси, зависящие от неточности
дозирования извести и песка. Заданные и фактические составы смесей-образцов
приведены в табл. 75. Смеси хранили в герметически закрытых сосудах
при влажности 0%. -30% смеси оставляли для дополнительных опытов.
Песок имел следующий состав: БЮг — 96%. R2O3 — 2,8%, СаО —
0,3%; MgO — 1 — 0,1%; потери при прокаливании —
=: С. х
X X :=: — S < < S ~ —
Условное обознлчение смеси
«о
о
о
о
сг
со
-*J
>—»
N3
00
со
ю
00
~
кз
.*.
0О
к->
о
о
кз
СП
СО
КЗ
СП
КЗ
КЗ
ел
OJ
со
со
to
со
со
СП
КЗ
о
о
ю
t—t
OJ
to
кз
00
CO
КЗ
Сл
ГО
о
о
Сл
00
•—
о
сл
4^
'""*
кз
Г-.
0О
OJ
о
о
о
кз
о
СП
СП
сл
to
КЗ
ее
.*.
КЗ
Си
ё
о
_
СП
СП
СО
*-
С!>
КЗ
'""*
00
«—
to
t-o
СИ
о
СЗ
„
КЗ
сл
кз
00
—
со
СП
оо
к-*
*•
to
со
8
СО
со
СО
СЛ
*—»
КЗ
КЗ
00
КЗ
к-*
СП
КЗ
со
о
с;
t—»
со
.*.
СО
,—
•f-
-л
,—
СЛ
СО
о
о
00
со
СО
со
КЗ
00
—'
to
t-*
со
СП
1—,
СЛ
о
~~>
СЛ
»—
СО
о
-J
СЛ
-~
КЗ
to
"to
1—к
СЛ
сэ
СП
>—»
СО
►S*
о
Ю
to
ю
00
КЗ
>—»
сл |
^ 1
*~ 1
СЛ
«—
W
СП
**
СП
СП
to
СП
Г-*
удельная поверх-
актишюсть смеси.
* СаО
удельная
поверхность, е-и'/г
активность, % СаО
извести
чистой Са(ОНЬ
ы
t
Щ
£j
"
3©
,,и.
35
?R
S£
сг
-с
*
3
1
-J СП -4 ^1 ■-■
— _сп •— to —
tO ">— "-4 СП
КЗ КЗ 00
СП
to
63,5
СП
00
00
75,8
сп
"-4
5"
79,9
-4
СО
СЛ
79,7
00
Со Со Со Ю Со ГО _^— го^н-* »—
со ^ То "4* *со "ctj "to 1о "со "со
о
Ю Ю W W КЗ СО W СО Ш СО _СС СО Со
*tO О) Ъ Ю Ю '*4 СО Со Ъэ О» С7Э С7> "---J
СП СП С71 СЛ ^СХ1 ^ ^ ^ ^ ^ Д». -£- ■£»
ю Ъ "^ Ъ к) '-si То со w оо b b сл
Ю ОО 00 ОО
сл
KJ
СО
,**
со
to
ю
00
-1
Ю 1
со
ю >
в извести
*"' ГХ *~* Иоверхш'сть песка п 1 о
—— to ю ч
смеси, с.и5
— СО Ю '-' 4* W ]ч) *> Со NO ОЭ Ся СО
СЛ "V* СП Ьо "сП То lo "-1 О* — С:
СЛ 0OCTJ " W ^ N0 Ю —* •— ГО ГО СО
слюоео^осл — tocooocjico —
-{->£»^-^CO^O^O^-*^-•^—' — СО •*- С»
•— ОО |—* СП О» »-* СЛ СП СЛ СП СЮ СП ТО
СЛ О О О) ^ ИЗ "'l ^ О" О' Ч -Ч ^
Содержание CjO нл I к*
поверхности песк.к ^
ибъемимй зес 1.6 /V.t*3 £ £"jx
i Зд£
i J 5 3
■ ? >. ■-
^ л.
объемный вес U» * fu'. <-»;=* у
Ifrz
242
0,2%; химический состав гидратной извести состоял из СаО — 67%,
R203 — 2,8%, MgO — 4.5%. растворимой Si02 — 1%. нерастворимой
SiC>2 — 1,1%; потери при прокаливании — 23,5%),
Для формования образцов брали требуемое количество смеси и
тщательно перемешивали ее с предусмотренным оптимальным
количеством воды на резиновом основании при помощи стальной кельмы.
Образцы готовили цилиндрической формы диаметром и высотой 42,2
мм. Образцы из смесей с высокой удельной поверхностью и
активностью формовали медленно и равномерно, чтобы удалить из смеси
воздух, некоторые смеси формовали до 5 мин. Если воздух не успевал
выйти из пор смеси, то при выдавливании образца из формы на его
поверхности образовывались трещины. Все смеси допускали формование
образцов с объемным весом 1,6 г/см при максимальной скорости
движения поршня гидравлического пресса 0,11 см/сек. Средние давления
при формовании из числа максимальных приведены в табл. 75.
Выдерживание образцов в течение 24 час. в помещении с влажным
воздухом позволило накапливать образцы одной партии и
одновременно их запаривать. Запаривались они в лабораторном автоклаве,
оборудованном автоматическим регулированием заданного процесса
термообработки. Наши предыдущие опыты показали, что прочность
образцов, хранившихся перед запариванием в течение нескольких суток в
помещении с влажным воздухом, и прочность сравнительных
образцов, запаренных непосредственно после формования, равны. Именно
это обстоятельство позволило запаривать образцы в одинаковых
условиях. После снижения давления до 0 сипи образцы вынимали из
автоклава и сутки хранили в лаборатории, а затем взвешивали и
испытывали па сжатие.
Предел прочности при сжатии вычисляли по данным испытаний
трех одинаково изготовленных образцов одной партии следующим
способом.
1) Если отношение разности абсолютных значений отклонений
(взятых относительно медианы) к среднему значению абсолютных
отклонений меньше 0,2 (20%) и если среднее значение отклонений
меньше 10% от значения медианы, то пределом прочности при сжатии
считалось среднее арифметическое значение прочностей на сжатие трех
образцов. Например: прочность на сжатие образцов 400, 410 и 419
кг/слГ; медиана 410; абсолютные значения отклонений 10 и 9, их
среднее значение 9,5; абсолютное значение их разницы 10 — 9 = 1; 1 : 9,5 <
0,2. Также 9,5 < 0,1 «410. Поэтому результат есть среднее
арифметическое и равен 409,7 кг/см2.
2) Если отношение разности абсолютных значений отклонений к
среднему значению абсолютных отклонений больше 0,2, то за предел
прочности при сжатии образцов принималось
Режим запаривания
243
Таблица 76
s: г ^ Z*
2" ?'
,' О CJ О
.°чо х
Лог —
2
97°
(0 о/ии
1
8
), час.
i
50
2
133° (2 ати
1 !
! 4 | 8
1 !
), час.
_
15 1
50
II
III
IV
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
XIII
3
10
6
26
7
34
10
37
16
58
I
1
3
2
4
2
7
3
8
3
9
1
4
4
2
8
з
11
3
12
1
4
-
£
■)
8
3
13
1
15
1
14
5
23
8
34
10
38
17
62
4
16
fi
21
8
32
12
46
13
52
20
72
о
18
0
21
9
34
10
36
22
74
26
80
28
107
4
14
4
15
4
17
38
10
42
J6
66
24
84
25
90
58
208
60
235
72
267
2
6
2
V
JL
7
4
16
4-
18
5
23
7
30
П_
40
12
41
24
88
27
93
30
114
10
4
12
6
26
8
32
9
37
Х1
52
22
72
22
81
52
195
59
202
62_
211
4
14
5
18
6
20
12
45
13
55
16
62
j>6
98
42
128
43
189
90
2*8
100
273
102
300
И) — 25 _— I 34_ j 109 156 ; 430
31 "Г 100 — ! 124 | 222 i 329 408 j 608
I
Примечание. В числителе приводятся данные для образгрв с объемным весом 1,6 га?, в
знаменателе —с объемным весом 1,9 г/а?.
7
20
21
8
24
J6
70
20
88
?L
92
_35
128
65
J*
84
29
58
21
61
60
131
_44
163
45
169
86
218
103
264 j 296
76
277
136
326
150
371
113
332
283
541
307
553
150 ; 164
391 j. 442
244
Продолжение табл. 76
161° i'i amu), час.
183° (10 опии, час.
>» о = г
]
11
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
Л
XI
XII
XIII
! '*>
! s
! "31
\.1L
! **
! К)
~34
22
105
зо
109
.40
из"
59
181
8S
21)8
91
295
175
■165
183
565
2J8_
602
2S1
(302
•1
■
' 14
I 36
К)
■12
17
-11
28
ГоТ
34
1 т
' 3'
127
79
243
124
130
134
467
302
620
Hi
i/4
295
'86
307
792
1 к
1
•11
. 92
1
! 2°'
' 71
1
1
i 23
J 66
| 53
1 238
51
: 2Ш
[ 50
246
i
150
617
221
590
221
614
501
829
528
818
470
818
516
854
15
1
; 83
168
7->
175
41
136
177
412
i ill
| 381
121
] 393
!
270
651
332
848
332
700
560
860
614
1020
553
921
602
1051)
50
6S
188
135
319
117
387
233
553
307
688
356
811
405
860
553
9J9
602
1014
608
1020
762
1278
6?6
1216
657
1259
: 2
1
1 15
| 53
i
! 9
52
5
44
49
258
36
265
72
319
111
467
197
620
258
555
418
870
381
927
510
'J 16
1
491
1001
i
!
! *!_
! 106
15
•• 90
1 10
17S
! 98
| 405
123
418
184
•191
258
645
344
799
369
774
518
920
602
1003 ;
682
1161
614
1057
8
1
1
! 52
181
68
2-H
1 M
233
181
4»7
307
553
3.3
657
336
733
491
"909
614
995
538
995
653
11(17
891
1210 |
i
614 !
1179 |
! 15
i 53
! 197
1
1
' 92
! 28 i
118
307
23!
491
3ll_
614
356
737
369
749
541
921
663
1106
577
1081
737 :
1431
10 Ю
1290
614
1204
: 5(J
! _s«
181
i
84
233
99
307
179
504
319
-
688
381
768
393
774
559
958
663
1210
577
1057
717
1394
1032
1382
676
1357
245
Продолжение табл. 76
ш
203° (И) шли), час.
0.5
i 15 i 50
0,5
20 34 ! 39
19 • 18 ! 18 I 20
81 172 ' 7ь 184 ! 172 : fti
16 ' 39 |j)8 66 | 7) ' 25
8 1 170 j '^03 246 ' 210 99
90
28
225° (25 amu), час.
2 | 4 j 8 ,,15 | 50
i i l
_A6_ ' J>0_ I 27 ! 20
|(p I I»! ! 108 |"«Г1 98
49
64 ; .|з ! 42
147 ' 192 '■ 233 ' it.4 J ЦТ
35
III
VII
VIII
IX
M
XII
XIII
12 22 j 71 91
V, ' 181 ' 216 ■ 270
8t
I-
13 ' № , Ы | 71
295 ! 160 | 1П j 246 ; ^(> I -M
IV I
I
Kl ; Ш 181 184 i 172
•".19 MS 387 375 ' 479
102 • 233 246 I 216 ■ 283
5fi
233
88
369 ' r01 510
112 258 307
118 | t-11 627
528 ; 577 | 319
.319 ■ 369 JfO_
639 , 73! ; 407
90 i 12," l* : J2'^
332 I J36 ! 4Л i йб!
I ' ;
I OS) ■ 233 ~W j I21
365) j 448~ ^ \ "">'
i i |
160 j 214 !^°J. |.2Ы
US , 577 I i>27 • oyb
221 307 ■' 319 i 807 ! 344 ! 1 17 I 209 i 25)5 ■ ^ ' 'Л5
663
III
60
971
713
111
611
?032
501
246
848
356
10.',2
! 528 ■ 676 | 657
; 307 430 • II2_
; 063 805 ' 795)
i
1 319 | 4'И '. 528
i 082 I 823 ' 818
I : :
1 l.V) , 45% 167 , 491 j 528 ^46
■ 934 954 915 , (jS>5 ! №20 ' 83э
1 j !
'■ I'll 61-I OoJ ] 088 : 68S 577
1020 Ь36, 1)61 ! 1339) 1839 1284
590 j 75)9 ,348 j 971 I 958 854
1069 i 128-1 ] 1413 ! 1659 j 1695 1413
! 559 ; 553 , 5ll_
' II24! 1II21 1081
565 j G27 ! 442
1351j1358 I 1216
479 j 602 i I'D!) ! no/
J295 j j05 ii.la ii79
618 ' 823 j fDO ' У-»"
307 491 ; ,50_4 j .^°4
682 ! 848 |(080:1050
_393 j_|42 j_£>0 ;_Ц6
745 j"89i"i b7! j 94U
448 608 ; 657 | JS08
811 1093; 1155 Г278
_547 ! 749 J 835 , _7S6
1020 j 1-402 i 1490; N6&, 1394
64
157
74
25)5
JJ6
381 i
221 I
JFll
J72 j
504 i
j?83
792
381
995
I
I
258 j
786
I
418
1057
676
467 54_[
897 ! 1143
№ j 602
П791 1198
1106
Q()
"ш"
_66_
2i.9
109
307
181
362
160
314
258
442
307
541
221
393
344
541
418
602
270
491
246
среднее арифметическое значение двух близких значений прочно-
стей при условии, что разница значений прочности третьего образца и
среднего арифметического не превышает 10%. Например, прочность на
сжатие образцов — 400, 410, 430 кг/см2; среднее абсолютное значение
отклонений от медианы — 15; разница—10; отношение— 10:15>0,2.
Прочность на сжатие — (400 + 410) : 2-405 кг/см. так как (430 — 405) :
405<10%.
3) Если указанная в предыдущем пункте разница прочности
превышала 10%, выясняли причину этого и при необходимости
производили контрольный опыт.
Прочности образцов одной партии мало отличались друг от друга,
поэтому объем контрольных опытов составлял лишь 10%. После
испытаний каждых трех образцов одной партии на сжатие из кусков
образцов брали пробы, которые взвешивали и высушивали в течение суток в
термостате при t = 105°. Затем вычисляли влажность образцов в
момент испытания их на сжатие. Высушенные куски образцов
завертывали в крафт-бумагу. регистрировали и помещали в герметически
закрытый сосуд, в котором находилась смесь натронной извести и
хлористого кальция, предохраняющая образцы от воздействия С02 и влажности.
Куски использовали для химических анализов, оптических и электрон-
номикроскопических наблюдений.
Прочность образцов на сжатие в зависимости от
продолжительности запаривания и величины давления пара (температуры) приведена в
табл. 76 и на Рис. 116 (подпись см. на стр. 250).
4.10 Расчет прочности изделий по показателям смесей, плотности
сырца и режиму запаривания.
Производственная практика и данные исследований, проведенных
Опытным заводом, показывают, что прочность на сжатие изделий из
дезинтегрированных смесей можно рассчитать с достаточной степенью
точности по формуле
К - / f i, a. .'. t. -,, (37)
где R — прочность ил сжато, кг/см2;
Y — объемный вес изделия, г/см3;
а — актитюгп. смеем (в весовых процентах СаО от сухой
смеси);
е — удельная поверхность песка, см2/г;
t — температура запаривания, град.;
т —- продолжительность запаривания, час.
Как известно, давление насыщенного водяного пара и температура
находятся в определенной взаимной связи и поэтому в формуле (37)
температуру можно заменить давлением.
X' 1.9 г/см'
24 8 15
Яродсгтительноппь запарибоиия, чес. Продолжительность запаривает, чаа.
&0
200
ISO
IDS
SO
it 8 Я
/ЪЯ'отиттность запарибоиия, час. Прсдолкиъглшппт, запаривания час
248
у-'Кб г/см3
: 4 t Ч>
Предокi/^e/ii--!i\-!h -
5П
;'-:w/'Awi:o. час.
у 19C/C.V3
It в IS SI)
Продоптттнисть зопариваж, час,.
ПРО
ш
9DE
.ДО
"РЕ
:00
«Ж
Ж
А _
и
i
Y'/.6e/CMJ
— f
ж,
Y
1
—%.
I
щ.
да 4
J
Д
Продолжительность запоридония. час
2 4W 15 50
ПродплжищрцьнРть зопаоиОачия. час
249
§)
Х*1бг/ы°
il2?4tS №
Щ)адопммг.( .^.v.: и» шаридания, час. Прайтяг-рпж'гт шщшРин^
1[!Ш !5
Ржйа- .*-у 'erhKCWh звпсоивотя, чос. Продолжительность зопарибания, "ас*
250
Рис. 116. Зав1ют1оапьпрсчшют1обрш110внасзюсаткотпро1ктж1апелыюат13шкр11ват1Я()ля
различных силикатцитных смесей, состави характеристика которыхприведены втабл. 75:
а—при температуре запаривания 97—99°. давлении Оати.
б—тоже, 133°, 2 опт
в -тоже, 164°, бати;
г—тоже, 183°, Юати;
д тоже, 203°, 16 опт;
е—тоже, 225°. 25ати
4.10.1 Зависимость между прочностью на сжатие и объемным весом сили-
кальцитных изделий
Нами было установлено, что между прочностью на сжатие и
объемным весом образцов из силикальцитной смеси существует линейная
зависимость. Примерно к тем же результатам привели исследования
РОСНИИМС [268, 269]. В соответствии с этим, имея прочность двух
образцов, изготовленных из одной смеси, но различных объемных
весов, можно найти прочность образцов, имеющих другие объемные
веса, изготовленных из той же смеси и запаренных при том же
автоклавном режиме. Было определено, что прямые линии, соответствующие
росту прочности образцов из различных смесей, пересекаются
примерно в одной точке, имеющей координаты г = 0,9 и R = — 300. И поэтому
зависимость прочности можно выразить формулой
R = Ч ' {Ri + 3'- h ~ 7,) (38)
' ' ^ Ь - 0.9
где R—прочность образца при объемном весе г. кг/см2;
Ri — прочность образца при объемном весе гй, кг/слг.
Зная прочность образца при одном объемном весе, можно по
формуле вычислить прочность другого образца при любом объемном весе.
Сравнение прочностей образцов, приведенных в табл. 76, с
прочностью, вычисленной по формуле (38), показало недостаточное
совпадение прочностей. Поэтому методом наименьших квадратов была
найдена новая точка пересечения прямых прочности и объемных весов.
Однако контрольные расчеты показали, что и в этом случае определенные
по формуле прочности при высоких давлениях пара значительно
отличались от фактических.
Зависимость между прочностью и объемным весом образцов,
позволяющая производить расчеты с достаточной для практических
целей точностью, была получена таким образом. Все прямые на
плоскости jjR нами определялись через угловой коэффициеьп К, зависящий
от R Зная коэффициент К и прочность изделий при определенном
объемном весе у, можно вычислить прочность изделий при любом другом
объемном весе. Средние арифметические значения углового
коэффициента К находим по следующим областям.
Первая область: 150<RI>9<200,200<RI>9<250- и т. д.
251
по 50 кг/см- до Ri -, ■-- 500 кг\см* и дальше каждая область по
100 кг/гм".
Угловые коэффициенты для каждой прямой находили по
формуле
К = /?',!' ~ R]r' (39)
i.t> 1.н '
где /?i «— прочность образца на сжатие при объемном весе
1.9 г tew*:
Ri,r,— прочность образца на сжатие при объемном весе
1.6 г/см\
Выяснилось, что зависимость К = f (Ri о) можно выразить с
достаточном точностью линейной зависимостью
К = 200 + 1,5 Я,,,. (40)
В общем виде применительно к формуле (39)
к _ Я ь_- R}*
ъ -w
Заменив К найденным значением (40), получим:
/?., = #,.,, + (200 + 1,5 /?w) (T. -1,9). (41)
Отсюда
1Я 1 Ь 1-5 ({, -1.9)
Прочность образца, имеющего объемный вес у, на основании
формулы (41) будет равна
/?т = tfi.o + (200 + 1.5 #,<>) (i -1,9). (43)
Переставив значение R\.g из формулы (42) в формулу (43)
поело некоторых преобразований, будем иметь:
R, = \Rb - С00 (и - 1,9)! ' + '"5 h "' '^ + 200 (-( - 1,9). (4*>
14 1.5 fti -•• 1,0)
Все значения пределов прочности образцов на сжатие,
приведенные в табл. 76, были пересчитаны при помощи линейной
интерполяции для объемного веса образцов 1,8 г/смя по формуле
D /?!,■! + 2 /?1,<, (45)
3
При объемном весе \( = 1,8 г/см5 формула (44) принимает вид:
/?, = |tf1(8 l 20| г h 1,П ('( ~ 1Л>) +200(Т - 1,9). (46>
Прочность силпкальцитных изделий различных объемных
весов, вычисленная по формуле (46), представлена на рис. 117
прямыми наклонными линиями. На оси абсцисс приведена прочность
252
Рис. 117. Зависимость прочности от объемного веса
образцов при у=1,8 г/см , на оси ординат — прочность образцов
искомого объемного веса. Прочности образцов (по данным табл. 76),
пересчитанных на объемный вес 1,8 г/см, по формуле (45), на Рис. 117
нанесены точками. Как видно, эти точки располагаются сравнительно
близко к прямым, соответствующим объемным весам 1,6 и 1,9 г/см .
Детальное изучение зависимости (46) показало, что результаты R\ 8
< 100 кг/см недостаточно точны, и поэтому для этих значений
формулой (46) пользоваться не рекомендуется.
4.10.2. Расчет прочности
4.10.2.1 Первый метод.
Вычислив прочность образцов по формуле (45) к объемному весу
1.8 г/см3, производят расчет относительной прочности на сжатие по
формуле
253
n _ «1л 100 (47)
01.8 — '
Kl,8max
где oi,8- относительная прочность на сжатие, %;
/?1,л — фактическая прочность на сжатие, кг/см2;
AVuik —максимальная прочность для данной смеси и
объемного исса 1,8 г/смл при различных автоклавных режимах.
Пи данным максимальных пределов прочности образцов на
сжатие, изготовленных из всех смесей, оказалось возможным
AVmij* приближенно выразить эмпирической формулой
Дм-лм = К ew (to i\ - 3), (48)
где а — активность смеси, % СаО;
Сс — удельная поверхность песка в смеси, г/см3;
К — численный коэффициент.
Удельную поверхность песка в смеси ес можно выразить так:
_ А- а (49)
ес -— tj
Л
где е — удельная поверхность песка, г/см2;
а — активность смеси, % СаО;
А — активность извести, % СаО.
Из формулы (48) следует:
rs Rlfimax
~ a*i* (In ес — 3) "
По этой формуле для всех смесей было найдено среднее
значение /(=35,2. Затем выяснилось, что относительная прочность
на сжатие а ив, определяемая формулой (47), при объемном весе
1,8 г/см3 в значительной степени зависит от удельной
поверхности песка. Поэтому был введен дополнительный коэффициент
К', связанный с удельной поверхностью песка,
a',,s = К' oli8. (50)
При этом коэффициент К' следует выбирать, чтобы величина
c'lg больше не зависела от показателей смеси. Такая
формула для вычисления значения К' получила вид:
Д" = _L_4 . С" >
1+•/<*) (i -11Ш;
Для функции f{e) наиболее точной зависимостью оказалась
/ (<■) —
J 1000
254
В соответствии с этим имеем
1.К
1.Ь
1
1.1
1 000
(1
1.Н
НИ)
I
J
(52)
По данным опытов была найдена относительная прочность на
сжатие оцв, а затем oYs- Оказалось, что у всех смесей o'i g при одинаковых
автоклавных режимах примерно постоянна. Средние значения о'| 8
одного и того же режима запаривания нанесены в виде отдельных точек
на график и затем соединены плавной кривой (Рис. 118). Для
определения ожидаемой прочности на сжатие известково-песчаных изделий из
дезинтегрированных смесей, если известны температура или давление
и продолжительность запаривания, активность смеси, удельная
поверхность песка и объемный вес сырца, можно составить график.
Из формулы (52), решая ее относительноyig получим:
Л + «J """N
'•» V/ ^ moo )
100
'!>-
„1.1
100 +
1 ооо
(53)
вл
т
[В ч.О э.8 (Л ?.? SX''$,£чс
мое "екие . а а и
!д 20
Ри. \ !18. Значения с jg Оля различных режимов запаривания
255
Рн..'. Il<). .S.i:»hch\i>>cti» G|>ct oy,, вычисленная по
форму.w (5.'i) для mvhoB разной удельной
попер \ поста (с)
Зависимость я1Я от п'1к изображена па рис. 119, где точки
одной удельном поверхности соединены плавной кривой.
Пользуясь этим графиком, можно с достаточной точностью найти
относительную прочность, а затем и прочность на сжатие.
Из формулы (47) следует:
,) cl.s ^l.Kmax (54 I
R™ = |0.)
Для определения Ri&na* чо формуле (48) составлен график (Рис. 120)
при активности гидратной извести 65% СаО. Точки, соответствующие
одинаковой активности смеси, соединены между собой. При извести
другой активности R^max определяется по формуле (48). Прочность на
сжатие образцов различных объемных весов следует находить по
формуле (46). Для упрощения расчетов составлен график (Рис 121).
Приведем пример расчета прочности образцов на сжатие. Нам
известны температура запаривания / = 183° (10 ати), продолжительность
запаривания / = 8 час, активность смеси а=14% СаО, удельная
поверхность песка е=1100 елг/г, объемный вес сухого вещества сырца у = 1,9
г/сл/3.
256
500 ЮНО 15011 2000
е-удельноя поверхность песна,смг/г
Рис. 120. Максимальные значения прочности на
сжатие образцов объемным весом 1,8 г\аФ
(/?lt,mas )п зависимости от удельной поверхности
песка для различной активности смеси (а)
На графике рис. 118 находим, что /—183° и
продолжительности запаривания 8 час. соответствует о', fi = 62,5%.
На графике рис. 119 по абсциссе о'1}.~-62,5% и удельной
поверхности е— I 100 см'-'/г находим ординату o1<s = 88%.
На графике рис. 120 по абсциссе с — 1100 см2/г и активности
смеси а = 14% CaO /?i.xmax = 960 кг/см2-
По формуле (54) вычисляем:
R\ s — - = 84b кг/см-.
им»
На графике рис- 121 по R^ = 845 кг/см2 и объемному весу н = 1,9
г/см' определяем прочность на сжатие R| 9 = 1020 кг/см2. При таких же
показателях опытным путем была получена прочность образца 995
кг/см2 (см. табл. 76).
Чтобы убедиться в точности рассмотренного метода расчета,
сравнивали расчетные прочности образцов, приведенных в табл. 76, с
фактическими, полученными опытным путем. Для образцов, прочность
которых при объемном весе 1,8 г/см3 была, 100 кг/см2, расчеты не
производились. Оказалось, что для всех смесей и режимов запаривания
среднее абсолютных значений относительных отклонений при объемном
весе 1,9 г/см3 равня-
257
а ш юоо /500 то
Рис. 121. Зависимость прочности образцов на
сжатие различных объемных весоп (R ) от
прочности образна объемного веса 1,8 г/см3
лось 13,8% и при 1,6 г/см3 — 22,1%. При автоклавных режимах
средней интенсивности (8 — 12 ати) фактические и расчетные прочности
имеют небольшие расхождения, тогда как при слабых (2 — 6 ати) и
очень сильных режимах запаривания (50 час. при 16 ати и 15 и 50 час.
при 25 ати) расхождения недопустимо велики. Данным методом
расчета можно пользоваться при удельной поверхности песка 100 — 2000
см/г, активности смесей 4 — 25% СаО и режима:; запаривания с
продолжительностью от 2 до 20 час. при давлениях пара 6 — 16 ати. При
этом плотность изделий должна находиться в пределах 1,5 — 2 г/см3.
Этот метод охватывает все виды плотных силикальцитных изделий.
Для расчета прочности ячеистых изделий существуют иные
закономерности (см. гл. VII и VITJ).
4.10.2.2 Второй метод.
В связи с тем, что первый метод расчета прочности образцов на
сжатие основан на обработке опытных данных, выведенные формулы
не отражают сущности процесса твердения.
Поэтому мы рассмотрели метод расчета прочности образца на
сжатие в связи с установленными закономерностями образования
структуры.
Мы видели, что во время автоклавного процесса зерна песка
сливаются вдоль поверхностей в монолит. Рассмотрим картину
258
слияния двух шаров (см. рис. 134). Величина сливающейся
поверхности при толщине склеивающего слоя h выражается
5 = тсЛ (d - h), (55)
где d — диаметр шаров.
Если бы зерна песка представляли собой шары диаметром,,
равным d, то удельная поверхность песка составляла бы
е = N «Р [см*/г,] (56 >
где N — число зерен б 1 г песка.
Оно, в свою очередь, равно
где тп —удельныii вес песка, г/он3.
По формулам (5С) и (57) находим
и — 6
7„ * (58)
и, введя d в формулу (57), получаем
д. = 7«„«» . (59)
3(> л
Примем толщину склеивающегося слоя зерен песка равной
толщине слои извести, образующегося на поверхности зерна при
распределении извести равномерным слоем по поверхности
зерен всего песка в смеси.
Тогда
1 ~~ 'loo ?7*~ ' (60)
где *(и — удельный вес извести, г/смъ;
а — активность смеси, % СаО.
При гексагональной упаковке каждое зерно песка имеет по
шесть точек соприкосновения с другими зернами. Следовательно,
величина всей площади соприкосновения зерен в 1 г песка
составит
LS = 6/Vtc/z (d — h). (61)
Подставим в формулу (61) указанные выше значения:
i:.S'= ^аеа Г— ' а) <62)
«00^1 Тп 100fH
При удельном весе песка f,, =2,65 г/см3 и известь Ти =2,2 г/с«*
получаем
Е S = 0,0053 «* (2,3 - 0,0045вЛ (63>
259
или
Я .V = к, еа (к* — ks а) , (64)
где A'l, /i'j. k.i — коэффициенты, приведенные в формуле (63).
Практически активность спликальцигных смесей изменяется з
размере до Ю1"'., при л'ом к2 почти в сто раз больше, чем /es. По-
этму площадь поверхности склеивающегося слоя можно считать
пропорциональной произведению удельной поверхности и
активности
SIS - кеа. (65)
С площадью склеивающегося слоя связана н прочность из-
вестково-несчаного изделия. Разделив произведение еа на
фактическую прочность изделия, получим коэффициент качества
склеивающейся области, по-видимому, характеризующий прочность
»<он области, т. е.
М = еа (66)
R
М— коэффициент качества склеиваемости зерен песка в сили-
кальцптиых пзлелиях, зависит от удельной поверхности песка в
смеси (с), от активности смеси (а), а также от режима
запаривания (/. т). Эго молено выразить функцией
М = f (e, a, t, ?). (67
\\.\ данных опытов получали произведение удельной
поверхности и активности смеси, этот результат делили на прочность
образцов, пересчитанную к объемному весу 1,8 г/см5:
найденные величины наносили точками на график, где на оси абсцисс
откладывала произведение сиу а на оси ординат ъ— Оказалось,
"1,8
чго при всех автоклавных режимах эти точки располагались
почти по прямой линии. Лишь при пропарнвании и при слабых
режимах запаривания (2 ати в течение 2 и 4 час.) точки не
лежали па одной прямой. Их отклонение указывало, что при
данных режимах запаривания не образовалось типичной структуры
силикальцита.
Почгому коэффициент качества выражаем формулой
М = Аеа + В (68)
или
а - ^еа __ (69)
Аеа -р В
где Л и В — параметры прямой линии на графике, на котором
отложены значения оси ординат.
Если приведенные соображения отвечают действительности»
то коэффициент, стоящий перед произведением еа, уточняющий
260
Таблица 77
* н i u
Ч о а я
о £ г з-
о х л -
»- rt к
15
■V)
2 с
Да
вление
пара
ппи 1 6 ими
(133°) ] (164°)
"о"
о
о
о
Ч
—
18,3
15,1
16,2
о
я
о
о
о
; ^
—
(59
46
20,3
8,37
5,75
8,66
9.7
8,46
~
В
36,6
29
13.9
6.75
3,31
и температура запа|
10 ата
(183е)
о
о
о
2
ч
0.1
7,28
8,15
7,8
5,25
В
17,5
9,56
4.62
3,87
6,25
10
М1ВЯИИ»
ати
(203°)
о
о
о
о
ч
8,1
8,1
6,61
6,71
5,53
В
6
5.5
5,7
*.S9
11,5
i
25 ати
(225°)
о ;
°
°
2 J В
-< !
7,55
7.57
7.1
7,44
19,1
6,43
5,11
6.34
9,27
7,78
объем новообразований, возникающих при запаривании известково-
песчаных изделий, не должен особенно зависеть от автоклавного
режима. Значение же В. характеризующее качество и прочность
сращенных областей, напротив, должно изменяться при каждом режиме
запаривания.
Данные подсчета значений А и Б для прямых линий,
соответствующих различным автоклавным режимам, полученные способом
наименьших квадратов, приводим в табл. 77.
Из табл. 77 видно, что коэффициент А имеет во всех случаях
примерно постоянное значение за исключением режимов запаривания 2
ати в течение 8,15 и 50 час и 25 ати в течение 50 час Можно
полагать, что при трех первых режимах своеобразная структура
силикальцита еще не успевает развиться, а при режиме запаривания 50 час под
давлением 25 ати она вновь частично изменяется.
В общем значение А меньше 0,001. Поэтому при небольших
удельных поверхностях и активностях смесей произведение Аеа значительно
меньше, чем значение В. Вычисления показывают, что при средних
удельных поверхностях и активностях смесей произведение Аеа
приблизительно равно значению В, а при высоких — превышает его. При
изготовлении силикальцитных изделий небольшое изменение значения
А не оказывает заметного влияния на прочность изделий,
определяемую по формуле (69). Поэтому в расчетах можно пользоваться средним
значением А = 0,000738 за исключением четырех режимов
запаривания, указанных выше.
При более точных расчетах прочности значение коэффициента А
следует определять на графике (Рис 122). Из Рис 123 видно, что
значения коэффициента В резко падают при средних температурах
запаривания. Чем ниже температура, тем большая продолжительность
запаривания требуется для получения минимального значения
коэффициента В. При t = 164° и 50-часовом запаривании минимальное
значение коэффициента В не получено. По формуле
261
чй
№*5
бот
1Вйш
О ? 4 5 15
ПрвШжиштжть тариваш, час.
Рис. 122. Значение коэффициента А при разных
режимах запаривания
.<Р
10
tyoOomumpwormo запоривиния, «w
I'm. 123. Значение коэффициента В при разных
режимах запаривания
262
(69) этому значению соответствует максимальная прочность на сжатие.
Очевидно, существуют оптимальное давление и продолжительность
запаривания, при которых изделие приобретает максимальную прочность. Наименьшее
значение В получено при более низких температурах запаривания. Можно
полагать, что образующаяся при низких температурах структура
новообразования прочнее структуры, образующейся при высоких температурах. Значение
минимума коэффициента В на кривых, соответствующих 25 и 16 ати (Рис
123), относится к 2 — 4-часовой продолжительности запаривания. При
давлении 10 ати оно находится между 8 и 15-часовой продолжительностью
запаривания.
Значение коэффициента В при температуре запаривания, отсутствующей
на графике, следует находить интерполяцией данных кривых ближайших
температур запаривания.
Р с и м е р. Предположим, что активность смеси а= 14,6% СаО и удельная
поверхность е = 670 см2/г. Режим запаривания — 8 час при давлении 10 ати,
объемный вес образца т= 1,9 г/см3. По табл. 77 или Рис 122 и 123 определяем
значение коэффициентов В = 4.62 и А =0,000815.
По Формуле (69) имеем:
A>is — = ;/6 кг см-.
().<>(ныл - 670 ■ 1-5,(4- 4,62
На рис. 12! при /?i,K =776 кг/см- и y^l.9 г/см3 находим
1{и« =-. U45 кг/см'1.
Прочность опытного образца при таких же данных составила 909
кг/см.
Второй метод позволяет рассчитывать прочность изделий на
сжатие примерно с такой же точностью, что и первый.
4.11 Химические изменения в изделиях при запаривании.
В 1953,1954 и 1956 гт. на заводе была проведена серия опытов по
определению связанной извести и растворимой SiC>2. Использовались образцы,
хранившиеся в герметически закрытых сосудах. Результаты определений
свободной извести, произведенных в 1953 и 1956 гг., не совпали. Различные
показатели явились следствием карбонизации образцов, так как условия хранения не
предотвратили проникновения в них С02. Поэтому данные приводятся только
по итогам опытов 1953 г. Изменения содержания в пробах растворимой Si02 не
превышали предела точности опыта. Данные анализов образцов,
изготовленных из смесей II, V, VIII, XI и ХШ, запаренных в течение 8 час, указаны в табл.
78.
Результаты опытов показывают, что свободная известь осталась лишь у
образцов, запаренных при низких температурах и небольших сроках
запаривания. Во всех остальных случаях у боль-
263
It?'
Ос
о -
т
11
СО ЭО '•& 't^- ^Ч^1^'**^,
I'M to О -Г см ccc'Ci-' iff f-T^roi —• ОС
— ^_ _ . ,— CNCNO-t .—CM CO Oi
!-»lO-i"TiCOOl>i
f©"o" => 'do'do'd
CO Г--00 CJ
o~o*o'.-"
MM!
to —^—i« ra
o~—"cico"—"
I I I
:<r^ ю dkjk en i ir:-*_ oq —•;
^. . -** ic —■
.— c--tсо со
—> cm! *mn I ncce
.-^.'"Ч'•""."'v''""- O00_C-.__C\llC |t
h- со О
-„--.. --. ..- - -. Ч |ч~..'"_. 1ч* -*йс со
,-twrec-i.— in"-n-' roci—" |-^d-з~сосо~—"
-.Г СЪ "3" 0> O!
F-io!Tli00.o2 '■о—; t~4.l"4.
;оТ^"осГсГоо no ~~ о со об"
ю en о tc ю
00 СГ- CO Ю 00
i d" —■* •—* со": i-~ о со* о"-i
cr> ~c со ^ .o> io ^ <o r-
!8 IS §§'§£'88888
;g888i88g8g
m
—;0CffiN -HKlO^f^^ Г4 lO CO "+;
очУ"о5о эюм-Ч":o--*c"rJ э о о oo ooooc
ooooo
=>Ей,~>ЕхЕ =>E£E~>ExE
CO
CO
~
I
I
i
1
1
!
>B><
>
о
CN
!~" *~*
X
> = *
>
1С
CN
CN
~
X
264
$ Продолжительность тпвртоти-йяа-. Q Продолжительность защитою - Вчх.
^
I
X
1
е)
S7 ■ 133 М 183 W3 225
температура запаршати, щзаЪ.
чродолжитепьноапь запаривания- /5vet.
9? 133 164 183 203 225
ампер о тура запаривания, град.
97 133 Ш 183 203 23
температура запаривания, гра
шинства образцов известь
оказалась полностью связанной.
На объем связывания извести в
большей степени влияет
температура, чем
продолжительность запаривания. При низких
температурах запаривания у
дисперсных смесей большой
активности свободной извести
остается значительно больше,
чем у смесей меньшей
дисперсности. Смеси высоких
дисперсностей на 1 лг2
поверхности песка содержат
значительно меньше извести (см.
табл. 75). Если
Рис 124. Образование растворимой SiO? в
образцах, изготовленныхиз различных
смесей (см. табл. 75) объемным весом 1,9г/а\?в
зависимости an температуры и сроков
запаривания
265
продолжительность запортит, час
Рис 125. Замтюатшшж11траа11в(щы(Я1Ю2т>1родою1аттжст13(жцжтм>ри]тптш
у первой группы смесей (I, П, III) количество извести на 1 м2
поверхности песка составляет в среднем 5,1, то у второй (IV, V VQ — 3,6,
третьей (VII, VIII, IX) — 3,1 и четвертой (X, XI, ХП) — 2,3 г/ж2. Опыты
показали, что при /=183° и 8-часовом запаривании вся известь у всех смесей
и образцов была полностью связана При изменении температурного
режима от 99 до 133° количество связанной извести увеличивается
мало, при изменении от 133 да 164° — значительно больше. Это
указывает, что процесс связывания извести более интенсивен при высоких
температурах, растворимость же извести меньше. Эти данные еще раз
подтверждают, что процессы образования структуры монолитов мало
связаны с растворимостью извести.
Рост образования растворимой Si02 при низких температурах
запаривания протекает медленно, при t = 133 — 203° интенсивно и затем
опять медленно {Рис. 124). Особенно интенсивно это происходит в том
промежутке температуры, в котором наблюдается интенсивное
связывание извести. Образование растворимой Si02 продолжается и после
связывания извести. Изменение количества: растворимой Si02 у
образцов из смеси V с объемным весом 1,9 г/см приводится на Рис. 125.
Результаты анализов различных смесей также показали
прямолинейный рост количества растворимой Si02 в зависимости от
продолжительности запаривания при низких температурах (99°, 133°): при
высоких температурах запаривания рост растворимой Si02 в первые часы
значительно больше, чем в последующие.
Количество растворимой Si02 увеличивается с ростом дисперс-
266
ности смесей (Рис. 126). При низких температурах запаривания он
почти пропорционален дисперсности, при более высоких — замедлен.
При равной дисперсности с ростом активности смеси возрастает и
количество растворимой SiC>2 (Рис. 127), но у некоторых смесей одной
дисперсности имеется оптимальное значение активности, при котором
количество растворимой SiC>2 больше, чем при максимальной
активности. Как видно из Рис. 116. и по условиям прочности изделий
выбранная оптимальной активность в действительности не оказалась таковой.
При большей активности в одной и той же группе смесей одинаковой
дисперсности прочности на сжатие оказались также выше. У более
прочных образцов при равных объемных весах количество растворимой
SiC>2 в ряде случаев значительнее. Но имеются исключения. Характерно,
что при всех равных условиях при объемном весе 1,6 г/см растворимой
SiC>2 больше, чем при объемном весе 1,9 г/см. Эти показатели в
известной мере аналогичны результатам, полученным при -определениях
термического эффекта процесса монолитизации, в
продтжштшпмь
lWm>w поверхность песка, гмр/г
Pit. 126. Заппснчоеть количества растворимой
SiO» от удельной шшер.хиистн песка в смеси при
различных режимах запарнпапия
267
Рис. 127 Влияние аюиивноат/сл/еси на образовстие растворимой S1O2 в образцах из смесей
различных дисперсностей при температуре запаривания 183° и продолжительности запаривания 8 час.
ходе которых выяснилось, что термический эффект меньше у образцов
большей плотности. Прочности же во всех без исключения случаях
больше у образцов с объемным весом
Опыты показывают, что содержание растворимой SiC>2 в образцах
ни в коем случае не является критерием прочности на сжатие, как это
утверждают некоторые авторы [33].
Различные методы определения количества растворимой SiCbflaiOT
неодинаковые результаты. Для выяснения, не стабилизируется ли
количество растворимой SiC>2 при длительных режимах запаривания, был
произведен следующий опыт. Из смеси XU отобрали образцы с
объемным весом 1,9 г/см. которые запаривали в течение 50 час. при шести
различных температурах. В них определялось количество растворимой
SiC>2 с применением при щелочной обработке 3%-ного раствора NaOH
и параллельно 5%-ного водного раствора NaHC03. Результаты опыта
приводятся в табл. 79.
Как видно из табл. 79, разные щелочные реагенты действуют на
образцы различно и при очень длительном запаривании. Это
наблюдается- главным образом у образцов, запаренных при высоких
температурах, уже не содержащих свободной извести. Следовательно,
изменение структуры SiC>2, происходящее после связывания извести, носит
различный характер.
Далее, чтобы выяснить влияние влажности образца-сырца при
запаривании, был выполнен следующий опыт. Из дезинтегриро-
268
ванной смеси с удельной поверхностью песка 747 см/г и
активностью 12% СаО изготовляли образцы 7%-ной влажности с объемным
Таблица 79
Продолжительность
запарн&ання
JiO час. при
температуре,
град.
Объемный вес
образца,
:\слр
Количество растворимой SlOj
от исходного песка, %
99
133
НИ
183
203
183
225
1,9
1,9
1,9
1,9
1.9
1,<>
1,0
В образце
свободной
извести,
% СаО
10,3
2,9
0
0
0
0
0
обработка
в течение 5 мин.
2NHCI, и в течение
Б мин. 3 % NaOH
3,5
13,4
15,8
2М
29,5
30.5
37,5
обряботка в
течение 5 мин. 2 N на
м в течение 5 мин.
Ь% NaHCO.,
3,2
14
12,2
10,8
8,8
11.3
9,1
весом сухого вещества 1,8 г/см. Некоторые образцы высушивали до
запаривания в термостате при / = 105° до постоянного веса; другие
хранили в эксикаторе, на дне которого находилась вода. Высушенные и
влажные образцы совместно запаривали при давлении 10 ати в
течение 8 и 50 час. Перед испытанием на сжатие их сутки выдерживали в
лаборатории. Результаты приведены в табл. 80.
Высушенные образцы после 8 час. запаривания достигают 74%? а
после 50 час. — 88% прочности образцов, находившихся в эксикаторе
и содержащих 5,7 и 5,6%) влаги. У образцов, запаренных в высушенном
состоянии, растворимой Si02 значительно меньше, чем у содержащих
влагу до запаривания. Следовательно, влажность сырца ускоряет
процесс образования монолита. При сроках
Таблица 80
Состояние
образцов
Высушены до
постоянного веса
Влажность
образцов перед
загрузкой в
автоклав, %
Влажность
образцов при
испытании на
сжатие, %
5J
0,7
Предел
прочности при
сжатии,
кг/см?
460
387
Количество
растворимой
Si02, %
]2,6
11,4
Хранились в эксикаторе
5,7 ! 52 5JM 15^
5,6 I 4,3 524 13,1
Примечание • В числителе указаны данные для образцов, запаренных порежиму1-50-1 час, в знаме-
нателе- по режиму 1-8-1 час, Чгююуюказывакяппродолжшгкльноаггьзспюргшаттвчас: первое—
подъем давления, второе—выдержка давления, претье—спуск давления пара.
269
запаривания 6 — 15 час, широко применяемых на практике,
влажность сырца оказывает большое влияние на прочность изделия. При
длительном запаривании влажность сырца мало влияет на прочность
изделий.
4.12 Свойства известково-песчаных смесей и сырца, режимы
запаривания, обеспечивающие образование прочных монолитов.
Дня получения из сырца, запариваемого в автоклаве, изделий
высокой прочности с лучшими строительно-техническими показателями
смеси и формуемый из них сырец должны удовлетворять
определенным требованиям, зависящим от количества извести в смеси,
объемного веса изделия, удельной поверхности и гранулометрического состава
песка, добавок, характера поверхности, минералогического и
химического состава сырья, гомогенности смеси, а также автоклавного
режима
4.12.1 Оптимальное количество извести в смеси
Опыты и практика подтверждают, что известково-песчаные
изделия, содержащие после запаривания свободную известь, имеют низкую
прочность, морозостойкость и коррозионостойкость. Невысокого
качества получаются изделия и при недостатке извести. Поэтому в смесях
должно быть оптимальное количество извести, при котором изделия
приобретают наилучшие технические свойства. Это зависит от свойств
смесей и сырца и от автоклавного режима. Определяя оптимальное
количество извести в смеси, следует учитывать три основных условия: в
изделиях после запаривания не должно оставаться свободной извести;
они должны достигать максимальной прочности при данной плотности
и автоклавном режиме; смеси должны обладать хорошей формуемо-
стыо.
4.12.1.1 Количество извести, связываемой при запаривании.
Наличие свободной извести в изделиях, прошедших запаривание,
зависит от соотношения величины удельной поверхности песка и
количества извести в смеси, продолжительности и температуры
запаривания, степени активности поверхности зерен песка, гомогенности
смеси (равномерности распределения извести на поверхности зерен
песка), влажности и плотности сырца.
Чем выше удельная поверхность песка в смеси, тем больше извести
переходит в связанное состояние. При перемешивании в обычных
лопастных смесителях и барабанах в смеси остается значительное
количество извести в виде отдельных комков. Последняя, как мы видели, не
участвует в процессе образования структуры монолита. Поэтому более
правильное соотношение между количеством связываемой извести и
удельной поверхностью песка может быть установлено только при
идеально гомогенизированных, например, дезинтегрированных смесях.
270
прочности получаются,
1 м поверхности песка
Graf [270] определил, что при
изготовлении ячеистых изделий из
извести и порошка кварца с
удельной поверхностью 5500 см2/?,
наибольшие
когда на
приходится 1 г СаО; при 0,6 г СаО
прочность снижается на 37%. По
этим данным нетрудно найти, что в
первом случае активность смеси
составляла
TToi ' ЮО = 35,5%
и во втором — 24,8%. При
удельной поверхности песка 2000 см/г
Graf получил наибольшую проч-
ры и продолжительности запаривания при ность (80 кг/см ). когда на 1 м по-
толщине прессованных изделий не более верхности песка приходилось 1,6 г
СаО. При снижении СаО до 0,8 г
103 133 №4 IS3 W 2
. тетрзюира запотомя. гред.
Рис. 128. Кривая зависимости температу-
10см
прочность изделий составила всего лишь 30 кг/см2. Активность смеси
была равна соответственно 24,2 и 13,8% СаО. По Ippach'y [271],
наибольшая прочность изделий достигается при 2,2 г СаО на 1 М
поверхности песка, но он не привел данных о количестве остающейся
свободной извести. Оптимальной активностью известковопесчаных смесей
Кржеминский считает 12 — 14% СаО.
На Рис. 128 изображена ориентировочная кривая зависимости
температуры и продолжительности запаривания, координаты точек кривой
дают режимы запаривания. При таких режимах свободной извести в
изделиях, изготовленных из силикальцитных смесей, не остается.
Кривая действительна для дезинтегрированных смесей с удельной
поверхностью 250 —1200 см /г, процент активности которых не превышает
а •„.
1400
0,02 с,
где а—активность смеси, % СаО;
е—удельная поверхность песка, см/г.
При заводском изготовлении силикальцитных изделий,
устанавливая по данным Рис. 128 минимальную продолжительность
запаривания, следует учитывать, что в изделиях большой толщины температура
возрастает значительно медленнее, чем в свободном пространстве
автоклава и на поверхности изделий. При этом скорость повышения
температуры внутри изделия зависит от способа его формования.
Прессованные силикальцитные изделия е
271
открытыми порами нагреваются значительно скорее, чем,
например, вибрируемые, поры которых заполнены водой и в которые
проникновение пара невозможно. Если в первом случае пар, проникая
внутрь изделия, передает свою теплоту в силикальцитную массу,
непосредственно конденсируясь внутри изделия, то при запаривании виб-
рированных изделии пар конденсируется только на их поверхности, и
они нагреваются только вследствие теплопроводности. При
значительной толщине изделий температура внутри них достигает температуры
окружающего изделия пара иногда лишь через 6 час и более после
окончания впуска пара в автоклав. Поэтому продолжительность
запаривания, полученная по данным кривой Рис 128, должна быть
продлена соответственно виду изделий.
Качество структуры известково-песчаных изделий и количество
связываемой в процессе образования структуры извести зависят от
степени активизации песка. Пока еще нет точных данных о том, в
какой мере связывается известь в изделиях из смесей с песком, молотым
в различных агрегатах, по сравнению с дезинтегрированной смесью.
Ориентировочно можно полагать, что в силикальцитных изделиях
количество связанной извести на 1 — 2% активности смеси больше, чем
в силикатных изделиях.
4.12.1.2 Оптимальное количество извести в смесях в зависимости от
прочности силикальцитных изделий.
Оптимальное количество извести в смеси, при котором изделия
получают максимальную прочность, зависит от автоклавного режима
{Рис. 129). При запаривании под давлением 6 ати смеси средних
активностей почти всегда дают максимальные прочности.
Следовательно, при этом давлении пара в автоклаве почти при всех режимах
запаривания в рассматриваемых смесях содержится оптимальное
количество извести. При непродолжительных режимах запаривания под
давлением 10 ати в некоторых случаях можно считать выбранные
оптимальные активности по условиям прочности действительно
оптимальными. Но при больших продолжительностях запаривания все без
исключения смеси высокой активности дали большие прочности. При
запаривании под давлением 16 ати смеси одинаковой дисперсности с
наибольшим содержанием извести дали максимальные прочности.
При данных режимах запаривания оптимальная активность ни для
одной из смесей не установлена.
На практике прочность изделий во многих случаях можно
повысить добавлением извести, но это нередко ведет к превышению
себестоимости. Поэтому в производстве стремятся сократить расход
извести. Последний зависит от характера изделия, от характеристики
формовочного агрегата и находится в прямой зависимости от формуемо-
сти смеси.
272
4
,
woo
С»Г.
500
250
-
1 [
' i
1
1
i '
Г~[
-
-
-
1 : , ;
' |
• t
~ттг;
"~ГТ>*
0
flJ
-
-
-
--
V*
5s,
t
_
-
--
1 . 1
i У
\ '"'" Г
~.ba
T 1 /
~T , -p*
i_*4-i-
-1Hh-j-|-
s>\ H-L
Lb ! i
Ti
1
lJ—
—с
t#ti n
Da
=*
?г
LTtt3
1
1 1
-
?-
i—
-r
!
!
1
—t—<
$
j>8
4
—ь
\
tr*
, i
■-
—
i
У i
,/T i
Srf
l_
/
V.
-j i
!
1
^
/
^
S-—
да
Г)
щ
-т^
/1
' 1
i
i/1
/1
pT"t"j
-
1
X
81 Т.
£
г
—^
<
Г
~^L"! "
,У 58
ib
ГГ"Н>£.
._' .j_
1—1—с
1
_.Х_
:
А
£«я»
2Г Ш Ш
ш ш т ж i л ж
6}
'Р$ «/см''
Ш?
т
mi
УС
-
t
-
._
...
1
..-1.. .
! 1
— t * —
!
-
_.
-
и^Э?
i
m
-
-:
i
~}^
!
,M
*S^ |5
L->""
jj^t-!-'
fij \ -L I j
L
1
Г"
-
0
L.
:j
-
1
и
1
Я^1 '~/\~
-,
^
-
-
1
1
я
A/5
iM
5
1
—
-
--
~
>i
?'
/
f
"~y^
-
I
-
7/
r^
1
.
-
-
—
•7\
T
4-
i
I-5J»
A*
~r
я
*^~-
?
i
~~y
i
~4
-t '
M
: -. 1
i
i
■ i
■ i
i
'"."4
•>n
// III IF
w m w ж. l л xi!
273
ill IV i vi ' к? ж и к xr w
Pitc. 120. Записттчость прочности образцов на сжатие от
режима «aiiapiiuniimi для различных спликйлыштиыч емсген
при температуре згшармпапш':
<; Wit: б - 183* л — 203°; цифры у линий означают »а.-ы «пи-
рнч.шнч; cui'i'ii / ■ с — 136 с.и-[г, а = 4.6% СаО; // — соотпетстаепио
l?.t и iU; /// -- l.Mi и 7.5: IV •-- 332 и S; V — 34S и 11,4: VI — 351 и
\1.:>; VII — 328 и 11.3: VIII — 668 и 14,6; IX — 6G5 и 19; X —
111*, и 11.1; XI - ПШ н 19: А7/ - 1:ЛУ и 2!i.i
4.12.1.3 Оптимальное количество извести в зависимости отуплотняе-
мости смесей.
Для формования различ ных смесей до одинаковой плотности
требуется различное давление (см. табл. 75). Кривые давления при
формовании образцов объемным весом 1,6 и 1,9 г/см имеют примерно
одинаковый вид (Рис. 130). При числовом значении произведения
величин удельной поверхности на активность смеси, равном 4000 — 6000,
кривые давления имеют минимальные значения и прессуемость
дезинтегрированных смесей наилучшая. При равной дисперсности смесей
их прессуемость в большой степени зависит от количества извести и
влажности в смеси. Эти показатели, характеризующие формуемость,
также имеют свои оптимальные значения. На Рис. 131 показаны
кривые давлений при формовании смесей для образцов объемным весом
1,9 г/см при различных активностях и формовочных влажностях.
Известь и песок обрабатывались совместно в дезинтеграторе. Вода
затворялась в смесь и перемешивалась вручную.
Способность смесей уплотняться в форме при минимальном
давлении пресса определяется дисперсностью, активностью и
влажностью смесей и зависит от режима их обработки, характера и
количества содержащихся в них примесей и т. п. (см. гл. VI).
274
ywi/w? поверг "есть / активность
Pi.f. ! ■. i''.:.;... •»•:,: :<)■■■ См. •,:,-:.".анчи смесей ii aamicii-
'.'-. '•' ::.•: :■ .•::•.• ■ " ■■ .; . .чип у':.'Л1>нпй иоьсрхни^Т;;
::.,. ..;:... .. .;; i \:<.сл
Во всех исследованиях (за исключением наших) образцы формовались
под постоянным давлением 160 — 200 кг/см3 и получались различной
плотности. Но так как прочность образцов зависит в основном от
плотности, то выводы, сделанные по данным прочности о влиянии добавок,
неправильны. Влияние добавок на формуемость смесей ошибочно
приписывалось процессам образования структуры.
4.12.2 Оптимальный объемный вес изделий
Выше было показано, что при увеличении плотности изделий
возрастает и их прочность. Рассмотрим, до какого значения плотности эта
закономерность действительна. На Рис. 132 изображены теоретически
возможные объемные веса сухого вещества известково-песчаного
сырца при различных активностях и пористости. Как видно, можно
теоретически получить известково-песчаные изделия высокого объемного
веса при высокой активности смеси.
Чтобы установить оптимальный объемный вес изделий, были
испытаны образцы из дезинтегрированных смесей трех различных
активностей с удельной поверхностью песка 150 см2/г, запаренные в
заводском автоклаве. Данные испытания образцов на сжатие приведены
в табл. 81.
275
s
—Я
/>'
' / A1
i
->-
*
s
a:
4=
d
^,
^
&
2,25mm is:/ /7,2
Днгпивносгпь смеси, % Co О
■H.4
Рис. 131 Зависимость лапмсипя при формоиашш
от uKTiimusiTii cMcci'ii ра.имчиоп влажности
30 ,
Л' Jc U-
Си!)
Рис. 132. Зависимость объемного веса сухого вещества
сырца от содержания в нем извести при различной
пористости силикальцита. При активности извести—70% СаО,
удельных, весах: Ca(OI 1)г—2,3 г/см3, песка—2,65 г/см3-
276
Таблица 81
Объемный вое сухого
вещества обрп'нш.
1.9
См
2,1
2,3
WL4-.1. 1
Смесь 11 !
активность. ':„ СаО
4,4
172
480
197
850
209
1300
239
2470
5.8 _|
197 |
410 '
i
2*L \
700 •
258 ;
1360 !
258 '
2150 !
~ 1
Смесь 111
6,7
197
26(7
233
590
295
72К)
28.)
2110
264
3340
Примечание. В чистанеле приводится предел прочности образцов на сжатие, кг/аг, в знаменателе
- давление при формовании. кгслГ.
Оптимальный объемный вес запаренных образцов из смесей П и Ш
— 2,1 г/см' получен при формовочном давлении свыше 1200 кг/см . Из
табл. 81 видно, что смеси с равной удельной поверхностью песка при
высокой активности уплотняются лучше.
Данные испытаний показывают, что существует оптимальный
объемный вес, которому соответствует максимальная прочность. Можно
полагать, что формовочные давления, превышающие 3000 кг/см2,
необходимые для получения высоких плотностей, при сжатии раздробляют
зерна песка. При этом возникают новые поверхности песка, частично
не покрытые известью, которые при запаривании совершенно не
связываются с общей структурой монолита или связываются плохо.
Для того, чтобы могли возникнуть области новообразований
прочной структуры В и С (см. Рис. 98), зерна песка должны быть покрыты
минимально тонким слоем извести. Это обусловливает минимальную
активность смеси, необходимую для образования качественной
структуры. Допустим, что поверхность зерен в 1 г песка равна 500 см2.
Чтобы покрыть ее равномерным слоем толщиной 1м при ее удельном весе
2,2 г/сл*3, потребуется 500 • 0.0001 -2.2 = 0,11 г гидрагной извести.
Активность такой смеси при активности извести 70% СаО составит
'.0,11 ■ 0,7) 100
1 + и, и
= 6.9 %
277
В табл. 82 рассмотрены данные активности смеси в зависимости
от удельной поверхности песка и толщины покрывающего слоя извес-
Таблица82
I Актншюгть смеси, % СаО, при которой поверх-
Угмп.ная поверхность i H0C'ri> песка покрывается равномерным слоем
песка см11г < извести толщиной
0,5 ;.. 1 :и 2 ;.. j 4 ;>.
i |
100 0,S j 1,5 2.9 \ 5,7
250 1.9 i 3,S е.!) 12,(i
500 3,6 ! (i,y I2(i ! 21,4
750 5,3 I 9,9 17,4 j 27,8
1000 ii.0 • 12.1» 21,4 ! 37,8
ти при удельном весе последней 2,2 г/см' и активности 70% СаО.
Как видно из табл. 82, при толщине слоя извести в 2 м активность
смеси при дисперсности песка, превышающей 500 см 1т,
приблизительно совпадает с установленной на практике оптимальной
активностью, получаемой при запаривании в течение 8 — 12 час. под
давлением 10 апш. Поэтому данную толщину слоя извести, покрывающего
зерна песка, при таком режиме запаривания можно считать
оптимальной, равной около 2 м. При песке меньшей дисперсности оптимальная
толщина слоя доходит до 4 м. При удельной поверхности песка свыше
1000 см/г толщина этого слоя будет меньше 2 м, свыше 2000 см/г —
меньше 1 м. То обстоятельство, что при употреблении песка меньшей
дисперсности получают более высокие прочности, тогда как в смеси на
единицу поверхности песка содержится больше извести, объясняется
следующим.
По формулам (57 и 61) величина склеивающей поверхности зерен
песка в 1 г смеси составляет
v v „ ;«
(70)
h (d h) \см* },
гчо :/ — диаметр зерен песка, см;
h — толщина оклеивающегося слоя, см.
7» — vuvii>i!i.n"! вес песка. г.'смл.
Для увеличения склеивающей поверхности следует повышать
значения h Уже было показано, что с ростом количества извести в смеси
увеличивается количество растворимой SiC>2, в связи с чем возрастает и
h При рассмотрении структуры силикальцита отмечалось, что
меньшее содержание извести в склеивающем слое улучшает его качество.
При крупнозернистых песках величина склеивающейся поверхности
совсем незначительна и не оказывает
278
влияния на прочность структуры. Такое положение имеет место и в
структуре крупнопористого бетона Если у последнего зерна гравия
склеиваются в отдельных точках даже высококачественным
цементным клеем, все же прочность бетона значительно уступает прочности
монолитных составов бетона при том количестве цемента, где вся
поверхность зерен гравия склеивается с цементно-песчаной смесью, хотя
прочность смеси меньше, чем у цементного клея.
На практике при изготовлении известково-песчаных изделий
никогда не достигается оптимального объемного веса. Применяемые смеси
и автоклавные режимы позволяют выпускать изделия с оптимальным
объемным весом в пределах 2,2 — 2,4 г/см3. Но получить такие
плотности из мелкодисперсных известково-песчаных смесей довольно трудно.
При формовании прессованием достижение таких плотностей требует
давления свыше 2000 кг/см2. Другими способами, насколько нам
известно, такие плотности даже в лабораторных условиях не получены.
Проф. Смирнов считает, что оптимальной плотности известково-
песчаных изделий можно достигнуть прессованием при 160 — 200
кг/см [62], но это противоречит приведенным данным и не
подтверждается практикой.
4.12.3 Значение удельной поверхности песка в смеси
Чем ближе друг к другу расположены частицы, чем прочнее между
ними контакт и чем больше в единице объема таких прочных
контактов, тем выше прочность структуры монолита. Поэтому на практике
большие прочности получают в основном, применяя мелкозернистые
пески. Henglein и Reitter полагают, что высокие прочности на базе
мелких песков объясняются также большей их способностью реагировать с
известью. То же самое отмечает lppach. Хавкин и Левин считают, что
известково-песчаные образцы, отформованные до одного и того же
объемного веса, при большей удельной поверхности песка обладают
большей прочностью.
Однако мелкие природные пески, перемешанные в обычных
смесительных агрегатах, дают низкие показатели прочности, что объясняется
следующими обстоятельствами.
1. В природе зерна песка часто сцементированы между собой
различными глинистыми и карбонатными соединениями, образующими
комки большего или меньшего размера. В смесительном барабане и
лопастном смесителе такие комки не разрушаются, оставаясь в
изделиях в качестве ухудшающего монолит балласта.
2. Зерна мелкозернистого природного песка до образования
отложений долгое время находились в движении, в результате которого
получили округлую форму. В связи с этим поверхности зерен потеряли
активность, возникшую при расщеплении горных пород.
279
3. Многие пески при отложении в течение тысячелетий
подвергались воздействию воды и растворившихся в ней солей.
Поверхность зерен бывает покрыта оболочкой, препятствующей соединению
извести и песка, и поэтому последние при образовании монолитов с
высококачественной структурой недостаточно активны. Вместе с тем в
природе относительно редко встречаются мелкозернистые пески,
например, маршалитовые, которые при запаривании бурно реагируют с
известью.
4. При обычном смешении известь не покрывает равномерным
слоем поверхность зерен мелкозернистого песка. Поэтому в изделиях
часть извести остается не связанной с общей структурой монолита, и
такие изделия имеют сравнительно низкие строительнотехнические
показатели.
Из Рис. 130 видно, что дезинтегрированные известково-песчаные
смеси обладают оптимальным значением дисперсности, при котором
они наиболее легко уплотняются. При равных формовочных давлениях
образцы из смеси оптимальной дисперсности уплотняются до большей
плотности и дают более высокие прочности, чем смеси больших дис-
персностей.
Рис. 133. Прочность на сжатие образцов из
дезинтегрированных смесей в зависимости от
активности смеси при различных дисперсност ч песка
(формовочное давление 200 кг/см2)
280
Из Рис. 133 видно, что оптимальная удельная поверхность песка
в дезинтегрированной смеси составляет около 600 слГ/г. Именно при
этих значениях дисперсности смеси обладают максимальной уплот-
няемостью. Ранее по этой причине нами был сделан ошибочный вывод
об оптимальной величине дисперсности. Отсюда видно, какое большое
значение имеет сравнение прочности образцов, изготовленных с
одинаковым объемным весом. Если смеси формовать до одинакового
объемного веса, то до какой дисперсности следует производить помол
(активизацию) песка в дезинтеграторе с сохранением роста прочности?
Рассмотрим дополнительно принципиальные моменты образования
структуры монолита.
Прочное сцепление областей В и С достигается только в тех точках,
где зерна песка находятся на очень близком расстоянии друг от друга
(см. Рис. 98). Мелкий песок имеет больше таких точек и областей в
одной и той же объемной единице. У тщательно перемешанных известко-
во-песчаных смесей с оптимальным содержанием извести при
определенной тонкости песка наступает состояние, при котором в структуре
монолита исчезают непрочные области вяжущего ОнЕи области
свободной извести F. Если повышать дисперсность песка и иметь
наибольший диаметр зерен меньше удвоенной суммы толщин областей В и
С, то в структуре изделий из гомогенных смесей с оптимальным
содержанием извести должны отпасть и ядра песчинок, т. е. области А с
неизменившейся кристаллической структурой Si02. В таком случае
структура монолита будет состоять только из прочных областей
новообразований. Обладают ли такие монолиты максимальной прочностью
и другими высокими строительно-техническими показателями, это
пока не выяснено. Некоторые исследователи полагают, что избыток
новообразований в монолите приводит к падению прочности. Наши опыты,
произведенные с образцами одинакового объемного веса и различной
дисперсностью
Таблица83
Объемный: в-.ч- 1.У г>сл:1
Температура ,
запаривания, i максимальная
град. ! прочность на
I сжатие, кг'см2
99
133
101
183
203
225
267
608
1278
1131
1695
1490
услпнное
мение
смеси
про то л-
ЖИТСЛ1.-
НОСГЬ ЗШ\'1-
час.
Oft (очный нес 1,0 г! см*
i
максимальная
прочность на
сжатие, нг}с.Ф
условное
Vmuhiki-
чеиги-
CMtCII
XII
XIII
XI
XI
XII
XII
50
50
50
15
15
4
жительное.™ запа-
рикания,
час.
72
430
762
1040
971
835
XII !
XIII !
XI |
XII
X'.l !
XII [
50
50
50
15
8
4
281
смеси, не привели к оптимальному содержанию новообразований в
силикальците. В табл. 83 приводятся максимальные прочности
образцов на сжатие, полученные в опытах (см. табл. 75).
Смеси XI и XII характеризуются удельной поверхностью- 1200
слг/г и активностью, соответственно, 19 и 25,4% СаО. У смеси XIII
более высокая удельная поверхность — 1712 см/гг но небольшая
активность — 18,8% СаО. При оптимальной активности такие смеси более
высокой дисперсности дали бы еще большие прочности. Это
подтверждают наши опыты, в результате которых из смеси с удельной
поверхностью 1970 см/г и активностью 28% СаО при запаривании в течение
16 час под. давлением пара 10 шли и объемном весе образца 1,9 г/см3
была получена прочность на сжатие свыше 1900 кг/слг.
В табл. 84 приведена прочность на сжатие образцов из смесей
различной активности при объемном весе 1,8 г/см* и 8-часовом
запаривании под давлением 10 итч. Во всех случаях удельная поверхность
песка составляла 1670 см/г, формовочная влажность 8%. До запаривания
образцы сутки выдерживались в лаборатории.
График зависимости прочности от активности смеси, по< данным
табл. 84, показал, что максимальная прочность на сжатие составляет ~
1600 кг/слг при активности смеси —28% СаО. При этом содержание
Са(ОН)2 в смеси составляет ~37%5- а на 1л/ поверхности песка
приходится ~- 2,8 г СаО. При' слишком малом количестве извести образец
покрывается трещинами. Малое количество извести не связывает
частицы песка достаточно прочно, и в образце-сырце при запаривании от
образующегося в нем давления пара и воздуха появляются трещины.
Отметим, что образцы с наименьшей и наибольшей активностью
имели влажность значительно ниже, чем другие образцы. В первом случае
влага легко испаряется через трещины, образующиеся на образцах, а во
втором случае при образовании структуры возникает большой
экзотермический эффект.
В наших опытах дисперсность песка была относительно невысока
(до 2000 см2/г), поэтому данных, позволяющих отрицать
Таблица84
\кгпнногп,
СИК'СН. % L.lO
4,4
8,8
11,-»
1:>,5
.'13.4
Формокочмое
д.нпгнне.
AV-'f M*
283
425
354
412
595
Нлажность оЛраша
при мсгытлшш на
прочнисть, кг1гя°
0
8,7
8,7
7,2
4.6
Предел
прочное ги при
сжатии, tee 1см*
117
400
763
1505
1367
Примечание
Образцы
покрылись трещинами.
282
наличие оптимальной дисперсности дезинтегрированных известко-
во-песчаных смесей, недостаточно. Оптимальная дисперсность в
смысле прочности монолита зависит от того, является ли новообразование,
возникающее при водотепловой обработке, более прочным, чем кварц,
находящийся в зернах песка. На практике применяются
дезинтегрированные смеси с удельной поверхностью не свыше 1000 сл^/г: в этом
пределе высокая удельная поверхность песка дает лучшие технические
показатели изготовляемых из него изделий.
4.12.4 Гранулометрический состав песка в смеси
В образовании качественной микробетонной структуры известково-
песчаных изделий большое значение имеет гранулометрический состав
песка. Каждое зерно песка своей поверхностью соприкасается в
нескольких точках с другими зернами. При неоднородном
гранулометрическом составе песка точек соприкосновения между песчинками
несомненно больше, чем при однородном. Рассмотрим возможное
расположение зерен песка на следующем примере. Предположим, что объем,
размеры которого в направлении всех трех осей координат равны nd/,
заполнен шарами диаметром d/. Если этот объем заполнить кубиками,
ребра которых равны диаметру шара dh и в каждый кубик вложить
шар, получи неплотное заполнение объема шарами. При плотном
размещении шаров координаты их центра в сравнении с неплотным
расположением шаров сохраняются только относительно одной плоскости
координат и изменяются параллельно двум другим плоскостям на
расстояние, равное половине d/. Известно еще одно плотное размещение
шаров, когда их центры изменяют свои координаты во всех плоскостях
по сравнению с первым плотным видом размещения на расстояние,
равное половине d/. Но это заполнение объема меньше, чем в первом
случае, и поэтому оно не рассматривается. В объеме между шарами с
диаметром dt размещается .известное число шаров с диаметром d2.
Между шарами с диаметром J2 остаются пустоты, в которых, в свою
очередь, размещаются шары диаметром d3 и т. д. Данные о числе и
диаметре этих шаров приведены в табл. 85, схемы их соприкосновения
представлены на Рис 134.
Допустим, что эти шары представляют зерна песка в известково-
песчаных смесях. На рисунке толстой линией очерчен первоначальный
контур песчинки, тонкими линиями внутри него — очертания
оставшейся после водотепловой обработки неизменной SiC>2 и тонкими
линиями снаружи — контурная линия начала образования областей
прочной структуры новообразований (например начало области С, см.
Рис. 98). Эти наружное области соприкасаются между собой по
плоскостям, диамет™ которых на Рис. 134 обозначены буквами АВ и AjBj.
Допустим что рас-
283
Рис. 134. Схема соприкосновения двух зерен песка:
а—с равными диаметрами: б—с разными диаметрами
стояние между поверхностями шара, представляющими границы
областей новообразовании с прочной структурой и поверхностью шара,
соответствующей первоначальной поверхности песчинки, равно
глубине изменения структуры зерна песка. Обозначим это расстояние
буквой h, а диаметры шаров буквами dj и с/2- Площадь круга S диаметром
АВ равна
5 = tJ, (d, h). (55)
Аналогично площадь круга Sj диаметром А\В\ равна
s^*2*'*- 2*М си - гиль=иол. (71)
</, ■+ rf2 — .|Л L (/,+«'а—•»/'! V '
Значения площади при d\ = i мм. h = 5 и приведены в
табл. 8.x откуда видно, что мелкие зерна дают значительно
6d.li,ше поверхностей плотного контакта, чем крупные.
Например, при пеи.тонюм размещении шары диаметром d\ заполняют
пространство па 52.<1 % и » соприкосновениях дани io.ti.ko 3%
поверхностей плотного контакта.
Шары диаметром dt дают но сравнению с общей площадью
.. »-1 Os ци)
своих поверхностей - ,. .,.. ~ лЗ% поверхностен плотного
и, 1 /о
котик та и заполняют пространство лить на 1,1%. При плотном
размещении шары диаметром dh дают по сравнению с общей
площадью своих поверхностен п'щс, * '00 - 10% поверхностен
плотного контакта и 3.3% но сравнению с суммарной площадью
льчров диаметром </i п заполняют пространство только на 2.5%.
vj ae
Наименование
позишш
Неплотное размещение шаров лиямстром
в с е I" о
I
d, I rf,
Плотное ря:!меше!1И< широк иыметром
rf, ~] d, с
' d.
в с е [ о
Число шаров в
объеле . . . .
Диаметр шаров в
лиц при di — l мм
Число шаров в
объеле 1000 смг,
шт
Суммарная
площадь
поверхности шаров, ж2 .
Число
соприкосновений шаров . .
Площадь
поверхности
соприкосновения шаров в
м2, вычисленная
по формулам 5т
и 71
Отношение
площади поверхности
соприкосновения
к суммарной
площади шаров rfi,
Отношение объема
шаров к объему
1000 см3, % . .
и3 '! га3 ! п.* I %и%
; I
1 [ 0.732 I 0,208 0,138
1 2 it>
\ 7 п« \ 2 я» 8] "2 п-' 812 п*
0,414 ! 0,228 0,175
0,1 С!
10»
10" 10« 8 К)" И • Ю,:. I 2- 10" I 2 • 10«| I 2- 10« 8] 2'-1С". *1 2"-10<
i
3,141 1,678 i 0,226 0,178
! rfi я 2
„ i „ гичках
rf, и 2 rf, в 8 , rfi и 2 di j} [
точках точках ' точках тинче
' rfi. тоже
.\o-'.i
4.1о2 0,756
i <Л в 12 rf, в (>
гичках точках
0,2.5
1,101 0,919
0,094
0,1 0,012 0,108 0,311
о.2б;.
3,2
Г>2,4 20,5
0,4
3,-1
1,1
10 I (">
I,
0 077
1.7
rf, и 3 , rf[ и 3
rf, к 1 точкчх точках
точках if., к i rf,. в 1
ТОЧ1.С 10ЧКе
1 (1,031 I 0,193 0,1-17
0,7
•14
■4,1 5,3 О.к : 3,2
3,3
2,-j
UI 2-10»
7,433
0,713
10,1
285
Шары диаметром di заполняют 74,1% пространства, но дают лишь
6% поверхностей плотного контакта. Поэтому понятно, какое большое
значение в образовании монолита имеет наличие зерен разного
диаметра в общем зерновом составе песка. Эти данные показывают и
большое значение пылевидных фракций в образовании прочной
структуры известково-песчаных изделий. При автоклавной обработке из-
вестково-песчаных смесей мелкие зерна, расположенные между
крупными, придают структуре прочный скелет, тогда как при изготовлении
цементных изделий их значение сводится лишь к приданию монолиту
плотности. Поэтому хорошо перемешанные с известью пылевидные
фракции песка являются ценными для известково-песчаных смесей не
только благодаря высокой величине их удельной поверхности, но и
потому, что при их посредстве крупные зерна песка связываются
между собой в прочный монолит. Поэтому в производстве известково-
песчаных изделии одним из показателей пригодности песка, кроме
величины удельной поверхности, следует считать также и объемный вес
в уплотненном состоянии.
Многие пески под влиянием природных условии были в некоторой
мере рассортированы и приобрели весьма однородный
гранулометрический состав. Изготовление высококачественных бетонных изделий
из таких песков сопряжено с перерасходом цемента, который
расходуется и на уплотнение структуры из-, делий. Известково-песчаные
изделия из таких песков не имеют достаточной прочности даже при
высоком содержании вяжущего, так как излишек извести (сверх
оптимального) приводит к снижению прочности.
Кржеминский и Рогачев рекомендуют определять оптимальные
пропорции добавок и природного песка, прессуя сухие компоненты
различных пропорций под давлением 160 кг/ovt. Они нашли
совпадение максимума плотности сухих смесей песка и добавки (без извести)
с максимумом плотности сырца и готовых запаренных образцов. 1р-
pach для определения уплотняемости известково-песчаных смесей
рекомендует объемный вес песка считать в уплотненном состоянии.
Специальных исследовании по разработке кривой ситового
анализа, соответствующей идеальному уплотнению песка, не
производилось. Но данных по изысканию природного гранулометрического
состава песка для бетона имеется много. Детально исследовал влияние
зернового состава песка на известково-песчаные изделия Henglein,
который нашел, что идеальная кривая Rothfuchs'a [272] для подбора
заполнителей бетона пригодна и для песков в известково-песчаных
смесях.
1> = 100 } d~] dmi" , (72)
|ЛО--| rfmin
286
где: С— количество песка, проходящее через сито с отверстием, %;
D—диаметр наибольших зерен в песке;
d— диаметр рассматриваемого зерна;
4*—диаметр наименьших зерен в песке.
НаРиа 135 изображены идеальные кривые Rothfuchs'a для
различных песков; они оказываются прямыми, проходящими через точки,
соответствующие наименьшим и наибольшим диаметрам зерен песка;
на оси абсцисс нанесены квадратные корни значений отверстий сит, а
на оси ординат — количество песка, проходящее через сито. Из Рис.
135 видно, что кривые 4 и 5 песков, дезинтегрированных до удельной
поверхности 400 — 900 см"/г, сравнительно хорошо совпадают с
идеальной кривой (пунктирная линия). Смеси из таких песков, как было
показано выше, сравнительно хорошо уплотняются.
Следовательно, дезинтегрирование улучшает гранулометрический
состав природных песков и облегчает их уплотняемость. Но если у
природных песков зерновой состав соответствует идеальной кривой, то
теоретически дезинтегрирование может даже ухудшить их
гранулометрию.
Практика дезинтеграторной обработки песка и смесей основана на
одном типе дезинтегратора, разработанном нами в
1949—1950 гг. Теоре-
4.- тические соображения и опыт
показывают, что, изменяя в
дезинтеграторе размеры
корзин и число их оборотов,
расстояние между пальцами и их
диаметр на отдельных кругах,
можно создать новые
дезинтеграторы, которые, обрабатывая
любую смесь, придадут ей
нужный для уплотнения
гранулометрический состав,
независимо от величины удельной
поверхности песка,
находящегося в смеси. Это можно
видеть и на
Рис. IXV Гранулометрические кривые
различных нескор.:
/ — т-и^р.и'ютаипич livictiK с удс-'н.ноП нгии-рхпостыо
90 п.'/': :' ifntinri рщюч шшм'1 FiixoK (ll'J см-ic);
Я. 1. ;•• Л - тп же, еоотп.41 ничто, :Ю1, -|П. Ь75 it
ILtfO e.u-/.'
287
Рис. 135. Если считать, что
в дезинтегрированных
смесях практически не имеется
зерен песка диаметром
свыше 0,6 мм, то с точки
зрения ушютняемости
идеальная кривая (на рисунке
показана пунктиром)
находится
очень близко к удельной
поверхности песка, равной
444 и 875 oik.
В какой мере
дезинтегрирование улучшает
гранулометрический состав
однородного песка,
показывает следующий опыт. Из
песка карьера завода
«Кварц» была отсеяна
фракция 0.3 — 0.5 мм и
обработана в о-пытном
дезинтеграторе с оборотами
корзин 950 и 1450 в 1 мин.
После помола был произведен
ситовый анализ. Результаты
приводятся в табл. 86.
Дезинтегрирование
песка при оборотах корзин
со ил
Отеостия
О/л ИЗ
сит, им
0.5
Рле. I'M).
r.:tiiiiijit нос
1 Milt*.; 3
Гранулометрические крив we
песков:
"tramn.iit песок; :' - де.чштегри-
ipn mV>pnr;i\ Ki.i\-, л tin,i 'ir>D ч
Ti» же, при Ur)t) oo/wuii-
iki'hu fura. w w
OCJ.'IIUK I)Л СИТО, %
послу обработки и опытном [ после обработки в опытном
дезинтеграторе с 1KUJ об/мин j дезинтеграторе с 1450 об/мин
•и
20,1
Н.~
10,1
14.fi
1 21,4
15
15.3
17,2
31.1
В с о г о
100
100
1450 в 1 мин. перемещает гранулометрические кривые песка,
составленные по данным табл. 86, непосредственно к идеальной кривой (Рис.
136).
288
4.12.5 Добавки
Вопросу добавок в производстве известково-песчаных изделий уделено
много внимания. Но часто смешивают влияние
добавок на прочность изделий и прессуемость смесей. В табл. 87
рассмотрены данные о добавках и их влияние на прочность изделий и
прессуемость смесей.
Приведенные в табл. 87 данные не отражают результатов всех
исследований. Мы произвели дополнительные опыты по определению
влияния различных красящих добавок на прочность силикальцитных
изделий и установили, что большинство красящих веществ снижает
прочность изделий. Однако 10%-ная добавка свинцового сурика,
например, повышает прочность почти на 20%, добавка 1%-ной
золотистой охры или цинковой зелени—на 10% и т. д.
Опыты показали, что влияние добавок на прочность изделий
зависит от состава смесей и режимов запаривания. Добавки в автоклаве
взаимодействуют с известью легче, чем с песком, и это отрицательно
сказывается на качестве изделий. Прочные области вяжущего в и С (см.
Рис. 98) образуются в процессе запаривания, когда известь соединяется
с молекулами зерен песка. Если же известь соединяется с добавками до
проникновения в зерно песка, то, аналогично бетонам, должна
возникать макробетонная структура, где вяжущим является продукт
взаимодействия извести и добавки. В зависимости от прочности этого
вяжущего получается монолит различного качества.
У автоклавных изделий, изготовленных из правильно составленных
и чистых известково-песчаных смесей, положительное воздействие
добавок сказывается лишь при условии сохранения и развития
микробетонной структуры. Положительно действующие добавки в
сравнительных опытах (см. табл. 87) дали большие прочности, очевидно, по
следующим причинам: недостаточный процесс твердения, неправильно
составленные смеси (после окончания твердения изделий без добавок в
них оставалось значительное количество свободной извести), неполный
автоклавный процесс (термовлажностная обработка не соответствовала
содержанию в сырце количества извести и удельной поверхности
песка). Так как образцы формовали при одинаковом давлении, можно
предположить, что добавки оказывали положительное влияние на
прессуемость смеси, повышая объемный вес образцов, а следовательно,
и их прочность. В большинстве рассмотренных исследовании не
приведены величины удельной поверхности песка и объемного веса
изделий, поэтому невозможно сделать сравнительный анализ результатов.
Для проверки правильности нашей точки зрения был произведен
опыт. Из дезинтегрированной смеси с удельной поверхностью песка
и активностью 10,2% СаО формовали образцы с различными
добавками и без них объемным весом сухого вещества 1,7 и 1,9 г/см\
По три образца каждой серии запаривали при давлении 10 ати в
течение 2 и 8 час. Подъем и спуск давления пара производили по 1 час
Добавки вводили в
289
Таблица 87
Наименование добавки
NaCi. 0.5—1 %
Результат применения
добанки
Повышает прочность при
содержании извести в
смеси более 38%
194)
183, 189, 190,
Примечании
Опыт,,
производились со
смесями, up
применяемыми в
производстве
СаО^ 0,5-^2%
Aid;
Не вызывает повышения ■
прочности [183, i90j I To же
Снижает прочность [183]
Растшоримое стекло
Na2Si03, 3%
I
Повышает прочность [183]
Растворимое стекло s
гранулированном виде
\таг5Юя. 3 и 5%
То
[187
£5ые\>шеннвч молотая глина,
1-L>0%
Ka.uu,. 7,5-30%
Порошс-к силикатного
кирпичи н си.мкальцитиых
издс-лнн. 1 — 10%
Vbworiiu изиеетпяк, 3- 5%
' Повышает прочность при
! тщательном перемешнва-
, шш [24—26, 49. 51, 53, 55,
I 73, 181, 18(5, 190. 273]
При меньшей
продолжительности запаривания
повышает прочность, при
большей — снижает ее |51]
Значительно
прочность
2041
увеличивает
П85, 191, 194.
11е значительно повышает
прочность [185, 186, 273]
Мет. 2- -10%
-Мрамор, 10--304
Содержание до 5% не
влияет на прочность, более
5% — снижает ее [73]
10% примеси не влияет па
прочность, более 10% —
снижает ее [03. 73]
То же
То же
Данные
анализа
показывают, что
улучшается прес-
суемость
смеси, повышение
же прочности
лишь-
кажущееся
Увеличение
прочности
достигается, в
основном, *а
счет
улучшения прессуе-
чоетп
Рост прочности
в основном
достигается
за счет
улучшении
прессуемое.™
смеси
290
Трепел. 3- 15%
Снлнкагель, I—5%
Трепел. 1—20%
Диатомит, 1—10%
Na2S04, 0,5—1 %
Na2SC\, 0,75—2,5%
Na2C03. 0.5—1%
Молотой гранулированный
доменный шлак, 3—5%
увеличивает
[186, 190, 193,
значительного
на прочность
% при круп-
нсске повы-
Значнтельно
прочность
273]
Снижает прочность [73]
Не оказывает
воздействия
173]
Добавка 5 7
нозерннстом
шает прочность, при
дезинтегрированных смесях
снижает се [73]
Увеличивает прочность, в !
особенности при низких ;
давлениях запаривания |
[190.J93, 194] ;
При концентрации 0,75%
значительно повышает
прочность при
крупнозернистом песке, меньше —
при песке, обработанном в
дезинтеграторе. При
концентрации 2.57о в обоих [
случаях снижает ироч- |
ность [73] I
Повышает прочность только
при слабых автоклавных
режимах [32, 51, 190]
Вызывает появление в смеси
NaOH, в результате чего
реакция с песком
протекает полнее [274]
Повышает прочность [190,
194]
Рост прочности»
в основном
достигается за
счет
улучшения прессуе-
мости смеси
То же
Увеличение
прочности
отчасти
достигается за счет
улучшения
прессуемое™
смеси
Возрастание
прочности
связано с ncv
кышением
плотности
изделий
Котельный шлак, 1—8%
Молотая зола горючего
сланца (кукермит),
1-50%
Пылевидная зола каменного
угля, 6,6% и выше
Снижает прочность [275]
При добавке до 20%
повышает прочность [73]
Молотый порошок кирпича
(цемянка), 1 —10%
В малом количестве
увеличивает прочность, в
большом снижает [51]
Повышает прочность [275]
Тоже
291
Охра. 1-7%
Сульфитно-спиртовая барда,
0.025—0,5%
Сульфитно спиртовая барда,
0,5-5%
Мылонафт, 0,025—5%
При 1—2% заметно не
снижает, в большем
количеств снижает прочность
[2751
Сырое сульфатное мыло,
0,025—5%
Гипс, 1-10%
Гипс. 1-8%
Снижает прочность,
особенно начиная с
концентрации 0,3% [191]
При крупнозернистых
смесях снижает прочность,
при дезинтегрированных
не снижает [73J
Снижает прочность при
концентрации 0,3% и большей
I
Тростниковый и виноград-
ный сахар, 0,1 —0,0%
NaOH, 0.5—2%
NaO-M, 0,6-1,2"
Столярный клей, 0,5—1%
Торфяной экстракт,
0,00—0,08%
Слюда и тальк, 6,0%
Полевой шпат и ортоклаз,
2-8%
Различные органические
добавки (гумусные кислоты
и т. п.)
Значительно снижает
прочность при концентрации
0,2% и большей [191]
При 1%-ном содержании
прочность снижается на
9%, при 10%-ном — на
29% [57, 270]
При 2,5%-ной концентрации
повышает прочность, при
большей снижает при
дезинтегрированных смесях
[73] _
Повышает прочность на
20% [ЗЦ
Увеличивает прочность,
позволяет использовать
перегретый пар {32, 51]
Влияние полностью зависит
от качества применяемых
сырьевых материалов [51]
При дезинтегрированных
смесях незначительно
влияет »и прочность [73]
Незначительно увеличивает
прочность [73]
Значительно снижают
прочность [51]
Повышают прочность, но в
меньшей мере, чем
добавка молотого песка
[51, 73] _ _
Значительно снижают
прочность [49, 50, 61]
292
смесь в следующем виде: NaOH, 25%-ный раствор; Na2C03, 25%-
ный раствор; сульфитно-спиртовая барда, 25%-ный концентрат,
полученный непосредственно с завода: щавелевая кислота, 50%-ный
раствор; силикагель, молотый в шаровой мельнице и высушенный при t =
105°; сланцевая зола пылевидного сжигания, гашенная в автоклаве,
активностью 19,4% СаО, влажностью 0%; размельченные известняк,
трепел и красный кирпич влажностью 0%: размельченный силикальцит-
ный монолит, высушенный при t = 105°; гидрофобизатар ГКЖ-94, 10%-
ная водная эмульсия. Все размельченные материалы просеивались
через сито с 900 отв/см. Количество добавки устанавливали так, чтобы
активность смеси составляла 10,2%. Применяя добавки, не содержащие
СаО. в смесь замешивали в соответствующей пропорции и известь; если
добавки содержали СаО, добавляли песок, обработанный в
дезинтеграторе до необходимой тонины. Все образцы после формования имели
влажность 7%. Результаты испытаний показаны на Рис 137.
Из Рис. 137 видно, что при автоклавном режиме 1+8+1 час. и
давлении 10 ати ни один образец с объемным весом 1,9 г/см3 не имел
большей прочности, чем образцы, изготовленные в одинаковых
условиях и не содержащие добавок. При том же режиме запаривания и
объемном весе 1,7 г/см прочность на сжатие пяти типов образцов с
добавками силикагеля 1%>, ГКЖ 0,02%), золы горючего сланца 5%, силикагеля
5% и NaOH 0,1%) была выше. При автоклавном режиме 1+2+1. час и
объемном весе 1,9 г/см3 в десяти случаях прочность образцов с
добавками была выше, чем без добавок. При этом оказалось, что различные
добавки неодинаково влияют на прочность. У образцов с объемным
весом 1,7 г/см , изготовленных при том же автоклавном режиме,
прочность в двенадцати случаях выше, чем у образцов без добавок. При
этом картина аналогична предыдущей. Добавки мылонафта и сульфит-
носпиртовой барды высокой концентрации крайне вредно отражаются
на прочности. При одинаковом режиме запаривания, но разном
объемном весе характер кривых аналогичен. Из Рис. 137 видно, что
большинство добавок улучшает формуемость. Лишь в восьми случаях для
достижения объемного веса 1,9 г/см3 смеси с добавками требуют большего
формовочного давления, чем без добавок. Особенно ухудшается
формуемость смесей при употреблении добавок 5% силикагеля, 10%
трепела и 10% порошка силикальцита.
Эти опыты полностью подтверждают нашу точку зрения о влиянии
добавок. Последние оказывают эффективное действие лишь в тех
случаях, когда применяемая технология не обеспечивает изготовления
прочных изделий.
При автоклавных режимах с низкой температурой и недостаточной
продолжительностью запаривания и наличии извести,
293
BOO-
SOD-
■jpmum запаривания
o-o-o/ f-6'f;sc при loatnu
•-| Режим запаривания
a..*..*; 1-2-1 час при юати
i
/ ? 3 4 J 6 7 8 3 10 li 1213 М IS № 17 IS 19 20 ?122 23 24 Я
Рис. 137. Влияние различных добавок на давление при формовании и на
прочность образцов )ipu сжатии: номера 1—25 на оси абсцисс означают нижесчедующие добавки в
% от веса сухого вещества смеси:
1 — бездобавок; 2—силикжелъ, 1%; 3—ГКЖ-94, 0,02%; 4—зола горючего слам/а. 5%; 5—
извеспгняк, 5%; б- щавелевая кислапа, 0,06%; 7- -силикагель, 5%; 8 Na£0}, 2%; 9- -сили-
калъцитный порошок. 5%; 10—NaOH,0,l%: 11 -известняк 10%: 12—глиняный кирпич. 3%: 13
—силикалъцитный порошок 10%; 14—сульфитно-спирповая барда (ССБ), 0,5%: 15—золагсрю-
чегосланца, 10%; 16 -щавелеваякиоюта, 0,02%; 17- трепел, 10%; 18—трепел 3%; 19- -
NaOH.1%; 20—ГКЖ-94, 0,02%; 21 глиняный кирпич, 10%; 22—NajCOs, 0,5%; 23~мычо-
нафт,0,5%; 24- сульфитно-стртоваябсрда. 3%; 25 - мылонафт, 3%; пунктиром изображены
давления при прессовании, необходимые для формования образцов до объемного веса 1,9 г/chf
294
не соответствующей данной дисперсности и активности песка и
гомогенности смеси, кислотные добавки способствуют связыванию
содержащейся в изделиях свободной извести и влияют на прочность
положительно. Изготовление силикальцитных изделий с прочной
структурой, где зерна песка должны срастаться лишь с прочной структурой
новообразований (богатой SiC^). рациональнее производить с
соблюдением технологии обработки известково-песчаной смеси и режима
запаривания, чем с применением добавок.
Имеются ли добавки, повышающие прочность силикальцитных
изделий? При изготовлении пеносиликальцитных изделий небольших
объемных весов положительный эффект могут дать некоторые
тонкомолотые шлаки, подобные сланцевым. При выпуске силикальцитных
изделий высокой плотности положительное влияние могут оказать
только те добавки, которые увеличивают плотность областей В и С
новообразований (Рис. 98). Ими могут быть только добавки, которые,
соединяясь с содержащейся в областях В и С Si02 или молекулами
известите
вредят соединениям, возникающим в автоклаве при запаривании смеси
без добавок. Одной такой «добавкой» является СОг, который, уплотняя
структуру новообразования, повышает прочность готового изделия.
Влияние на силикальцит красителей,
входящих в соединение с Si02, окончательно не выяснено.
4.12.6 Химический и минералогический состав сырьевых материалов
Химический и минералогический состав сырьевых материалов
воздействует как на процессы твердения смесей, так и на прочность
изделий. Проф. Волженский приводит результаты опытов Hirsch'a,
сущность которых заключалась в запаривании в течение 10 час. под
давлением 8 ати различных известково-песчаных масс с 10% извести по
весу. Искусственно приготовляли пески измельчением различных
минералов, содержащих и не содержащих кремнезем. Испытания показали
следующую прочность образцов на сжатие: из кристаллического кварца
— 480 кг/см2, кварцита—570, кварцевого песка—268. шамота—200,
мрамора — 40, доломита — 81, киролита — 68, пирита — 51. Такие же
результаты были получены на Опытном заводе. Исследовался чистый
ортоклаз Карело-Финской АССР, размельченный до удельной
поверхности 2170 ел?/г и смешанный с известью до активности смеси 8.3%
СаО. Образцы прессовали под давлением 200 кг/см2 (объемный вес
1,75) и запаривали в производственных условиях. Опыты показали, что
прочность образцов на сжатие была равна 145 кг/слС. Образцы из
известково-песчаной смеси с такой же удельной поверхностью и
активностью при таком же объемном весе и режиме запаривания показали
прочность на сжатие 400 — 500 кг/см'; образцы из мраморного
295
порошка объемным весом 1,9 г/см3 имели прочность на сжатие
всего лишь 34 кг/см2.
Опыты Henglein'a и Reitter'a с различными минералами показали,
что образцы из смеси каолина и бентонита с известью разваливались в
автоклаве, образцы из смеси порошка слюды и извести имели
незначительную прочность (10 кг/avf). Молотый полевой шпат показал
прочность 108 кг/слГ, порошок молотого красного кирпича — 228,
различные золы каменного угля — 17 — 152, порошок молотого силикатного
кирпича — 262, гидроокись алюминия — 15, гидроокись железа — 40,
окись железа — 65. Во всех образцах содержалось 6,6% СаО, их
формовали под давлением 200 кг/слГ и запаривали в течение 8 час. под
давлением 8 ити.
Эти данные позволяют полагать, что новообразование, создающееся
при запаривании между зернами песка и известью, имеет более
прочную структуру, чем из смесей минералов, содержащих непрочную Si02,
с известью. Прочность известковопесчаных изделий зависит от
процессов, обеспечивающих возникновение новообразования между
компонентами. Прочность образцов на сжатие, изготовленных из смеси
искусственного мраморного песка и извести (40 кг/см~), можно объяснить
теми же процессами, которые присходят при твердении
известковопесчаных смесей при обычной температуре.
Влияние химического состава извести на образование прочности
изделий можно рассматривать как результат суммарного воздействия
активной СаО и примеси. Прочность изделий, изготовленных из смесей
извести и песка, богатых примесями, складывается из прочности,
рассчитанной по данным активности смеси, удельной поверхности песка,
плотности изделий и влияния примесей. При больших активностях
смеси и невысокой удельной поверхности песка, а также при
автоклавном режиме с низкой температурой и недостаточной
продолжительностью запаривания, когда образование прочной структуры изделий
затруднено, извести, богатые гидравлическими примесями, дают
большие прочности, чем без примесей. При оптимальной активности смеси,
соответствующей удельной поверхности песка, известь без примесей
при прочих равных условиях всегда дает большую прочность.
Результаты опытов показывают, что структура изделий,
изготовленных из смеси песка с доломитовой известью и смеси шеска с
кальциевой известью, должна иметь одинаковое строение. Например, в
опытах с известью, содержащей 27% MgO, была получена прочность
631 кг/см", при содержании 22,8% MgO — 591 кг/см~ и при кальциевой
извести без примесей — 567 кг/см. Kennedy [277] приводит следующие
данные растворимости кремнезема и извести в чистой воде при
повышенных температурах (табл. 88).
296
раз
Из табл. 88 видно, что растворимость Mg(OH)2 примерно в 50
меньше растворимости Са (ОН)2, прочность же известково-
Таблица&§
Температура.
град.
100
110
120
130
150
160
180
190
200
220
240
250
аморфная
кремнекислотл
6,66
__
8,33
- —
11,66
—
15
' 19,16
21,66
Растворимость к чистой иоде, ммоль).'
кварц
-
_
—
—
1,16
2,83
—
4
0
7.16
са(ОН)!,
9,34
.—
4,17
4,41
—
1,5
0.89
—
0,68
Ме(ОН)„
0,1
—
COS
—
.—
0,05
_
0,04
-
—.
0,01
песчаных изделий из них практически не имеет большой разницы. Это
еще раз подтверждает, что в образовании структуры известково-
песчаных изделий растворимость извести не имеет большого значения
и что представленная нами картина образования структуры вполне
вероятна.
Еще Глазенапп пришел к выводу, что доломитовая известь в
автоклаве действует на образование растворимой Si02 так же, как и
кальциевая известь. Следовательно, независимо от химического состава
извести количество активной извести, определяемое титрованием соляной
кислотой, при образовании монолита оказывает одинаковое действие
независимо от того, введена она в смесь в чистом виде или с примесями.
Однако имеется основание предполагать, что вряд ли титрованием
извести соляной кислотой можно точно установить количество извести.,
становящейся при запаривании активной.
В табл. 63,64 было показано, что известь в структуре монолита
связана неодинаково прочно. Раздробленный силикальцитный монолит, не
содержащий свободной извести по Emley, может снова затвердевать в
автоклаве (табл. 65). Очевидно, и гидравлическая известь частично
связана с кислотными компонентами и при запаривании может
дополнительно участвовать в возникновении новообразований. В какой степени
эта часть извести при титровании кислотой входит в общее количество
определяемой извести, еще не выяснено.
Mach и Herrmann критически относятся к возможности полного
определения титрованием соляной кислотой активных частиц в извести,
богатой примесями. Это доказывают и наши опыты по определению
свободной СаО в сланцевой золе. Было
297
обнаружено, что при запаривании изделий, изготовленных на базе
сланцевой золы пылевидного сжигания, в образовании структуры
принимают участие как свободная известь, так и связанная. Пылевидные
золы горючего сланца с различным содержанием свободной извести
(сумма связанной и свободной СаО примерно одинакова) показали
после запаривания одинаковые прочности. Отсюда следует, что при
образовании структуры силикальцитных изделий, употребляя извести,
богатые примесями, не всегда возможно определить активность извести
титрованием соляной кислотой. Лучшие результаты определения
активности известен, богатых примесями, дают технологические
испытания. В извести, не имеющей примесей или с незначительным
содержанием их, способ титрования соляной кислотой позволяет определить
количество извести, активно участвующей при запаривании в
образовании структуры так называемой технологической активности извести,
с достаточной в практических целях точностью.
4.12.7 Свойства поверхности сырьевых материалов
На процесс автоклавного твердения известково-песчаных смесей
оказывает влияние характер поверхности зерен. Киреенко [241]
подразделяет зерна природного песка по характеру поверхности на восемь
групп:
гладкую матовую — углубления на поверхности незаметны при
среднем увеличении до 50 раз;
гладкую полуматовую — углубления на поверхности незаметны
даже при большем увеличении;
гладкую блестящую—совершенно гладкую;
шероховатую матовую — вся поверхность зерна покрыта
незначительными углублениями, заметными при увеличении в 10—20 раз;
шероховатую полуматовую — вся поверхность зерна покрыта
незначительными точечными углублениями, заметными при увеличении
в 40 — 60 раз;
шероховатую блестящую — на совершенно гладкой поверхности
отдельные шероховатости;
ноздреватую — поверхности зерна равномерно покрыты
небольшими углублениями (бугристая поверхность);
кавернозную — на зернах наблюдается одно или несколько
значительных углублений (каверн).
Ноздреватость и каверность можно рассматривать как изъян
поверхности зерен. В общем Киреенко характеризует природные пески
следующим образом:
298
«В большинстве случаев на поверхности зерна песка замечаются налипшие
мельчайшие часппщы минералов — получается более или менее толстая оболочка-
рубашка. Иногда оболочка располагается пятнами, покрывая только часть
поверхности. Материалом этих оболочек являются: глина, известь, окислы железа (лимонит) и
т. д. Толщина оболочки в большинстве случаев неодинакова. Оболочки заполняют все
резкие неровности на поверхности зерна песка, как бы смягчая изменение контура.
Желтовато-прозрачное вещество — глина, буроватожелтоватый налет — водные
окислы железа. У зерен с ноздреватой поверхностью углубления часто заполнены белым
или желтоватым веществом (возможно глинистым). Каверны зерен песка часто
бывают заполнены желтоватым или буроватым веществом».
О воздействии естественной оболочки, покрывающей зерна песка,
на качество цементо-бетонных монолитов Киреенко пишет:
«Оболочка известковая или из окислов железа не вредна для бетона, так как она
растворяется и входит в состав г/емента, солей извести и железа, глинистая же
оболочка может быть вредна; она. плотно облегая зерно песка, смачивается eodoii,
образуя слой, изапирукяций зерно песка от склеивания с цементным тестом... Адгезионные
силы между поверхностялш зерен глины и песка меньше соответствующих сип а/епле-
ния с г/ементным клеем ... Поэтому хоронит песок с прочным материалом зерен,
покрытый толстой глинистой оболочкой, непригоден для бетонных работ».
В ходе исследовательских работ в области известково-песчаных
изделий мы первое время почти не обращали внимания на форму зерен
песка и характер их поверхности. При изучении качества изделий даже
величину удельной поверхности песка принимали во внимание лишь в
единичных случаях. По ОСТ 5789 НКТП, действовавшему до 1952 г., в
песках, пригодных для изготовления силикатного кирпича,
учитывалось лишь содержание глинистых частиц, органических веществ,
химический и гранулометрический состав. Более подробных данных не
было и в учебниках по изготовлению силикатного кирпича [243].
Основываясь на приведенной выше схеме образования
микробетонной структуры известково-песчаных изделий, приведем некоторые
принципиальные точки зрения о характере поверхности зерен
природных песков.
1. Для перемешивания извести с зернами песка, склеившимися
глинистыми и карбонатными соединениями в комья различных
размеров, необходимо песок и известь обрабатывать в смесительных
агрегатах, таких, как дезинтегратор, который разрушает естественную
цементацию и освобождает поверхность зерен от пленок.
2. Оболочка на поверхности зерна всегда препятствует физико-
химическому процессу между частицами извести и песка при
запаривании. Но оболочка может состоять и из таких соединений, которые не
будут оказывать вредного воздействия на процесс. Однако вопрос о
таких соединениях пока не выяснен. Поэтому технология
приготовления известково-песчаных смесей должна во всех случаях освобождать
зерна песка от оболочек.
3. При изготовлении известково-песчаных изделий зерна песка
являются в процессе возникновения новообразовании актив-
299
ными компонентами, поэтому форма зерен с точки зрения качества
изделий имеет важное значение. Как известно, из круглозернистого
песка не получается таких прочных известково-песчаных монолитов,
какие может дать песок с угловатыми зернами. Молекулярные силы
твердого вещества находятся на круглой поверхности в большем
равновесии, чем на гранях. Следовательно, шарообразная поверхность
зерен является самой инертной, и производство качественных силикаль-
цитных материалов из такого песка наиболее трудоемко. Пески с остро-
гранными и угловатыми зернами более пригодны для изготовления си-
ликальцитных изделий, чем пески с полукруглыми и круглыми
зернами. Шероховатые матовые поверхности зерен по тем же соображениям
должны быть более пригодными, чем гладкие блестящие.
4. От активности вещества поверхности зерен зависит скорость и
полнота процессов образования прочной структуры монолита.
Если молекулы вещества зерен природного песка интертны (с точки
зрения автоклавного процесса), то после механического дробления
зерен вещество новых поверхностей имеет молекулы активные.
Свойства поверхности зерен природного песка после обработки в
дезинтеграторе почти не влияют на качество смесей, так как в процессе
дезинтегрирования поверхность зерен многократно возрастает. Если,
например, при обработке в дезинтеграторе песка с удельной
поверхностью 100 см/г получается дополнительная поверхность 800 см~/г, то
удельная поверхность песка повышается в девять раз, т. е. до 900 слГ/г;
при этом начальная поверхность в обработанном песке составляет всего
лишь 11 %. Поэтому маловероятно, чтобы после такой обработки
природные свойства поверхности песка сохранились. Если природная
поверхность песка составляла, например, 600 см/г, а обработка в
дезинтеграторе дала прирост поверхности 300 см"/г, то первоначальная
поверхность песка составляет 67% от суммарной поверхности. Так как новая
поверхность песка является более активной при запаривании, то
прочность образца должна быть ниже при большей площади природной
поверхности. Эта разница в прочностях образцов выражается разницей
индексов качества.
Об активности молекул поверхности частиц извести можно сказать
следующее. При запаривании частицы гашеной извести и зерна песка
образуют структуру извеСтково-песчаных изделии независимо от того,
формуются ли изделия с негашеной или гашеной известью, поэтому
достаточно рассмотреть активность молекул поверхности частиц
гашеной извести. Как было показано, дисперсность частиц извести после
гашения зависит в большей степени от химического и
минералогического состава известняка, от режима его обжига и режима гашения
извести, чем от того, как
300
размельчаются куски извести до гашения и размельчаются ли они
вообще. Размельчение извести до гашения не оказывает значительного
влияния на качество гашеной извести. Поэтому замеченный рост
прочности силикатного кирпича при увеличении тонкости помола
негашеной извести объясняется тем, что смеси после гашения извести
недостаточно перемешивались. Гашение извести всегда дает большую
дисперсность, чем ее помол в любой мельнице, поэтому гомогенность
смеси после гашения извести при тщательном перемешивании должна
быть выше, чем у смесей из песка и молотой негашеной извести.
Нет экспериментального материала, определяющего влияние
различных способов гашения на активность поверхности частиц гашеной
извести. Мы установили, что литые силикальцитные изделия,
изготовленные с гашеной в молоко известью при интенсивном смешивании с
большим количеством воды, имели несколько большую прочность на
сжатие, чем те же изделия, изготовленные с порошком извести,
гашеной в гидраторе с небольшим количеством воды. Не установлено, что
здесь влияет на прочность: иная структура поверхности частиц извести
или большая дисперсность, получаемая при гашении извести в молоко,
позволяющая иметь лучшее смешение сырьевых материалов.
Последнее более вероятно. Для выяснения, изменяются ли свойства
дезинтегрированных смесей и песков при выдерживании, мы произвели
следующий опыт.
В дезинтеграторе были размолоты две смеси различной активности
и отдельно песок (без извести). Получен песок удельной поверхностью
около 1050 ел?/г. Из обеих дезинтегрированных смесей различных
активностей и из двух смесей, полученных ручным смешиванием
дезинтегрированного песка с известью в количествах, равных количеству
извести в дезинтегрированных смесях, было изготовлено по три образца.
Кроме того, часть дезинтегрированных смесей и дезинтегрированного
песка и гашеной извести помещали в стеклянные сосуды с узким
горлом и герметически закупоривали. Смеси и песок для изготовления
образцов высушивали и помещали в сосуды, для образцов других партий
смеси и песок помещали в сосуды с 5%-ной влажностью. Так было
приготовлено четыре комплекта стеклянных сосудов. Один комплект был
вскрыт через неделю и из хранившихся в них смесей и песка
изготовлены точно такие же образцы, как из свежедезинтегрированных смесей и
песка. Другая партия образцов была изготовлена через месяц, третья —
через два, четвертая — через, полгода. Все образцы имели объемный
вес 1,8 г/см3 и запаривались в течение 8 час. при давлении 10 ати.
Подъем давления пара и его снижение производили в течение 1 час.
Через сутки после запаривания образцы испытывали на сжатие.
Результаты испытаний приведены в табл. 89.
Из табл. 89 видно, что при выдерживании дезинтегрированного
Таблица 89
Способ приготовления
смеси
Активное ■' h
сч!еси.
% СЮ
Смесь. пзнест>. и гюсок
-фанилиер, и сосудах
Прслсл прочности образцов при окатии в кг/см3
г.ослс выдерживания материалов в течение
1 еут.
l Сут.
2 мес.
виде
Дезинтегрированный
песок и известь
перемешаны вручную
{ i В CS.VOM
0,6 [
1 ! При 5c'i влажности
136
136
13,2
В сухом виде . .
При 5,!о влажности
6,6
В сухом виде . .
При 5% влажности
В дезинтеграторе
485
485
350
350
171
179
183
Пидени..'
прочности образцов
после
шестимесячного хранения
сырьевык
материалов
582
520
525
593
477
386
226
239
346
362
383
386
13,2
В сухом виде ... J 884 792 877
При 5% влажности .! 884 890 ! 893
316
328
307
294
846
850
453
416
21
5
53
51
12
16
4У
53
о
302
песка в герметическом сосуде в течение первого месяца его
активность повышается, это происходит в большей мере у песка., имеющего
5%-ную влажность. Выдерживание дезинтегрированных смесей и песка
до 2 мес. заметно не изменяет прочности образцов. После 6 мес.
хранения наблюдается значительное падение прочности, особенно у
высокоактивных смесей, доходящее примерно до 50%. При этом прочность
образцов почти не зависит от того, хранился ли дезинтегрированный
песок вместе с известью или отдельно, во влажном или сухом
состоянии. Поэтому можно полагать, что падение прочности вызвано,
главным образом, падением активности дезинтегрированного песка при
длительном хранении.
В литературе имеется много данных по вопросу о влиянии гашения
извести вместе с песком на образование структуры изделий. Kosmann
считает, что в этом случае известь оказывает на зерна песка химическое
действие и изделия дают большую прочность. Но есть утверждения, что
при гашении извести с песком возникающие реакции настолько слабы в
сравнении с реакцией, образующейся при запаривании, что не
оказывают никакого влияния на прочность изделий. Для выяснения этого
вопроса мы произвели следующий опыт. 20 кг хорошо перемешанного
песка карьера завода «Кварц» делили на две равные части. Одну часть
смешивали с таким количеством извести, чтобы активность смеси была
не больше 6% СаО (известь предварительно гасили в порошок и
хранили в герметически закрытом сосуде в течение 15 дн.). Другую часть
песка перемешивали с молотой негашеной известью активностью 93%
(размер ее частиц после помола был не более 0.3 мм) до того же
процента активности СаО в смеси. Затем каждую смесь делили еще на две
части, из которых одну обрабатывали в опытном дезинтеграторе при
1450 об/мин обеих корзин Смеси с негашеной известью в жестяном
сосуде помещали в опытный автоклав и выдерживали 45 мин. под
давлением пара 5 — 6 итч. Затем всем четырем смесям придавали 6%-ную
влажность и вновь тщательно перемешивали их. Из каждой смеси
прессовали по пять образцов под давлением 200 кг/см2. Все образцы
запаривали в одном промышленном автоклаве в течение 8 час. под давлением
10 апш, затем определяли их прочность на сжатие. Результаты
испытаний приведены в табл. 90.
Опыт подтверждает, что гашение извести вместе с песком не
увеличивает прочности образцов. Незначительное повышение прочности
образцов, изготовленных из гашеной извести, по сравнению с образцами
из негашеной объясняется тем, что гашеная в порошок известь гораздо
мельче молотой негашеной и поэтому она более равномерно
перемешивается с песком.
Детально этот вопрос исследовал РоЫ [278]. Он сравнил влияние
разных способов гашения извести на изменение поверхности обычных
зерен песка, шлифованных поверхностей крупных зерен
303
Таблица90
(Jmcoo приготовлении
смеси
Природный песок перемешан е
негашеной известью; известь
вместе с песком погашена в
опытном автоклаве
Смесь
ж.
_ о
6
(Л
и
к о
_ в
6
_
т
а,
vo
о
■■%
1
2
3
4
5
а- ■ Л
I&-S
S tJ Я =
£■- о а
..""___.
158
162
144
165
138
-Рг-5
_•§£■£
t.jci
U40O
153
Природный песок перемешан с
гашеной известью
Природный песок перемешан с'
гашеном известью; смесь об- j
раиогана в опытном дезинте-1
Природный песок перемешан с
негашеной известью, смесь
обработана в опытном
дезинтеграторе, известь вместе с
песком погашена » опытном
an гоклаве
I
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5 '
168
16!)
158
155
179
351
358
365
347
347
272
327
344
306
341 .
!
! 1С)
!
354
31:s
и на изменение прочности изделии и нашел, что гашение извести в
смеси с песком не изменяет прочности и не оказывает влияния на
другие свойства изделий.
Это позволяет сделать вывод, что гашение извести с песком не
влияет на процесс образования структуры изделий.
4.12.8 Гомогенность смесей
Изучение возможности движения молекул извести при запаривании
известково-песчаных изделий показало, какое большое значение для
обеспечения качества изделия имеет равномерность смешения или
гомогенизация смесей. Drakebusch [279] еще в 1911 г. писал о нескольких
вариантах подготовки смесей. Старейший способ приготовления
смесей для силикатного кирпича состоял в следующем. Известь и песок
перемешивали с водой в барабане, здесь же известь гасили. Затем смесь
из барабана выпускали и проталкивали вручную в питатель пресса.
Смеси разгружали также и в бункер, под которым находился
тарельчатый питатель пресса. По другому способу известь гасили в барабане
вместе с небольшой частью песка, а остальной песок замешивали
304
в смесь вручную. Чтобы лучше перемешать ее, перед прессом
устанавливали бегуны. На некоторых заводах между барабаном и бегунами
помещали крупный силос, в котором производили дополнительное
гашение извести. Но мешалки и бегуны не обеспечили равномерного
перемешивания извести и песка.
Klehe [280] находит, что перемешивать компоненты различных
удельных весов до требуемой в технологии степени не удается. В
производстве силикатного кирпича лопастные смесители, бегуны и
смесительные барабаны не являются совершенными агрегатами [281, 282,
283]. Поэтому предлагаются новые конструкции мешалок [284], в
которых соединяется смесительный эффект бегунов, валков и шнековых
механизмов.
Endell [285] детально изучил вопрос смешения извести и песка в
производстве силикатного кирпича. Он перемешивал с разной
продолжительностью очень тонко молотую известь и природный песок в
различных мешалках при 6%-ной влажности. Приготовленные смеси
помещал в герметически закрытые сосуды на сутки, в течение которых
известь гасилась в смеси. После этого из одной части смеси, взятой из
каждого сосуда, формовали образцы поц давлением 150 кг/см без
дополнительного перемешивания. Из другой части образцы после 1-
минутного перемешивания формовались в скоростных противоточных
мешалках и бегунах, из третьей части — после 5-минутного
перемешивания в тех же мешалках. Опыты показали, что, кроме бегунов, даже
скоростная противоточная мешалка не разрушала комки, находившиеся
в смеси.
Хорошее перемешивание смесей до и после гашения извести имеет
большое значение для прочности изделий {Рис. 138). Хавкин считает
[286], что прочность известково-глиняных изделий зависит от
длительности перемешивания смеси. Наши опыты показали, что если
высушить песок и его куски тщательно размельчить кельмой на резиновой
пластинке, то при хорошем ручном перемешивании с известью можно
получить смесь лучшей гомогенности, чем при 30-минутном
перемешивании в лабораторной мешалке или бегунах. Образцы,
изготовленные из хорошо перемешанных вручную смесей, имели прочность на
20% выше, чем образцы из смесей, перемешанных в лабораторных
мешалках. Лучше всех мешалок и тщательного ручного перемешивания
гомогенизирует смеси дезинтегратор, реконструированный по
предложению автора.
Мы производили помол песка карьера завода «Кварц» в
дезинтеграторе при различном числе оборотов корзин до различной дисперсности
с известью и без нее. Пески, молотые без извести, тщательно
перемешивали вручную в течение 15 мин. с известью в количестве,
позволяющем получить активность смеси, равную активности
дезинтегрированной смеси той же дисперсности. Смеси формовали при оптимальной
влажности, образцы запари-
305
1
=V)~
ir
5э~
-a
§
*s
*
^
t
v-
-0
70
Ж0
80
60
Предщштепыюе
пеорчришвпние
Смесительный
барабан
■iMUH
5мин
in
Скоростная
противопоточная
мешапка
СНА
2MUH
Змин
Скоростная
прйтив'опоточная
мешапка ЕА
с Бегунами
Гмин 2 мин
Г, -(.',1 V';1-
■ I -, V*? те
V71 1мич U3jv;.,
!!tlil дППСПНи'ПРПЬ'Ю* rcWP'UUtHJhUU S
Рис 138. Влияние на прочность образцов предваршпельного и дополнительного перемешивания
нзвеапково-несчаноймассы
вали в промышленном автоклаве в течение 8 час. при давлении 9 ити.
Результаты испытании прочности образцов на сжатие в кг/см с
объемным весом 1.9 г/он3 приведены в табл. 91.
Перемешивание в дезинтеграторе повышает в 1,2 — 1,9 раз
прочность известково-песчаных образцов по сравнению с прочностью,
получаемой при ручном перемешивании. Качество перемешивания
компонентов зависит от количества воды в смеси. У смесей влажностью
выше 10% и у крупнозернистых песков хорошая
Таблица91
Удельная тш**рхность д<.з111погрироплнного иеск.-t к сче«.и, см'-:г
412 | 628 12-41
Перемешано
Г. | 'ДЮ
ll,\ i
it дезинте-
iparope
163
21:')
107
«ручную
231
.423
376
458
в
дезинтеграторе
282
451
531
640
вручну
215
4 0Ь
470
542
в
дезинтеграторе
403
612
720
813
306
гомогенность практически достигается сравнительно легко и быстро
даже при смешении простой лопатой в ящике. Гомогенизация же
полусухих известково-песчаных смесей при влажности 4 — 10%,
применяемых в производстве силикатного кирпича и прессуемых силикаль-
цитных изделий, достигается значительно труднее. Практика
показывает, что такие смеси можно хорошо гомогенизировать только при
совместной обработке песка и извести в дезинтеграторе (гл. ГХ). В нем
воздушные течения и вихри поддерживают тонкую легкую известковую
пыль во взвешенном состоянии до тех пор, пока она плотно пристанет
(механически) к поверхности песчинок. Дезинтегрированные смеси
при транспортировке не пылятся, и их компоненты невозможно
отличить друг от друга невооруженным глазом.
На полноту перемешивания компонентов смеси оказывают также
влияние величина зерен извести и песка и свойства их поверхности.
Мелкие глинистые пески смешиваются с известью значительно
труднее, чем крупные с однородными зернами. Чем мельче частицы и
жирнее гашеная известь, тем она легче смешивается с песком. Известь-
пушонка смешивается с песком легче и лучше, чем известь-кипелка,
даже при весьма большой тонине помола в шаровой мельнице.
До 1957 г. различные виды силикальцитных изделий изготовляли по
технологии, предусматривающей совместную обработку в
дезинтеграторе природного песка естественной влажности и гашеной извести.
Активизированную и гомогенизированную таким путем смесь для
получения равномерной формовочной влажности дополнительно
перемешивали в лопастном смесителе, в бетоноили растворомешалке.
Считалось, что на прочности изделий не сказывается, придают ли смесям
требуемую для формования влажность в дезинтеграторе или в
упомянутых мешалках. После того, как в дезинтегратор вместе с песком и
известью начали дозировать воду, прочность изделий на сжатие
повысилась до 30% по сравнению с увлажнением смеси в мешалках.
Практика и данные исследований показывают, что хорошо
гомогенизированные смеси обладают и достаточной уплотняемостью и удо-
бообрабатываемостью (см. гл. VI).
4.12.9 Оптимальный режим запаривания
Структура монолита образуется в процессе термовлажностной
обработки. Изменяя время запаривания, можно получить при одном
значении максимальной температуры запаривания монолиты с различной
структурой. Однако существует такая продолжительность запаривания,
после которой структура монолита больше не изменяется, и в ней
наступает состояние молекулярного равновесия. Иными словами, при
изменении сроков запаривания структура монолита может меняться от
структуры сырца до окончательной структуры равновесия. Равновесие
означает, что про-
307
цессы возникновения структуры новообразований практически
закончились. Оно может наступать и при структуре, тождественной той.
при которой монолит в данных условиях получает максимальную
прочность.
Если новообразование, в котором отношение Si02 к СаО имеет
максимальное значение, обладает также максимальной прочностью, то
легко представить, что это отношение при дальнейшей
продолжительности запаривания может уменьшаться именно в прочных областях
структуры В и С (см. Рис. 98). Логично предположить, что в данных
областях это отношение является минимальным именно при состоянии
равновесия. Если монолит содержит главным образом области В и С, то
прочность его при положении равновесия может быть меньше
прочности монолита при предшествующем положении. Следовательно,
должна существовать оптимальная продолжительность запаривания, при
которой изделия приобретают наибольшую прочность. Несомненно,
что оптимальная и соответствующая состоянию равновесия
продолжительность запаривания зависит от свойств смеси и сыриа. Чем больше
дисперсность песка в смеси, чем равномернее смешаны компоненты,
чем меньше извести в смеси и чем плотнее отформована смесь, тем
легче и быстрее должно протекать образование структуры монолита
при одной и той же температуре запаривания. Можно полагать, что
оптимальная продолжительность запаривания проявляется тем
отчетливее и быстрее, чем ниже активность смеси при той же дисперсности
и чем плотнее структура изделия, т. е. чем сильнее связываются
отдельные зерна в монолит через области вяжущего В и С.
На Рис. 116 (д и е) кривые изменения прочности при давлениях
пара в автоклаве 16 и 25 ати имеют ясно выраженный максимум
прочности, соответствующий оптимальной продолжительности
запаривания. Падение предела прочности на сжатие образцов, изготовленных из
смесей с минимальной активностью, проходит более резко (см. табл.
76, смеси I, IV, VII и X для давлений пара 16 и 25 апги). У изделий
небольшого объемного веса из смесей с активностью, значительно
превышающей максимальную, оптимальная продолжительность
запаривания может совпадать с продолжительностью запаривания,
соответствующей состоянию равновесия в структуре.
Химический состав новообразовании и концентрация молекул
вяжущего во всех областях монолита должны уравниваться с
увеличением продолжительности запаривания, поэтому известково-песчаные
изделия, запариваемые дольше оптимальной продолжительности,
должны быть более устойчивы против коррозии, несмотря на то, что их
прочность становится меньше прочности изделий, запариваемых при
оптимальной продолжительности.
Прочность изделий, запаренных при различных температурах
(постоянных) и оптимальной продолжительности, различна (см.
308
табл. 76). Это естественно, так как объем процессов при
образовании структуры определяется максимальным и средним диапазонами
молекулярного движения, связанного с температурой запаривания.
Следовательно, если изменять температуру запаривания, то не
всегда при максимальной температуре возникает структура максимальной
прочности даже в тех случаях, когда запаривание осуществляется при
оптимальной продолжительности.
В табл. 92 приводятся значения максимальной прочности на сжатие
образцов, изготовленных из различных смесей при соответствующей
температуре и продолжительности запаривания (по данным табл. 75 и
76).
Из табл. 92 видно, что температура запаривания, при которой
изделия приобретают максимальную прочность, зависит от дисперсности и
активности смесей и от плотности изделий. При объемном весе 1,9 г/сл/
образцы из смесей с небольшой удельной поверхностью дают
максимальную прочность при низких температурах запаривания (давление 6
ати). Наибольшая продолжительность запаривания в опытах составила
50 час; при увеличении сроков запаривания некоторые образцы,
очевидно, получили бы наивысшую прочность при более низких
температурах, что видно из Рис. 116, а, б и е. Из этого следует, что, наряду с
оптимальной продолжительностью запаривания, следует отмечать и
оптимальную температуру запаривания. Оптимальной температурой
запаривания является такая температура, при которой известково-
песчаный сырец данной структуры получает максимальную прочность
при оптимальной продолжительности запаривания. Оптимальная
температура зависит также от свойств сырьевых материалов и сырца и
является их функцией. По нашему мнению, при тепловлажностной
обработке изделий не существует минимальной температуры запаривания,
при которой процесс монолитизации известково-песчаных смесей не
происходит. Поэтому прочность на сжатие известково-песчаного
изделия (например 250 кг/см) при определенном объемном весе
(предположим, 1,9 г/см) может быть получена при самых низких температурах
запаривания, если изменять свойства смеси (дисперсность песка,
количество извести, гомогенность смеси) и плотность сырца. Такая
прочность достигается даже при пропаривании изделий в камере без
давления, а при исключительно высокой дисперсности даже и при твердении
во влажной среде при обычной температуре. Но высокопрочный
силикальцит, в котором зерна песка через прочную структуру
новообразований В и С (см. Рис 98) превращаются в монолит, образуется только из
дезинтегрированных смесей при автоклавных режимах.
Если мерилом качества изделия считать только его прочность, то с
введением в производство известково-песчаных смесей дезинтегратор-
ного способа необходимость запаривания в автоклаве
I а б л и ц а УЯ
Объемный вес 1.9 fcifl
Схемный нес !,0 г с.\0
Условное
обоэч.,'■(( пне
см. ги и
o6pj3u,i
Г
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
XIII
Удельная
[.озегшметь
гшека, см- <'
136
134
130
332
348
351
528
668
665
1105
1116
1262
1712
Лктшшость
смеси. i
% СаО
i I
4,6
6,2
! 7,5
8.0
11,4
12,2
11,3 |
14,6
19 1
' 14,1
19 j
25,4 '
I8.S
предел
гфОТН'>СТИ
нрп сж.гтии,
кг'см-
197
319
387
553
688
811
860
960
1210
1081
1431
1695
135Х
температура
запариианист,
г рал.
183
164
164
164
164
164
164
225
183
183
183
203
203
продолжительность
зя.тпрнп.'мшн,
чяс.
15
50
50
50
50
50
50
I
5U
15
15
15
15
предел
прочности
гри сжатии.
83
135
1IS
233
319
381
Ю5
559
663
608
762
1040
Н7(>
темпирят\ ра
SiirwpiJliaumi,
1[МД.
Ь.И
164
1S3
183
183
183
161
183
183
161
164
183 1
1 \Х
гел* кость
ЗиПУрШ'.^НИЯ.
час.
1 h
50
15
15
:о
50
50
50
15
50
50
15
50
о
40
310
зависит от свойств обработанных в дезинтеграторе смесей и диктуется
требованием максимальной экономичности производства. Например,
если для образования структур при обычной температуре нужна
тонина помола дезинтегрированного песка, скажем, 5000 слС/г, то
автоклавная обработка обычных смесей будет дешевле, чем получение песка
такой дисперсности в существующих дезинтеграторах.
Учитывая это. силикальцитными изделиями следует считать такие.
которые готовятся из специально обработанных в дезинтеграторе из-
вестково-песчаных смесей, образование структуры которых требует
запаривания при высоких температурах.
Приведенные в настоящей главе результаты экспериментальных и
производственных работ теоретически были рассчитаны автором еще в
1953 г. Исследования и производство еиликальцитных изделий
полностью подтвердили наши теоретические положения. Так развилась новая
отрасль промышленности строительных материалов — производство
еиликальцитных изделий. Пользуясь разработанными теоретическими
положениями, мы всегда могли быстро устранить появление дефектов
в изделиях. Производственники, ознакомившись с приведенными
соображениями, могут готовить качественные силикальцитные изделия
из местных сырьевых материалов.
311
ГЛАВА 5 Напряжения в известково-песчаных изделиях при
термовлажностной обработке и вызываемые ими дефекты
изделий. Рациональные режимы запаривания.
5.1 Три стадии запаривания
Проф. Волженский [287 — 291] первый сделал детальный анализ
процессов, происходящих в автоклаве под действием пара Он разделил
их на три стадии. Первая включает период запаривании с момента
пуска пара в автоклав до наступления равенства температур у
теплоносителя и в обрабатываемых изделиях. Вторая характеризуется
постоянством температуры и давления в автоклаве, когда в основном происходят
все физико-химические процессы и образуется структура изделий.
Третья стадия длится с момента прекращения подачи пара до извлечения
изделий из автоклава. Рассмотрим это более подробно.
5.1.1 Первая стадия запаривания
После загрузки автоклава (Рис. 139) его крышка закрывается и
начинается пуск пара непосредственно из парового котла через вентиль 5
(Рис. 140) или через вентили 8 и б из другого автоклава, в котором
запаривание достигло третьей стадии. В последнем случае происходит
перепуск пара. Когда давление в обоих автоклавах уравновесится и
перепуск пара прекратится, дальнейшее повышение давления пара до
заданного уровня производится из парового котла через вентиль 5.
5.1.1.1 Конденсация пара в автоклаве и в изделиях и возникновение
дефектов
Температура помещаемых в автоклав сырца, материала форм и
вагонеток колеблется от 5 до 40° в зависимости от времени года. Стенки
автоклава до пуска пара при продолжительном пребывании в
открытом состоянии обычно охлаждаются до температуры ниже 100°.
Температура пара всегда выше 100°. Поэтому поступающий в автоклав пар
от соприкосновения с относительно холодными изделиями,
платформой вагонетки, стенками форм и
312
■*«
Рис 139. Автоклав с быстрооткры-
вающейся крышкой и байонет-
ным затвором
стекает на дно автоклава. При низкой темпера-
автоклава начинает охлаждаться и
конденсироваться. Конденсация
длится до момента, пока все
находящиеся внутри автоклава поверхности
не достигнут температуры
впущенного пара. Чтобы поступивший в
автоклав пар не вступал в
непосредственное соприкосновение с
поверхностями сырца и не портил изделия,
пар впускают по длинной трубе,
расположенной под вагонетками вблизи
дна автоклава, через
перфорированные в трубе отверстия, обращенные в
сторону дна. Чтобы при перепуске
пара его струя не повредила изделий,
под местом входа паровой трубы в
автоклав
помещен защитный лист.
Конденсат с поверхностей стенок
автоклава, вагонеток и форм падает и
Рис 140. Схема автоклава:
1 - крышка: 2 - корпс: 3 - перфорированная труба; 4 - - труба и вентичь для вытска конденсата: 5 вентиль
для вщска пара в автоклав: 6—вентиль оля выпускаШ1ра: 7 вентичь олявьтуска пара в атмосферу или в эконо-
.маизер; 8—вентичь дляперепускаттраг. другие автоклавы; 9—защитный лист, раопычяюиршструюпара
313
туре этих поверхностей в момент пуска пара на дне автоклава
собирается большое количество воды. Предположим, что в автоклаве
диаметром 2 м. емкостью 60 лЛ весом 22 т на десяти вагонетках весом по
0,5 т каждая, в формах весом 7 т находилось 15 м3 вибрированных
силикальцитных изделий с объемным весом сухого вещества 1,7 г/'см
и влажностью 18%. Допустим, что в
Таблица93
Р.1СХОД 1141.1*
Маг ро» о\хоГ| силнкальцитной
массы си 1(1 до 183"
; 1,5-1.7-0,22 (183—10) . . .
'IUnpen коды, содержащейся в
' сырце от 10 до 183'"
i !Г>-1,7-0,18-173
'11,-irpCB форм и вагонеток от 10
до 183" (I0:0,r>+7).0,115-173
Нагрей конденсата, указанный
I \\ пунктах 1, 2 и 3 .
«)70,">-;-7!II.H-'J.4K.7 173 !
540 ' 4 j
i Нагрев стенок автоклава от 40;
до 183° 22-0,115- 143 . . .;
6 \ Отдача тепла корпусом авто-!
' клана во внешнюю среду при |
пуске пара в течение 2 час. !
; м ™:-*.-> !
! 2
7 [ Нагрев конденсата и потери,
'■ указаишД и пунктах 5 и 6
j)fil.8-i-rUA{ U3
510 4
Отдача тепла корпусом
автоклава во внешнюю среду при
.lanapi ванни в течение 12 час.
0,4- (183 -25) -12
Течлосоде) жапие пара,
заполнившего свободный объем
автоклава при 10 аги
(60--Х'2 15)061-5,53 0,001
7,8
Итого
Расход
тепла,
тыс.
кнал
970,5
794,1
238,7
11)0,4
361,8
«3,2
28,1
758,4
159,6
а534.8
Относительный росход
тепла,
%
4,5
100
Количество
образующегося
конденсата.
27,5
I
22,5
6,8
i
1,5 ;
i
10,2 ;
j
I
1,8 !
0,8
21,4
179
1470
442
297
670
117
52
1405
6250
314
момент пуска пара температура стенок автоклава равнялась 40°,
изделий, форм и вагонеток — 10°. Запаривание производилось при
давлении 10 ати (/=183°) в течение 12 час. Подъем давления пара
происходил 2 часа. Как известно, теплоемкость железа равняется 0,15 кал/г-
град, а сухой известково-песчаной массы — 0,22 кач/г-град. Если теп-
лопотери автоклава во внешнюю среду, по данным проф. Волженского,
принять за 400 Ккал/час-град, скрытую теплоту парообразования 540
кал/г и температуру внешней среды 25°, то образуется следующее
количество конденсата (табл. 93).
Наибольшее количество тепла (около 50%) расходуется на
повышение температуры сырца до максимальной температуры среды
автоклава. При запаривании 15 м3 силикальцитных изделий в результате
экзотермии в процессе твердения экономится до 1,8 т пара. Поэтому
фактический расход пара меньше, чем в приведенном расчете и
составит около 4,4 т, что примерно соответствует расходу пара в
производственных автоклавах.
Из расчета следует, что в автоклаве образуется большое количество
конденсата, который может покрыть трубу подачи пара. Если при этом
будет продолжаться интенсивная подача пара, он будет выбрасывать
вверх водяные струи и брызги, которые могут повредить свободный от
форм сырец. Если изделия и стенки автоклава были холодными, то
часть конденсата следует выпускать из автоклава в период подъема
давления пара. Выпуск конденсата целесообразно производить
непрерывно в период подъема давления пара, при этом сокращается расход
тепла на нагревание конденсата. Приведенный в табл. 93 расчет был
сделан без учета выпуска конденсата,
а удельное значение энергии,
израсходованной на его нагрев, составило
5.3% от всей потребности пара.
Ручной непрерывный выпуск конденсата
' затруднителен. При этом могут
возникнуть колебания давлении пара и
изменения парциального давления
* воздуха внутри автоклава, которые
вызывают разрушение изделий. Не-
* прерывный выпуск конденсата
обеспечивают специальные
приспособления; это показал опыт работы цеха
силикальцитных изделий Ижорского
завода в Ленинграде.
Рис 141. Формы с изделиями в автоклаве:
/— стальное ребро; 2 - труба для выпуска пара; 3 —
стальная форма;-/ — изделие; 5 уровень конденсата;
б—капли конденсата на формах; 7—капли
конденсата на стенках автоклава
315
Конденсат способствует образованию дефектов в изделиях и по
следующим причинам. Обычно крупные силикальцитные блоки и
панели запариваются в стальных формах уложенными один на другой
(Рис. 141). Чтобы пар мог прогреть все поверхности форм, между ними
укладываются стальные полосы толщиной в несколько сантиметров.
Конденсирующийся пар собирается в капли на дне и стенках форм.
Затем капли падают на лежащие ниже открытые поверхности изделий и
вызывают появление на них особых каверн. Иногда конденсат
скопляется в виде капель на своде автоклава, откуда они падают на открытую
поверхность верхних изделий, вызывая появление таких же каверн.
Капли в клепаных автоклавах образуются на головках заклепок, а в
сваренных — на сварочном шве. При повышении температуры силикаль-
цитного изделия объемным весом 1,7 г/см, влажностью 18% с 10 до
183° в форме объемом 1 м3 весом 500 кг на поверхности формы
конденсируется пар в следующем количестве:
от нагревания формы . (173-300-0,015) : 540 = 1<S к-:
го же воды в количестве
0,18- 1700 - .400 кг (173-300):540 = 98 „
го же 17(H) кг извести и песка (173 • 1700-0,22) : 540 =120 „
2 1! 17.1 ,Q
то же конденсата 5,ш —^ =? 19 >-
Всего . . 255 „
Вода, падая в таком количестве на поверхность изделия, вызывает в
отдельных местах значительные дефекты. Поэтому производство
крупных пеносиликальцитных блоков в горизонтальных формах без
повреждения их верхней поверхности оказалось затруднительным. В
новых автоклавах с гладкой внутренней поверхностью падения капель
на изделия не происходит. В автоклавах старого типа, покрытых
пятнами ржавчины, образование дефектов можно предотвратить
установкой в верхней части автоклава специального защитного желоба из
тонкой жести (Рис. 142).
На Рис. 142 показана также схема наклонного стального листа,
устанавливаемого между формами для отвода конденсата. Теплоемкость
защитных листов небольшая, поэтому они образуют мало капель;
капли же, стекающие с форм и свода автоклава, хорошо отводятся
листами в сторону. Защитные листы снижают полезный объем автоклава, и
поэтому там. где это возможно, лучше их не применять. Но без них не
обойтись в местах входа в автоклав трубопроводов, где происходит
очень интенсивное образование капель. В этих целях можно также
использовать крафт-бумагу, расстилаемую по поверхности изделия.
Конденсирующаяся вода проникает в поры изделия до полного их
насыщения, а затем стекает по стенкам форм вниз. В вибрированных и
литых изделиях, поры которых были насыщены водой
316
при формовании, дополнительного
насыщения в автоклаве не
происходит. Иное положение наблюдается
при запаривании прессованных сили-
кальцитных изделий, где пар имеет
возможность проникать в поры. До
подъема давления пара в автоклаве
конденсат образуется
преимущественно на открытой поверхности
сырца, затем пар начинает проникать в
мельчайшие поры изделия и
конденсируется в воду. Образующийся в
порах конденсат растворяет гидрат
окиси кальция и другие вещества,
содержащиеся в составе сырца. Как
известно, упругость пара растворов ниже
упругости пара чистых
растворителей. Поэтому проникающий в
изделия водяной пар конденсируется над
растворами извести, понижая их
концентрацию.
Опыты взвешивания сырца в автоклаве при запаривании показали,
что дополнительное увлажнение сырца в период подъема давления
пара можно точно вычислить по температуре и теплопроводности
материалов. При этом влажность прессованного сырца после подъема
давления пара определяется по следующей фор-
Рис 142 Защита изделий в автоклаве
от капель конденсата: / - направляющий свод
для стока капель; 2- -наклонный стальной лист для
отвода капель
муле:
'-lir
[>22 + ,;;] ['+'*,?]вд
(73>
где ш2 — окончательная влажность сырца в конце подъема
давления пара, %;
wi — влажность сырца при загрузке его в автоклав, %;
/, — температура сырца при загрузке его в автоклав, град.;
U — максимальная температура запаривания;
г — скрытая теплота парообразования при —2— ;
0,22 — удельная теплоемкость песка и извести, кал/г-град: Допустим,
что объемный вес сухого вещества силикатного кирпича равняется 1,8
г/с*/3, а его формовочная влажность — 5%. Начальная температура t
=40°, температура запаривания t =183° (10 апш). Тогда влажность
сырца в конце подъема давления пара будет равна:
w,
-5+ 1L* [°'22 + >ш] [> + i-lk] 100=5 + 7,8 = 12,8;
317
4 чж
Рис. 143. Температура в паро-
При такой влажности прочность
запариваемого сырца должна значительно
снизиться. Иногда по этой причине в
автоклаве разрушается кирпич-сырец,
запариваемые без форм силикальцитные
канализационные трубы и т. д. Увлажняе-
мость частично снижается
экзотермическим эффектом, возникающим при
образовании структуры в период повышения
давления пара.
Пар. конденсирующийся внутри
изделий, превращаясь в воду, отдает теплоту
сырцу непосредственно в местах
конденсации. Поэтому изделие, имеющее
открытые поры, прогревается в объеме всей
массы.
5.1.1.2 Паровая нагрузка и вызываемые
ею дефекты в изделиях
Мы установили, что температура в цен- вой среде автоклава и в образ-
тральной зоне прессованного образца 50 ^^/_раз[0щататерпэтгаровоНсредь1
ТОЛЩИНОЙ И ВЫСОТОЙ ОЧеНЬ МаЛО ОТСТаеТ ОТавтоклаваиобразца;2—температурав
паровой среде
температуры парового пространства, а с на-
ступлением максимальной температуры
разница становится равной нулю {Рис.
143).
В прессованных изделиях, имеющих открытые поры, в период
подъема давления пара происходит интенсивное течение пара внутрь
изделий. Пар, конденсируясь в порах, вытесняет воздух, который
стремится найти выход от центра изделия к паровому пространству. В
рассмотренном примере влажность изделий повысилась на 7.8%. При
этом изделие объемным весом сухого вещества 1,8 i/c»f в 1 л содержит
140 г конденсата пара, а при давлении пара 5 ати 140 г пара занимают
объем 44 л. Это показывает, как интенсивно действуют течения пара в
сырце в период пуска пара. Если повышать давление слишком быстро,
течения пара и воздуха приобретают скорости, способные разрушить
изделия. При этом интенсивное увлажнение изделий уменьшает
поверхностные силы между частицами песка и извести и снижает
механическую прочность сырца. Поэтому несправедливы утверждения, что
при быстром подъеме давления пара в изделии конденсируется
меньше воды, чем при медленном [292].
Очевидно, что при запаривании прессованных изделий с
открытыми порами следует повышать давление пара со скоростью,
отвечающей структурной особенности сырца. Это зависит от на-
318
чальной прочности сырца. Чем она выше, тем с большей скоростью
можно увеличивать давление пара. Практика показывает, что сили-
кальцитная черепица, изготовленная из смеси 10%-ной влажности при
слабом уплотнении, не разрушается, если давление пара равномерно
возрастает в течение 3 — 3,5 час. Хорошо уплотненная черепица
меньшей формовочной влажности выдерживает подъем давления пара
в течение 2 час. и даже меньшеХорошо уплотненные канализационные
трубы и силикатный кирпич позволяют поднимать давление пара в
течение 1 час; при запаривании слабо уплотненных труб на это требуется
2 — 3 час.
Совершенно иное положение с изделиями, поры которых
заполнены водой или закрыты от проникновения в них пара. Они прогреваются
вследствие теплопроводности материала. На Рис. 144 показано
изменение температуры в различных зонах крупного офактуренного пеноси-
ликальцитного блока наружной стены толщиной 30 см, изготовленного
Опытным заводом. Температура измерялась при помощи термопар. В
начале запаривания наивысшую температуру имеет центр блока, так
как при его формовании для загустевания масс в смесь добавляется из-
весть-кипелка. При гашении последней температура сырца во всех его
участках повышается. Формы с сырцом до загрузки их в автоклав
отстаиваются в помещении цеха и охлаждаются, на поверхности их
температура падает быстрее, чем внутри. Затем сырец
Рис. 144. Телтеращраврсвтнныхнючкахпеноамшмт/ютсеоблсжвощштав/гюкпавной
' i I | I | |
/ 2 3 t, 5 6 7 8 9 10 11 11 13 « 1L
Время, час
ботки
319
/ fj i 2.5 3 4 5 6 7 8 9 10
Время, час.
Рис. 145. Температура в иеносиликальцшпном изделии itpii запаривании (закрытые перы)
помещается в автоклав. Температура парового пространства и
поверхности сырца начинает интенсивно возрастать, тогда как в его центре
продолжается остывание. Лишь через 1,5 — 2 час. температура
начинает повышаться и в центральных зонах блока. Она в толще блока
отстает от температуры парового пространства тем больше, чем дальше
находятся слои от поверхности блока. Температура центра блока
достигает температуры парового пространства лишь через 9 час. после
начала поступления пара в автоклав или на 6 час. позднее по
сравнению с температурой поверхности блока. У пеносиликальцитных
изделий, при формовании которых негашеная известь не применяется,
температура в центральных зонах блока нарастает еще медленнее (Рис.
145). В последнем случае поры совершенно закрыты и не пропускают
пар, тогда как в блоке, изображенном на Рис. 144, гашение извести в
сырце разрушило стенки пор и сделало их частично открытыми.
Из этого следует, что при запаривании крупноразмерных изделий,
прогрев которых происходит главным образом вследствие
теплопроводности материала, нельзя делить весь процесс на три стадии
запаривания. Случается, что внутри блока температура еще не успевает
достигнуть максимума, а уже начинается выпуск пара В ряде случаев в
конце запаривания температура во внутренних зонах изделия
становится выше температуры парового пространства (см. Рис. 144). Это
явление связано с экзотермией, которая происходит в процессе
образования
320
структуры. В связи с этим давление внутри изделия становится
выше, чем снаружи. Разница давлений способствует разрушению изделий
во время снижения давления пара. При отсутствии резких падений
давления в паровом пространстве повышение внутреннего давления,
вызываемое экзотермией. почти никогда не образует дефектов.
Скорость подъема давления пара действует различно на
запариваемые изделия с закрытыми порами (или заполненными водой) и
прессованные с открытыми порами. У изделий с закрытыми порами не
возникает внутренних течений пара и воздуха, поэтому давление пара в
заполненном такими изделиями автоклаве можно поднимать с любой
скоростью. Быстрое повышение температуры парового пространства
целесообразно, так как при большой разнице температур прогрев
изделий вследствие теплопроводности происходит интенсивнее и
максимальная температура внутри изделий достигается быстрее. Это
полностью подтверждается практикой производства силикальцитных
изделий. Отметим, что температуре каждой точки изделия соответствует
определенное давление пара, при котором вода сохраняет жидкое
состояние. На Рис. 145 показано изменение температуры при
запаривании в различных точках пеносиликальцитного блока толщиной 30 см,
объемным весом 0.9 г/см3, при формовании которого негашеная известь
не использовалась и поры которого остались неповрежденными. При
запаривании таких блоков пар не может проникнуть внутрь изделий, и
масса прогревается только вследствие своей теплопроводности. Но у
пеноизделий с большим содержанием воздуха (пор) теплопроводность
невысокая, поэтому прогрев внутренних участков блока происходит
медленно.
Как видно на Рис. 145, прогрев сырца с закрытыми порами
проходит медленнее. В центральной зоне блока (T-V. T-IV) температура
становится равной температуре парового пространства только через 9 —
10 час. от начала впуска пара в автоклав. После 4 час. запаривания
температура пара в автоклаве составляет 174°, что соответствует давлению
~8 ант. Температура же в блоке на глубине 7 см от поверхности (Т-Ш)
в это же время составляет 140°, что соответствует давлению 3 ати; на
глубине 15 см от поверхности блока (T-IV) — всего 95°, что
соответствует давлению 0 ати.
Это показывает, что в первый период запаривания изделия
находятся под действием давления окружающего пара. У изделий,
прессованных при небольшой влажности, это давление незначительное, у литых
оно гораздо выше. При вибрировании силикальцитных смесей из
мелкозернистых песков в них остается значительное количество воздуха,
что делает сырец упруго сжимаемым. При запаривании таких изделий
сырец сжимается давлением окружающего пара. Так как сырец на
321
поверхности, свободной от формы, вблизи стенок формы нагревается
быстрее, чем в центре, то и давление пара на свободную поверхность
изделия и, в связи с этим, сжатие изделия происходят неравномерно. В
результате на поверхности изделия возникают различные трещины.
Они обычно располагаются параллельно граням форм, причем
поверхность изделия около граней формы выше. Значительно большие
дефекты возникают при изготовлении пеноизделий, в которых из-за
высокого содержания в их массе воздуха, разности температуры и
давления появляются большие деформации (оседание).
На Рис. 146 хорошо видно оседание массы изделия под влиянием
давления пара. У граней формы, где прогрев проходил скорее,
оседание значительно меньше.
Когда температура внутри изделия становится равной температуре
парового пространства, давление пара на поверхности и внутри
изделия уравновешивается. Так как за это время масса изделия твердеет, то
сжатый воздух в порах не может расшириться, тем более, что в период
пуска пара при сильном сжатии массы многие воздушные поры
разрушаются и воздух из них выходит в паровое пространство автоклава.
При запаривании изделий с закрытыми, заполненными воздухом
тонкостенными порами пар следует впускать очень медленно. Этим
уменьшается разность давлений, действующих в изделии, так
называемая паровая нагрузка. При запаривании крупноразмерных пеноси-
ликальцитных изделий, загустевание массы которых проходило с
применением извести-кипелки и
Рис. 146. Пеносиликалы штный блок с дефектами, вызванными
оседанием массы
322
поры которых частично открыты, подъем давления пара до 10 ати
можно производить в течение 1 — 2 час. Когда масса загустевает в
формах без негашеной извести, начальная прочность сырца невелика, и
так как при этом воздушные поры закрыты, то равномерный подъем
давления следует производить медленно в течение 4 час. и более. В
противном случае изделие не выдерживает паровой нагрузки. При
запаривании вибрированных изделий с небольшим содержанием
глинистых частиц, в которых содержится мало воздуха, давление пара можно
поднимать в течение 0,5 час. и даже быстрее. Литые изделия
позволяют повышать давление пара с максимальной скоростью. Расчет
показывает, что паровую нагрузку можно всегда уменьшить,
дополнительно нагревая изделия в период подъема давления пара, например, при
помощи высокочастотного тока. Но экономичность этого способа не
исследована.
5.1.1.3 Температурные напряжения, возникающие в период подъема
давления пара. Перегретый пар и напряжения, возникающие при
высыхании воды, содержащейся в изделиях
Проф. Волженский при помощи термопар производил измерения
температуры парового пространства, конденсата силикатного кирпича
и силикатного блока при запаривании и получил результаты,
совпадающие с нашими (см. Рис. 143 и 144). Он установил, что вначале
нагревается паровое пространство; тело кирпича и конденсат на дне
автоклава прогреваются медленнее, и наиболее медленно повышается
температура литого блока. При этом в начальный период пуска пара
кривая роста температуры кирпича расположена на графике ближе к
кривой роста температуры литого блока; в дальнейшем она приближается
к кривой температуры парового пространства, отклоняясь от кривой
литого блока. Волженский делает вывод, что сырец нагревается, во-
первых, путем передачи тепла с поверхности кирпича внутрь него в
силу теплопроводности материала и, во-вторых, за счет тепла,
освобождающегося при конденсации пара проникающего в сырец через
поры.
Волженский считает, что разница в температурах пара и
запариваемого изделия создает в них значительные температурные напряжения
при пуске и выпуске пара из автоклава. Они проявляются тем сильнее,
чем больше разница в температурах, которая, в свою очередь, зависит
от теплопроводности материала, размеров и формы изделия.
С нашей точки зрения, в период пуска пара в автоклав в результате
разности температуры на поверхности и внутри изделий должны
возникнуть различные температурные напряжения. Они, как мы
установили, оказались меньше напряжений, вызываемых другими
причинами, возникающими при запаривании. В период подъема давления пара
прессованные изделия
323
имеют небольшую прочность, а вибрированные и литые находятся
почти в несвязанном состоянии. Поэтому здесь не могут возникнуть
большие температурные напряжения. Но при очень быстром подъеме
температуры, после того как поверхностные слои изделия частично
затвердевают, а расширение холодных зон изделия (внутренних)
отстает от расширения поверхностных слоед. в изделии могут возникнуть
микронапряжения.
Если в автоклав поступает перегретый пар, температура которого
значительно выше температуры насыщенных водяных паров, на
поверхности изделия возникают волосяные трещины микроскопической
глубины. Такой пар вызывает особенно интенсивное высыхание
поверхностных слоев. Усадка наружного слоя, образующаяся в
результате высыхания воды, вызывает на поверхности изделия волосяные
трещины в большем количестве, чем изменение температуры в нем.
При запаривании всегда возникает некоторое количество
перегретого пара Это происходит по следующим причинам. Давление
насыщенного пара, образующегося в паровом котле, значительно выше
максимального давления пара в автоклаве. Например, автоклавы с
давлением 10 ати получают пар от котлов с давлением 12 — 16 ати. Пар
под давлением 16 ати имеет t = 203° и теплосодержание 668 Ккал/кг
[122]. Если такой пар поступает в автоклав, давление в котором
составляет, например 2 ати (133°), а теплосодержание пара 651 Ккал/кг, то он
будет перегрет на 668 — 651 = 17 Ккал/кг. Входя в соприкосновение с
относительно сухими поверхностями изделий, избыток теплоты пара
легко приводит к испарению воды, высыханию поверхности изделий и
образованию волосяных трещин. Особенно ясно это можно наблюдать
в период подъема давления пара в тех случаях, когда вентиль выпуска
конденсата, или вентиль выпуска пара в атмосферу, или крышка
автоклава недостаточно плотно закрыты (см. Рис. 140). Тогда перегретый
пар непрерывно просачивается из автоклава, и образующиеся на
поверхности изделий волосяные трещины увеличиваются. На Опытном
заводе это явление наблюдалось при запаривании черепицы ручного
формования.
Поэтому ее стали запаривать только в автоклавах, у которых
вентили и крышка закрываются плотно и не пропускают пар.
Если учесть также, что при испарении из изделий жидкой воды
прекращаются процессы твердения, становится ясным, почему в
производстве известково-песчаных материалов невозможно применять
перегретый пар. В Голландии один завод силикатного кирпича
длительное время «немного» пользовался перегретым паром [293, 294].
Это «немного», очевидно, не превышало допустимых потерь
температуры пара через стенки автоклава, и пар в нем был все же насыщенный.
Некоторые
324
авторы указывают на неэкономичность использования перегретого
пара даже в небольшом объеме.
Таблица 94
Температура кипения раствора, град.
Концентрация раствора, %
20 I 3D , 40 | 50 : 00 > 70 ! 80 ! 100
Форм\ла
соединения
CaCi2
Са(\03)2
MtrCI:
ком
NaOH
NaN03
Na2SO,
' 10
101,9
101,1
10.',4
102.4
102,8
101,J
100,6
ЮЛ
102,;
110,3
101,3
, 1
10'iS i 115,5
106,6; 113,5
108
102,(>
I 1(5,5
104,5
101,4 102,8
60
119.31 130 143,8: 162,5
i i
106.7 110,3' 117 , 129.3
130
125,3
128,3
106.9
103,2
__ I _ i _
114.4 J 177.8, 227,7
142,2} 159,1 181,1
110 ; 115 , 120
_ i _ ! _
180 ; —
(75,8%;
147,o 152,2
29.)
201,2
313,9
Как уже было показано, известково-песчаные изделия твердеют при
высоких температурах значительно скорее. Но повышение
температуры связано с ростом давления пара. Автоклавы, выдерживающие
высокие давления, металлоемки и дороги. Поэтому Волженский обращает
внимание на возможность повышения температуры при водотермиче-
ских реакциях без увеличения давления пара. Известно, что упругость
пара раствора ниже упругости пара чистого растворителя. При
запаривании известково-песчаных изделий их поры заполнены водным
раствором гидрата окиси кальция. Упругость пара этого раствора ниже
упругости пара чистой воды. Однако при малой растворимости
Са(ОН)2 эта разница незначительна. Если же в порах запариваемой
массы с раствором гидрата окиси кальция имеется еще и другое
хорошо растворяющееся вещество, то в зависимости от его концентрации
можно при одном и том же давлении пара получить более высокую
температуру. Температура кипения водных растворов различных
хорошо растворимых веществ при нормальном давлении приведена в
табл. 94.
Из таблицы видно, что, пользуясь растворами различной
концентрации, можно при давлении 1 ати получить температуру пара,
соответствующую при обычном производстве силикатного кирпича
давлениям в 20 ати и более. Применяя щелочные растворы высокой
концентрации, можно получить очень высокие температуры пара в
пределах допускаемого в автоклавах давления. Например, при давлении в 16
ати, 80%-ный раствор КОН позволяет получить t = 393 (203+190).
При обычном же способе запаривания для получения t = 374°
необходимо иметь давление 225 ати.
Но это предложение Волженского не нашло применения на
практике, так как оно требует большого расхода дорогостоящих хими-
калиев. Как было показано в гл. IV, образование высококачественной
структуры известково-песчаных изделий происходит при невысоких
температурах запаривания, и большинство добавок химикалиев
действует отрицательно на образование прочной структуры.
5.1.1.4 Парциальное давление воздуха в автоклаве
Произведем подсчет воздуха, оставшегося в закрытом автоклаве
после его загрузки сырцом-кирпичом.
Суммарный объем пор в сухом известково-песчаном сырце
определяется по формуле (см. гл. IV)
Принимая для силикатного кирпича г = 1,8 г/см , а .= 8% СаО, г3 =
2,2 г/ел/3, гр =2,6 г/см3, А = 70% СаО, находим, что объем пор в сыр-
цеб =29%. Следовательно, суммарный объем пор в одном сухом
сырце-кирпиче размером 250Х120X65 мм составит
1950-0,29 = 565 см.
При средней влажности сырца-кирпича 5% суммарное содержание
воды в нем равно 175 см . Таким образом, в одном сырце-кирпиче
содержится ~ 390 см3 воздуха.
Приняв объем автоклава завода силикатного кирпича «Кварц» 60
400 л и загрузив в него 12 000 кирпичей на 14 вагонетках, при среднем
весе вагонетки 500 кг и удельном весе железа 7,8 г/см", находим, что
суммарное количество воздуха в автоклаве равняется ~ 43 000 л или
~70% от его объема При запаривании крупноразмерных силикальцит-
ных изделий в формах процент воздуха значительно больше.
Количество последнего в автоклаве остается неизменным, если во время
запаривания воздух не выпускается и не просачивается через прокладку
наружу. В действительности давление насыщенного водяного пара в
автоклаве ниже, чем определяет манометр, так как на его показание
влияет парциальное давление воздуха. Следовательно, и температура
запаривания ниже, чем она должна быть при данном давлении по
манометру. Волженский указывает, что это обстоятельство может
уменьшить прочность изделий на сжатие до 20% и рекомендует
выпускать воздух из автоклава при начале запаривания.
В нашей практике производства силикальцита, в особенности пе-
носиликальцитных изделий, отмечалось, что выпуск воздуха из
автоклава связан с появлением в структуре изделий различных дефектов. В
связи с этим изучалось влияние величины парциального давления
воздуха на уменьшение темпера-
326
туры запаривания и другие явления, вызываемые воздухом при
запаривании. По исследованиям Волженского, находящиеся в воздухе
азот и кислород не оказывают химического действия при запаривании
известково-песчаных изделий. Предполагается, что находящийся в
воздухе углекислый газ полностью соединяется с известью изделия.
Углекислый газ, содержащийся в 43 000 л воздуха, весит 24 г, он в
состоянии карбонизировать лишь 31 г СаО или 11% от количества СаО.
находящегося только в одном силикатном кирпиче. Следовательно,
содержащийся в автоклаве воздух практически не оказывает никакого
химического воздействия на процесс образования прочности изделий.
Всякий газ в смеси с другими газами ведет себя так же, как и без
них. Так как воздух в условиях автоклава находится в замкнутой среде,
объем которой во время запаривания изменяется мало (вследствие
образования конденсирующейся воды и теплового расширения стенок
автоклава), то по закону Гей-Люссака парциальное давление воздуха в
автоклаве определится по формуле
р. = т; pu (74)
где р> —-парциальное давление воздуха в автоклаве;
Рх—давление воздуха при закрытии автоклава;
Т-2 — температура а автоклаве при давлении;
Т\ —температура при закрытии автоклава.
По закону Дальтона давление р в автоклаве, измеряемое
манометром, гоставляет
Р = /Л, + Ри,
гдер0-- парциальное давление насыщенного водяного пара;
р> — парциальное давление воздуха.
Так как Т„ ■--- / -f 273°. то парциальное давление воздуха в
автоклаве (р.:) может Оыгь определено в зависимости от
температуры запаринаппя с учетом формулы (74) по следующему
линейному закону:
где А*, — ''.' ■ 273;
I 1
«, „ Pi .
t — температура запаривания. На Рис. 147 изображена вычисленная
по формуле (75) кривая парциального давления воздуха в зависимости
от температуры парового пространства автоклава при различных
температурах в момент закрытия автоклава Начальное давление воздуха
при этом равняется 1 шпн. Парциальное давление воздуха
t?ffi
CS0
(Рис. 147) в промышленном автоклаве
может доходить максимально до 1,6
ати (при температуре запаривания
180° и температуре воздуха в
автоклаве 20° в момент закрытия автоклава).
Падение температуры в автоклаве,
вызванное парциальным давлением
воздуха, доходит в производственных
условиях до 8.3° (табл. 95). При этом
эффект термовлажностной обработки
изделий значительно снижается.
Для проверки расчетов
парциального давления воздуха были
произведены измерения давления
насыщенного водяного пара Для этого в
лабораторный автоклав помещали
специальный манометр, который соединялся
трубкой с воздушным баллоном (Рис.
148), в стенке автоклава вокруг трубки
устраивали паростойкое уплотненное Рис- ,47- Парциальное давление^
кольцо. Показания "манометра читали WiJ5^i& в автоклаве в зависимости
г ,г от температуры запаривания при
через смотровое окошко автоклава. Такразличнь£ температурах воздуха
как манометр находился в среде давле-ш время закрытия автоклава
ния насыщенных водяных паров и
воздуха, а в плоской трубке манометра было только давление воздуха, то
манометр регистрировал лишь давление насыщенного водяного пара.
Следовательно, давление манометра снаружи выше, чем внутри, и его
стрелка показывает противоположное по сравнению с обычным
направление. Поэтому обычный манометр был
we
so
1 1 К/",' '' i
I ' 4J-H 1
Т^Л1 НШ> 1
1 т^т- h /%/
_Г - . - Ж/Gtt
4 _. т£чч
. ... JZ^tl1l\Z
\:Л 3M.tt
X tttrr X
tatt -4-
Щ-ЦХ-
X 4Щ4
VI v
_u, LiLL- ' "
zzz ещ j
. ХМШ-t ^
VI r
II
VI
R- Tin
llll 1
4X//// -t- X
lm\
///// . i ■
Таблица 95
II
Ш
7
8
9
10
Te*ik-|>.irv|>;i в аигоклаве, град.
169,6
1 П.Ъ
179
183,2
при максимальном возможном
парциальном яаиле ши eosjyxa при тем-
иерлуре возлуха но время закрытия
автоклава, град.
Разность температур в
зависимости от
температуры воздх ха во время
закрытия автоклава,
град.
20
161,3
167
172
176,7
40
161.9
16 .4
172,5
177,1
60
80
100 ' 20
I
162,4
1Ы.У
1/^.У
177,0
162.8
I6S.3
173,3
177.S
163,2
10о,о
ua,<s
1/0,1
8,3
7,5
7
6,5
40
7.7
7,1
6,5
6,1
60
7,2
6,6
6.1
5,7
6,8
6,2
5.7
5,4
100
6,4
5,9
5,4
5,1
328
Рис 148. Манометр с возоушньш баллонам Оля опреоеленш парциального давления в автоклаве во
время запаривания
реконструирован так, чтобы можно было измерять разность давлений
внутри манометра и окружающей его среды.
Лабораторный автоклав соединялся с отапливаемым
электричеством лабораторным паровым котлом при помощи паростойкого
трубопровода и вентилей. Для сохранения воздушного баланса системы во
время наблюдений вода наливалась в паровой котел до начала опыта
Результаты опыта показали, что значения парциального давления
воздуха, находящегося в автоклаве, полученные по формуле (75),
полностью совпали с непосредственно измеренными.
Влияние парциального давления на температуру парового
пространства в промышленном автоклаве можно установить, сравнив
диаграммы показаний самопишущего манометра автоклава и термографа
автоматического регулятора запаривания Опытного завода [295].
Оказывается, температура парового пространства значительно отстает от
температуры, которая должна соответствовать давлению, измеренному
манометром.
5.1.1.5 Влияние парциального давления воздуха на образование
структуры известково-песчаных изделий
- Влияние парциального давления на прочность изделий.
Если при запаривании воздух остается в автоклаве, изделия
получают пониженную прочность. В табл. 96 приведены прочности на
сжатие образцов объемным весом 1,9 г/см, запаренных в течение 8 час
при давлениях 6 и 10 аппц в присутствии воздуха и без него.
Падение прочности изделий, вызываемое парциальным давлением
воздуха, в среднем составляет около 20%. Поэтому целесообразно
выпускать воздух из автоклава во. время запаривания. Но это возможно
лишь при запаривании прессованных изделий, в структуре которых
конденсирующаяся вода вытесняет воздух из пор.
329
Для выяснения расхода пара, связанного с удалением воздуха из
автоклава, мы произвели следующий опыт. В лабораторном автоклаве
Таблица96
1 J
И I
111 :
%i
V!
VII
V111
IX
X
XI
Х1>
XIII
1.6
(3.2 !
7.5 i
8 I
11,1
12.2
П.З
11,0
19
14,1
I i
25,1
18,8 1
Преаел прочности при сжатии образцом, KZfcMt
Запаривание при давлении
6 ати
13(>
134
131)
332
318
351
528
66!i
655
111)5
1||6
1252
1712
92
71
65
238
248
246
517
540
(,14
82':)
8 IS
818
851
HI
™'
57
52
180
181
186
3:)5
4'52
490
655
684
685
710
22
17
14
58
59
60
122
128
121
174
164
163
144
23,9
23
21,2
24,4
24,6
24,4
23,6
21,7
20,2
21
19,3
1 19,2
16,9
г, 3
181
233
233
467
553
657
733
909
99)
995
1167
1210
1179
Запяриванне при
давлении
$.% и
а5 кп
a tj £'1^
К) ати
.
ае1
£ 3
О.Й
«f
tf
к
5
£*
В
150
175
175
398
450
510
660
800
866
935
К,57
К'80
1060
В
34
58
58
69
103
147
73
109
129
64
110
130
119
18,5
21,9
24,9
14.8
18.6
22,3
10
12
13
6
9.4
10,8
10,1
среднем: 21,8 b среднем: 15
давление воздуха и насыщенного водяного пара поднимали до 8 ати и
определяли количество электроэнергии, необходимое для поддержания
в системе постоянного давления. Затем открывали вентиль выпуска
пара так. чтобы автоматически регулирующая давление система
электроотопления поддерживала в автоклаве постоянное давление. При
этом измеряли расход электроэнергии. Пар выпускали до момента, пока
температура парового пространства не сравнялась с температурой
насыщенного водяного пара при давлении 8 ати. По расходу
электроэнергии на поддержание постоянного давления при открытом и
закрытом положении вентиля вычисляли количество пара, необходимое для
удаления воздуха из автоклава. Воздух выпускали через вентиль в
верхней части автоклава.
Эти опыты показали, что если выпустить пар в объеме, равном
занимаемому им в автоклаве, то температура пара в паровом
пространстве возрастает до 64% от разности температур между действительной и
максимально возможной. При повторном выпуске такого же
количества пара повышение температуры составляет 24%, а при третьем
выпуске — 12%, в результате весь воздух практически может быть удален из
автоклава,-
330
Следовательно, с точки зрения роста температуры более
эффективен выпуск пара в количестве, равном однократному объем\ свободной
среды автоклава.
В повторном опыте пар и воздух выводили через вентиль выпуска
конденсата. Оказалось, что для полного удаления воздуха (8 ати)
необходимо выпустить пар в 6.2 раза больше объема автоклава. Удаление
воздуха через паровой вентиль значительно экономичнее, чем через
вентиль выпуска конденсата. Если считать, что относительный рост
прочности (табл. 96) в наблюдаемом промежутке пропорционален
повышению температуры, то средний рост прочности при начальном
выпуске пара в количестве, равном объему автоклава при давлении 6 ати,
составит 21,8-0,64 = 14% и при давлении 10 ати — 15-0,64 = 9,6%. При
последующей продувке пароього пространства эти величины составят
соответственно 5.2 и 3.6%. а при дальнейшей 2.6 и 1.8%.
Если стоимость пара высока, то экономичнее запаривать изделия в
присутствии воздуха. Удалять последний через открытый вентиль
целесообразнее в начале запаривания. В некоторых случаях удобнее
выкачивать воздух из автоклава до пуска пара. В этом вопросе нельзя
рекомендовать точных правил, так как экономичность применения того
или другого способа определяется местными условиями —
себестоимостью пара и изделий, свойствами последних и т. п.
- Влияние парциального давления на образование дефектов в изделиях.
Удаление воздуха из автоклава целесообразно, если оно не влечет за
собой нежелательных изменений в структуре изделий. Как показали
опыты> полностью удалять воздух из автоклава, не повреждая
структуры, можно при силикатных и силикальцитных изделиях с открытыми
порами, например: силикатном кирпие, силикатных канализационных
трубах, черепице и т. п., а также при изделиях из силикальцитных
смесей, в которых воздух удален при формовании вибрированием и
литьем. Пеносиликальцитные изделия не допускают удаления воздуха из
автоклава в первом периоде запаривания, когда прочность их
структуры на растяжение крайне незначительна. Производственный опыт
показывает, что и при запаривании вибрированных изделий,
изготовленных из глинистых смесей и смесей высокой дисперсности, удаление
воздуха из автоклава в начальный период запаривания без повреждения
структуры изделий также невозможно. В их структуре остается
большое количество воздушных пор. закрытых для прохождения газов. Как
было показано, давление воздуха, образующееся в порах изделий при
удалении воздуха из автоклава, может доходить до 1,6 кг/слг. После
вывода воздуха вследствие отсутствия противодавления ему снаружи
лоры начинают интенсивно изменяться в объеме, вызывая в
331
структуре сырца набухание и трещины. Набухание начинается прежде
всего с поверхности сырца, так как внутри имеется небольшое
давление от тяжести лежащей выше массы. При дальнейшем удалении
воздуха и повышении температуры все воздушные поры пеноизделий
могут лопаться и структура полностью разрушаться. Дефекты,
образующиеся от разности значений парциального давления в автоклаве и в
воздушных порах, могут быть различной формы и величины. В
некоторых случаях возникает набухание изделий, в других — частичное
или полное разрушение ячеистой структуры.
В ряде исследований при помощи лабораторного автоклава мы
выяснили зависимость образования дефектов от разности парциального
давления воздуха парового пространства и воздуха в порах изделия.
Были проведены наблюдения также и в промышленном автоклаве, в
который было вделано смотровое окошко и подведено электрическое
освещение. Окошко было оборудовано небольшим телескопом для
наблюдения во время запаривания за изменением поверхности
крупноразмерного блока. На Рис. 149 приводится снимок поверхности
крупного блока, сделанный через окошко во время окончания пуска пара,
при давлении в автоклаве 10 апш. Эти наблюдения полностью
подтвердили приведенные выше теоретические соображения и позволили
точно фиксировать объем изменения структуры, величину и
протяженность трещин в пеносиликальците в зависимости от выпуска воздуха из
автоклава. Структурные изменения регистрировали с достаточной
точностью следующим образом. Лабораторный стакан диаметром 80 мм
заполняли на
Рис 149. Поверхность крупноразмерного блока
332
Таблица 97
Величина
давления.
ли/ рт. ст
732
332
242
Высота слоя
смеси, ли;
56
90
ПО
Относительная
деформация
смеси. %
3,7
67
104
Примечания
Смесь набухает равномерно; дефектов на
поверхности смеси не наблюдалось
Разрушение единичных пузырьков на
поверхности
Интенсивное разрушение пузырьков в смеси;
смесь осела в стакане до высоты 30 лш.
высоту 54 мм слоем пеносиликальцитной смеси и помещали с установленной
рядом измерительной линейкой под вакуумный стеклянный купол. Затем из-
под купола выкачивали воздух вакуум-насосом. Величину вакуума и
изменения толщины слоя смеси регистрировали при атмосферном давлении 782 мм
рт. ст. и t = 21,5°. Результаты приведены в табл. 97.
Как видно из табл. 97, относительная деформация смеси (3.7%)
образовалась при разнице давлений воздуха в порах и под стеклянным куполом, равной
50 мм рт. ст. При разнице давлений 450 мм рт. ст. вследствие разрушения пор
воздух интенсивно выделялся из изделия. При горячей сырьевой смеси эти
разности давлений в автоклаве меньше, так как прочность ячеек (пор) ниже. При
запаривании крупноразмерных пеносиликальцитных изделий разница
давлений, разрушающе действующая на структуру изделий, значительно меньше,
так как внутри изделий образуются пространственные тангенциальные
напряжения, величина которых зависит от размера изделий. Поэтому при
запаривании пеносиликальцитных изделий с закрытыми порами необходимо, чтобы вся
масса воздуха, находящегося в автоклаве при его закрытии, сохранялась в
автоклаве при подъеме давления пара до тех пор. пока сырец. наберет
достаточную прочность на растяжение.
При запаривании пенобетонных изделий происходят аналогичные явления.
Если их помешают в автоклав, пропускающий воздух, непосредственно после
формования, когда цемент не затвердел, то дефекты, возникающие вследствие
давления воздуха внутри изделий, аналогичны дефектам, образующимся в
пеносиликальцитных изделиях (набухание пор, лопанье воздушных пузырьков и
оседание структуры). Если изделия помещают в автоклав, когда цемент
частично затвердел, но не достиг прочности, при которой он в состоянии
выдержать образующиеся в по-
333
pax напряжения, на изделиях образуются поверхностные трещины
различного размера и слоистая структура На поверхности изделий
часто выделяются куполообразные образования различных размеров.
Твердение пенобетонных изделий при запаривании в автоклавах, из
которых воздух удаляется до впуска пара связано с получением
значительного технологического брака. Запаривание пенобетонных изделий
в вакуумном автоклаве без образования дефектов возможно лишь в
случаях, когда цемент предварительно твердеет и получает прочность
на растяжение большую, чем 1,6 кг/сл/.
Чтобы установить продолжительность запаривания, при которой
пеносиликальцитные изделия получат необходимую прочность при
растяжении, мы изучали процессы запаривания в промышленном
автоклаве. Оказалось, что пеносиликальцитные смеси необходимо
запаривать не менее 2 час под давлением 10 апги, после чего из автоклава
можно выпускать воздух. При запаривании смеси большой
дисперсности это время может быть значительно сокращено. Кроме того, в
период подъема давления пара поры пеносиликальцитных изделий, для за-
густевания смеси которых негашеная известь не применялась,
сжимаются от паровой нагрузки. В результате происходит некоторое
оседание массы. Объем осадки зависит от количества находящегося в
растворе воздуха, т. е. объемного веса изделия и скорости подъема
давления пара. При подъеме давления пара в течение 45 мин. до 10 ати
разрушений воздушных пор от паровой нагрузки не было; наблюдалось
сжатие воздушных пор и вызванное этим уменьшение толщины
изделий. При уравновешивании температур в изделиях и паровом
пространстве сжатый воздух в порах стремится восстановить начальные
размеры пор. Но этому препятствует образовавшаяся при запаривании
прочность силикальцитной массы. У крупных изделий остаточная
осадка массы составляет 3 — 7 мм. Прогрев массы у образцов-кубов
протекает так быстро, что никакой осадки смеси не возникает.
Иное происходит у пеносиликальцитных изделий, для загустевания
смеси которых применялась негашеная известь. При гашении известь
связывает воду и придает смеси густоту и некоторую начальную
прочность, в результате движение частичек массы затрудняется. Такой
сырец хорошо выдерживает паровую нагрузку. Кроме того, известь при
гашении частично открывает воздушные поры, которые пропускают
пар; прогрев идет скорее, и паровая нагрузка значительно
уменьшается. Поэтому даже у крупных изделий площадью до 2,5 м и толщиной
до 0.4 м. сырец которых хорошо загустел до запаривания, при
повышении давления пара до 10 ати в течение 30 мин. и быстрее дефекты
(оседание массы) от паровой нагрузки не возникают. Изготовление
качественных крупных пеноизделий небольшого объемного веса без
применения специальных средств загустевания смеси до запаривания
удается
334
только при очень длительном и равномерном подъеме давления.
Паровая нагрузка и давление воздуха внутри пеноизделий
действуют в противоположных направлениях. Если удалить воздух из парового
пространства, уменьшая тем самым в нем общее давление, то
теоретически можно достичь состояния, при котором паровая нагрузка будет
находиться в равновесии с парциальным давлением воздуха в порах.
Такое равновесие должно сохраняться в течение всего начального
периода запаривания, пока изделие не получит необходимую прочность.
Это означает, что с увеличением паровой нагрузки следует в
соответствующем количестве выпускать воздух из парового пространства
автоклава При таком режиме подъема давления не было бы необходимости
производить предварительное загустевание пеносмеси при помощи
негашеной извести, которое сопровождается, как мы увидим ниже,
ухудшением структуры и строительно-технических показателей изделий.
Для непрерывного удаления воздуха из автоклава в нужном
количестве необходимы регулирующие автоматические установки. Например,
при помощи термопар, помещенных на известную глубину изделия и
на его поверхность, можно определять величину паровой нагрузки.
Манометр и установленная в паровом пространстве термопара
позволяют определять величины парциального давления воздуха. В
соответствии с этим специальная установка могла бы регулировать выпуск
воздуха из парового пространства.
Для запаривания газосиликальцитньгх изделий величина
парциального давления воздуха в паровом пространстве никакого- значения
практически не имеет. Водород или кислород, находящийся в порах.
имеет свое давление, величина которого не зависит от того, образовано
ли давление пара в автоклаве только частицами пара или в этом
участвует воздух. Поэтому при запаривании газосиликальцитных изделий
герметичность вентилей и крышки автоклава не имеет отмеченного
выше значения. Паровая нагрузка действует на газосиликальцит так же,
как и на пеносиликалыдит. Поэтому и для загустевания смеси
газосиликальцитньгх изделий применяется негашеная известь. Если
использовать одновременно с подъемом давления пара и внутренний прогрев
изделий, паровая нагрузка и возможность обусловливаемых ею
дефектов отпадут, применение негашеной извести для загустевания массы в
производстве газосиликальцита окажется излишним.
5.1.1.6 Влияние колебаний давления пара на структуру изделий
В практике бывают случаи, когда давление в паровом котле или паровой
магистрали падает, в связи с чем пар может через трубопровод выйти из
автоклава и давление в нем может понтиться. В зависимости от скорости и
величины падения давления, а также от структуры и размеров запариваемых
изделий возникают различные дефекты. Предположим, что давление пара в ав-
335
токлаве поднялось до 5 ати и быстро упало до 3 ати При
давлении в 5 ати стальные стенки автоклава, формы и поверхность изделий
нагрелись до t=158°. Вся масса изделий с открытыми порами получила
почти такую же температуру. Температура изделий с закрытыми
порами пено- и газосиликальцитных изделий снижается по направлению от
поверхности к центру. Но и в таких изделиях на толщину нескольких
сантиметров температура была выше 143°, т. е. температуры пара,
соответствующей давлению 3 ати. Поэтому с уменьшением давления в
пространстве автоклава на поверхности и внутри изделий образуется
интенсивное испарение. В зависимости от того, насколько свободно
пар может проникать через поры изделий, в их поверхностных зонах
возникает давление, направленное от центра к поверхности. Величина
давления зависит от скоростей падения. При длительном понижении
давления интенсивность испарения небольшая, пар успевает выйти из
изделий, и в них не создается высокого давления.
Прессованные изделия с открытыми для проникновения пара
порами выдерживают довольно большие и резкие падения давления, не
получая при этом внешних дефектов. При запаривании же вибрирован-
ных, литых и пеноизделий с относительно закрытыми для
проникновения пара порами даже небольшое падение давления приводит к
появлению крупных дефектов. Размер и характер последних зависит от
того, какую прочность имеет изделие в момент падения давления. Если
давление колеблется в начале подъема, когда прочность изделия еще
незначительна, то на поверхности образуется рыхлый непрочный слой.
Его возникновение связано с интенсивным кипением воды в
поверхностном слое изделия, полностью разрушающего структуру сырца. С
прекращением кипения рыхлый материал при дальнейшем
запаривании не восстанавливает прежнюю структуру, изделия получаются
испорченные, с мягкой поверхностью.
Если резкое падение давления пара происходит перед концом
подъема давления или в начале вьщержки поднятого давления пара, когда
поверхностный слой изделия успевает затвердеть, то обычно в
поверхностной зоне возникает слоистая структура, отдельные слои которой
имеют достаточно высокую прочность. Этс вызывается следующим.
Между частицами извести и песка происходит диффузия, и они
сращиваются в монолит. При этом грубопористая структура монолита
заменяется тонкопористой структурой новообразования. Такое
новообразование по сравнению с сырцом выдерживает более сильные течения
пара. Поэтому при падении давления пара внутри изделия возникают
напряжения, направленные перпендикулярно поверхности. На Рис. 150
дана схема возможного состояния напряжений в изделии в момент
резкого падения давления в автоклаве.
Напряжения, действующие перпендикулярно бортам и поддону
формы, более слабые и взаимно уравновешиваются сопро-
336
s s s
ч 3 .2 S
1
Рис. 150. Напряжения внутри изделий:
I— схема; Л— эпюра напряжений;
1 -ферма; 2— первый слой; 3 - второй слой; 4 третий слой; 5 - вертпкачьныетрещины; 6
эпюра давления после удаления первого слоя; 7—эпюра давления после удаления второго слоя; 8—
поверхность купола
тивлением плоскостей формы. Напряжения вблизи свободной
поверхности изделия концентрируются в местах неоднородной структуры,
откуда и начинается развитие трещин параллельно поверхности
изделия. В результате давлением пара
поднимается вверх слой изделия, который
при этом покрывается трещинами, и
пар легко выходит через них. После
отделения первого слоя эпюра
давления изменяется, а напряжения
концентрируются ниже и находят другую
слабую поверхность. Тогда отделяется
второй слой, параллельный
поверхности, который подобно первому
покрывается трещинами. Такое расщепление
может распространиться
Если давление пара резко падает
после нескольких часов твердения
изделий под постоянным давлением,
тогда напряженное состояние внутри
Продааатепыюат, в час. —
для люпых юнела; трещктт 35С 8016;-- -для жюбпо-
ковнс^жныхапентатрпю/^ЗОсм
Рис. 151. Кривые допустимой скорости
падения давления пара в автоклаве:
/—в период пуска пара; 2—втечение
первых 3 час. запаривания; 3 — изделие
находилось более 3 час под постоянным
давлением
изделий может закончиться появлением куполообразных вспучиваний.
Иногда разрушения сопровождаются резкими и сильными звуками,
похожими на выстрелы. Возникновение разрушающих куполов
наблюдается у литых и вибрированньгх изделий, но они могут
возникнуть и на крупных пеносиликальцитньгх изделиях.
На Рис: 151 приводятся ориентировочные данные, показывающие, с
какой скоростью можно равномерно понижать давления пара в
автоклаве в различные периоды запаривания до появления в изделиях
дефектов. Например, при запаривании литых панелей перекрытий в
случае падения давления пара в период подъема не следует допускать
падения со скоростью выше /з ати в час. (Рис. 151) и т. д.: при
запаривании крупных пеноблоков допускаются немного большие скорости
снижения давления.
Практикой установлено, что в автоклаве с нормальной
теплоизоляцией, не имеющем утечки пара, скорость понижения давления пара от
нормального остывания в редких случаях выше максимальной скорости
падений, допускаемых при запаривании. Поэтому, если на автоклавах
установить обратные клапаны (автоматически закрывающиеся при
большем давлении пара в автоклаве, чем в паропроводе от котла), то
возникновение дефектов вследствие резких падений пара будет почти
предотвращено. Тогда дефекты могут появляться только при аварии,
например, повреждении прокладки крышки автоклава и т. п.
Напряжения в изделиях, появляющиеся в результате резкого
падения давления пара, действуют в тех же направлениях, что и
вызываемые парциальным давлением воздуха внутри изделий. Выпуск или
утечка пара из автоклава вызывают и выпуск воздуха. Поэтому резкое
колебание давления пара особенно опасно в период его подъема.
- Разрушающее действие на структуру изделий догашивания извести в
автоклаве.
Брак в известковопесчаных изделиях часто появляется из-за того, что
известь в сырце до запаривания была недостаточно погашена. В процессе
гашения частицы ее становятся очень мелкими и под действием поверхностных сил
стремятся разместиться дальше одна от другой. Поэтому при гашении в
закрытом пространстве возникают большие давления, разрушающие даже стальные
сосуды.
Предположим, что прессованное известково-песчаное изделие содержит
отдельные куски непогасившейся извести. Гашение их начнется во влажном
сырце; куски будут набухать и создадут вокруг себя давление. Поскольку
масса прессованного сырца недостаточно сжимаема, в таких местах начнется
разрушение структуры. Если кусок извести находится у поверхности изделия, то
давление может вызвать появление бугра (Рис 152,1); если кусок расположен
глубже, то от изделия откалываются крупные куски (Рис. 152, 2) и, наконец,
если куски большого размера по-
338
Рис. 152. Дефекты в образцах, появившиеся при запаривании от кусков незагасившеися извести
пали в центральную зону, они вызывают полное разрушение изделий
(Рис 152,3/
Характер дефектов зависит и от того, в какой момент происходит
гашение куска извести. Если в начале подъема давления пара, когда
изделие не успело затвердеть, — то масса, вытесненная с поверхности
изделия, имеет хряшевидную. зернистую структуру: если при более
высоких давлениях, когда поверхность изделия затвердела, — то при
разрушении у куска извести появляется острогранный конусовидный
нарост, легко отделимый от изделия, и на его вершине можно увидеть
порошок гашеной извести белого или коричневатого цвета. Если
частицы негашеной извести очень мелки, то при гашении они вызывают
появление едва заметных трещин, снижающих прочность изделия.
Если имеется большое количество мелких частиц негашеной извести и
они гасятся в начальный период запаривания, когда изделие еще не
имеет прочности, тогда изделия «набухают». Иногда линейные
размеры силикатного кирпича повышаются более чем на 10%. Набухшие
изделия почти всегда покрыты трещинами, имеют низкую прочность и
при постукивании не дают типичного для неповрежденного изделия
звука.
Теоретически можно получить идеальную смесь измельченной
негашеной извести с песком, которая при гашении во время запаривания
не вызовет заметных дефектов в изделии. Однако практически такую
смесь трудно приготовить даже в дезинтеграторе. Поэтому при
изготовлении всех видов прессованных изделий известь в смеси следует
полностью погасить до формования. В изделиях, в сырце которых
поры занимают большой объем, при гашении небольшого количества
извести происходит допустимое уплотнение структуры за счет пор и
дефекты могут не возникнуть. При этом их появление менее вероятно,
если известь молота до высокой тонины и хорошо перемешана с
песком. Предположим, что в вибрированном сырце поры занимают 5% и
вода 25% его
339
объема. Пусть песок составляет 90% от веса его сухого вещества, а
известь со 100%-ной активной СаО — 10%. По этим данным, в сырце
объемом 1 л содержится сухих песка и извести f=700 см3. Принимая
удельный вес извести ги =3,4 г/см и песка гп =2,6 г/см , нетрудно
вычислить количество извести в сырце
Зв= _Лн-М/ = 3.4-2.0 70.) = 186g_
'П+С5Т0Т" 2>6+9"3>4
Количество песка
100-я
=.. = з„ == 1674 г.
а
Объемный вес сухого сырца составит 1860 г/л или 1,86 г/см3. 186 г
СаО занимает объем около 55 см3. Предположим, что этот объем в
результате гашения увеличится в 4 раза. Следовательно, для гашения
извести в изделии требуется 165 см свободных пор. Но объем
воздушных пор составляет только 5% или 50 см. При
гашении 186 г извести химически соединяется 186 • -^щ- = бОг
воды, что образует 60 см3 пор. /Для свободного набухания извести
недостает объема пор 165 — 50 — 60 = 50 см3. Поэтому в изделии
возникают напряжения и деформации. Если бы 50% извести было
использовано в гашеном состоянии, то теоретически гашение остальной части
извести происходило бы без появления дефектов.
В действительности в изделии известь и поры распределяются
неравномерно. Поэтому даже в тех случаях, когда по расчетам объем пор
достаточен для набухания извести, в изделиях возникают большие
напряжения и дефекты. Если гашение заканчивается в формах до
загрузки их в автоклав, когда сырец еще не имеет достаточной прочности, то
набухание вызывает на поверхности изделия легко устранимые
неровности. Но если известь окажется трудногасящейся и ее гашение
начнется только при высоких давлениях пара, то набухание массы
приведет к выпиранию стенок формы, появлению на поверхности изделий
наростов и трещин. Поэтому технология изготовления известково-
песчаных изделий требует полностью гасить известь в сырце. Это
условие относится и к пено- и газоизделиям. В крупноразмерных
изделиях имеются области, где частицам извести не остается свободного
места для набухания. Образующиеся в этих местах напряжения,
суммируясь, преодолевают прочность структуры изделия и вызывают
появление трещин. По этой причине в производстве крупных пено- и
газоизделий невозможно применять для загустевания смеси трудногасящие-
ся извести с высоким содержанием магния.
При гашении извести в сырце выделяется значительное количество
тепла, происходит набухание массы и расширение объема воздуха, что
способствует усилению возникающих при гашении
340
напряжений. Направление последних одинаково с направлением
•напряжений, вызываемых парциальным давлением находящегося в
изделии воздуха и падением давления пара, поэтому совместное
действие этих напряжений опасно. При равномерном размещении
негашеной извести в изделии может возникнуть напряженное состояние
аналогично представленному на Рис. 150. и появятся такие же дефекты.
слоистая структура поверхностного слоя и куполообразные наросты на
нем. Направление напряжений, вызываемых действием паровой
нагрузки, противоположно силам, возникающим при гашении извести, и
поэтому последние могут уменьшить опасность появления дефектов от
действия паровой нагрузки. При гашении извести суммарный объем
компонентов не возрастает, а даже уменьшается. Поэтому у литых
изделий, где поры заполнены водой, при гашении извести вода из пор не
вытесняется. Она проникает между частицами извести и ослабляет
действие поверхностных сил, отталкивающих частицы одну от другой;
поэтому формованные смеси литых изделий могут содержать больше
негашеной извести, не вызывая дефектов.
Если догашивание извести происходит в сырце, равномерность
структуры нарушается, особенно при кусках догашивающейся извести,
превышающих 100 м; в таких местах нет равномерного смешения
частиц извести и песка так как масса сырца дополнительно не
перемешивается. Поэтому в производстве пено- и газоизделий следует
пользоваться негашеной известью в количестве, минимально необходимом
для загустевания раствора; все остальные виды известково-песчаньгх
изделий всегда следует изготовлять на гашеной извести.
В приведенном выше примере при гашении 186 г извести
связывается 60 г воды; в связи с этим возрастает и объемный вес сухого
вещества изделия с 1860 до 1920 г на 1 л (около 3%). Это единственный
положительный эффект от применения извести-кипелки.
Усовершенствование дезинтеграторного способа даст настолько
гомогенные и дисперсные смеси, что отмеченные выше отрицательные
явления, вызываемые применением негашеной извести, окажутся
ничтожными. В этом случае эффект повышения уплотнения,
возникающий при формовании некоторых видов изделий с гашением извести в
формах, может действительно оказаться значительным. Но и тут
останется в силе требование гашения всей извести в сырце до запаривания.
Практически это достигается применением мягкообожженных
сравнительно чистых кальциевых известей.
- Запаривание промороженного сырца.
В производстве известково-песчаньгх изделий бывают случаи, когда сырец
до поступления в автоклав промерзает вне цеха. Ухудшает ли промерзание
качество изделия и как при этом следует запаривать сырец?
341
Лед, образующийся в порах прессованных изделий невысокой
влажности, никаких дефектов в структуре не вызывает. Но при
запаривании сырец очень интенсивно увлажняется, и поэтому
продолжительность подъема давления пара следует удвоить. В этих случаях
снижение прочности изделий не наблюдается. При небольшом промерзании
вибрированных и литых изделий тоже нет заметных дефектов. Во
время больших морозов вся масса сырца может промерзнуть, и вода,
содержащаяся в изделиях с небольшим объемом пор, расширяясь,
вызывает напряжения, которые могут полностью разрушить сырец и даже
деформировать форму. На Опытном заводе разрушения промерзшего
сырца наблюдались больше всего при изготовлении крупноразмерных
литых панелей. После оттаивания сырца разрушенные места и
трещины нельзя восстановить и сырец не следует запаривать. Однако, пока
сырец не разрушен, его промерзание не оказывает влияния на
прочность изделия. При запаривании промерзших литых и вибрированных
изделий скорость подъема давления пара может оставаться обычной.
Промерзание формованных пеносмесей, загустевших с
применением негашеной извести, никаких дефектов не вызывало. Это
объясняется тем, что количество содержащейся в них свободной воды невелико
по сравнению с объемом пор. и напряжения, возникающие при
промерзании и расширении льда, недостаточны для разрушения структуры
сырца. Запаривать такие изделия можно также при обычных режимах.
При запаривании промерзших изделий температурные напряжения,
возникающие в период подъема давления пара, несомненно большие,
но и они не вызывают дефектов.
Запаривание промерзшего сырца требует большего расхода пара.
Кроме прогрева массы сырца, тепловая энергия расходуется и на
оттаивание содержащегося в порах льда. При запаривании таких изделий
образуется больше конденсата, и поэтому имеется большая
вероятность возникновения дефектов от падения капель конденсата на
изделия.
5.1.2 Вторая стадия запаривания
По данным Волженского, вторая стадия запаривания начинается с
момента достижения в автоклаве наивысшей температуры
запаривания. В образовании структуры монолита нельзя установить границы
между первой и второй стадиями. Во второй стадии температура
изделий повышается до максимальной и в связи с этим продолжается
образование конденсата внутри и снаружи изделий. Процессы монолитиза-
ции, начинающиеся в первой стадии на поверхности изделий,
распространяются вглубь. Скорость их распространения зависит от паро- и
теплопроводности изделий. Повышению температуры внутри изделий
способствует и экзотермический эффект, проявляющийся при
монолита-
342
зации. Если, например, принять экзотермический эффект вибриро-
ванной смеси равным 30 кап на 1 г сухого вещества, влажность изделия
20% и удельную теплоемкость сухого вещества 0,22 кач/г-град, то от
экзотермического эффекта температура изделия повысится на
Л t = 3° * 710.
0,22,, М
ЮН
Можно полагать, что от одной трети до одной второй всего
количества теплоты, расходуемой на прогрев силикальцитной сырьевой
массы, дает экзотермический эффект.
При смесях с полностью погашенной известью в процессе моноли-
тизации внутренних напряжений не возникает. Разрушение в автолаве
силикатного кирпича из смесей с полностью гашеной известью
вызывается тем, что прочность сырца-кирпича нижних рядов, доувлажняясь
парами конденсата, снижается и не выдерживает нагрузки от лежащих
выше рядов. В практике не было замечено, чтобы процесс образования
структуры изделий создавал разрушающие силы.
Измеряли изменения размеров силикальцита при запаривании. Для
этого образец укладывали на железную линейку. Инструментальным
микроскопом производили отсчеты с точностью 0,01 мм,
фиксирующие расположение образца на линейке, и вместе с линейкой помещали
образец в автоклав. После запаривания тем же способом определяли
расположение образца на линейке. Оказалось, что размеры запаренного
образца точно совпали с его размерами до запаривания. Это
подтверждает и производственная практика. При запаривании вибрированных
изделий из смесей с полностью погасившейся известью стальные
формы не распирались. На Опытном заводе первые формы были
изготовлены из листовой стали толщиной 2 мм и длиной до 3.6 м. Они. едва
выдерживавшие давление сырьевой смеси, должны были
деформироваться при наличии в изделиях даже очень небольших внутренних
напряжений, если бы такие возникали при запаривании. Когда же в смесь
случайно попадало небольшое количество непогасившейся извести,
стенки формы деформировались.
В процессе образования структуры силикальцита не возникают и
сжимающие усилия. Тщательные наблюдения не обнаружили между
стенками форм и вибрированным изделием зазора даже волосяной
толщины, если изделие было изготовлено и запарено в соответствии с
технологическими требованиями. Производились детальные
наблюдения над краями форм в освещенном автоклаве при помощи телескопа.
Во время запаривания вибрированных изделий мы не установили
изменения взаимного расположения краев форм и изделия. Это указывает
на то, что процессы твердения изделий проходят спокойно, без
напряжений; появление по-
343
следних и вызываемые ими дефекты связаны только с внешними
причинами.
Рассмотренные данные наблюдений частично объясняются и
равными коэффициентами линейного расширения железа и кварца. По
справочным данным, коэффициент линейного расширения железа
составляет 0,000012 и кварца [| оси 0,000008 и + оси 0,000014. Поскольку
в зернах песка известково-песчаных изделий кристаллы кварца
обладают всесторонней ориентацией, можно принять за коэффициент
линейного расширения силикальцита среднюю величину — 0,000011,
которая почти равна коэффициенту линейного расширения железа.
Семенов [296] определил, что в пределах t = 20 — 100° коэффициент
линейного расширения пеносиликальцита, в котором не происходит
выделения связанной со структурой воды, практически равен
коэффициенту линейного расширения железа а именно: 11.6- 10"6 —10,3- 10"6.
Очевидно, и по этой причине зазоры между формой и изделием
отсутствуют.
В твердеющем изделии существенные напряжения не возникают по
следующим причинам. Изделие прогревается с поверхностей, от
которых и начинается твердение и расширение его массы в результате
повышения температуры. Хотя температура внутри изделия ниже, чем на
поверхности, существенные напряжения, вызываемые разностью
температур, не возникают, так как центральная зона изделия еще не успела
затвердеть и ее прочность очень мала Коэффициент линейного
расширения незначительный, и в изделии не возникает заметного
перемещения массы. Действительно, если в изделии на расстоянии 1 см разница
температур составляет даже 10°, то величина деформации составит 0.5
• 10-* 0,000012 = 0,00006 см или 0,6 м. Когда в центре и на поверхности
изделия температуры сравняются, исчезнут и эти небольшие
деформации и микронапряжения. Таким образом, температурные напряжения,
возникающие в изделиях в первой и второй стадиях запаривания,
незначительны. В третьей стадии запаривания наблюдается обратное
явление.
В начальном периоде второй стадии запаривания нельзя резко
снижать давление пара. В конце стадии, когда изделия получат
достаточную прочность, давление пара можно снижать со скоростью,
близкой к скорости, допускаемой при выпуске пара. В конце второй стадии
запаривания наличие в крупноразмерных изделиях более высокой
температуры, чем в паровой среде автоклава, увеличивает напряжения,
вызываемые колебаниями давления пара.
Длительность второй стадии запаривания зависит от величины
давления пара, свойств смесей, размеров изделий и их теплопроводности.
В технологических указаниях, составленных на Опытном заводе,
предусматривается следующая продолжительность запаривания (табл. 98).
344
Таблица98
Режим запаривании, члс.
Вил изделия
СОД |<СМ
д;шле-■
пара
вы lepWKa при дакле-
nuti паря, атп
спуск давления пара
с 8—10- 12 до 0 ати
Вибрнрованные и литые,
толщиной 20 см . . .
15
18
1(5
20
17
21
Ч
9
9
15
12
16
13
9
12
10
13
40 ,
Пеноснликальцитние,
формуемые в горизонтальных
формах, толщиной 20 см .
40 ., .
Псносплнкальцнтные с
технологическими пустотами,
форм\смыс в
вертикальных формах, толщиной
20 си
То же, толщиной 40 см . .
'lepciiiiiiii. формуемая
вручную ...
То же, па механическом
прессе . , ....
Канализационные трубы . .
Примечания.
1. При запаривании изделий, в особенности в период пуска пара и в первой половине выдержки
поднятого давления, нельзя допустить резкого снижения темпераптуры и давления пара.
2. Для повышения качества изделий к сокращения цикла запаривания рекомендуется применять
давление 10- /2 ати.
10
14
2
4,5
1,5
2,5
2,5
3,5
0,5
0,5
0.5
2,5
5
2
3
3
4
3
6
2,5
3,5
3,5
5
1
1
1
То, что роль пара при запаривании в условиях высоких температур
сводится лишь к сохранению жидкой воды в материале, доказано Вол-
женским. При отсутствии насыщенного пара происходило бы
немедленное испарение воды, высыхание материала и прекращение
образования структуры монолита. Роль пара в процессах монолитизации
показывает следующий опыт. В четырех отдельных кассетных формах по
три штуки в каждой вибрировали образцы-кубы из производственной
смеси с удельной поверхностью песка —400 см/г, активностью 10,7%
СаО и влажностью 14%. Две формы помещали в жестяную ванну с
водой так, чтобы вода покрывала кубы, и ставили в автоклав. Две другие
формы устанавливали в автоклав, не погружая их в воду. Запаривание
производили в течение 1+8+1 час. под давлением 10 ати. Образцы,
запаренные в воде, выдерживали в лаборатории в той же ванне еще 12
час. Затем все образцы взвешивали, вы-
345
сушивали при t=\05° до постоянного веса и испытывали на сжатие.
Оказалось, что средняя прочность на сжатие образцов, запаренных в
воде, составила 352,6 кг/слг, а в сухом виде — 354,7 кг/см~. Влажность
первых образцов после запаривания составляла 16,5%, вторых — 4,2%.
Как было показано в гл. IV, при монолитизации известковопесча-
ных изделий происходит под действием воды диспергирование
веществ Si02 и СаО. Этому процессу может способствовать и давление
пара в автоклаве.
5.13 Третья стадия запаривания
Волженский отмечает, что третья стадия запаривания начинается с
момента прекращения доступа пара в автоклав и заканчивается
извлечением изделия из автоклава. С прекращением подачи пара в автоклаве
начинается с определенной скоростью падение температуры в
зависимости от степени теплоизоляции автоклава. Практически давление пара
в автоклаве не снижается способом естественного охлаждения
автоклава; это занимает много времени (4 — 6 час.) и не обеспечивает
необходимого снижения влажности в изделиях.
Применяемая в производственных условиях скорость снижения
давления пара не оказывает значительного влияния на прочность
изделий. От скорости выпуска пара зависит количество остающейся в
изделии воды, косвенно влияющее на прочность, а также на величину
возникающих внутри изделия напряжений. Известково-песчаные изделия
являются строительным материалом, поэтому желательно получать их
из автоклава с минимальной влажностью.
5.1.3.1 Испарение воды из изделий и их охлаждение при выпуске пара из
автоклава.
Давление пара и температура в паровом пространстве автоклава
снижаются после выпуска пара, при этом немедленно начинается испарение воды,
заполняющей поры изделия, и конденсата, если он не выпущен заранее. На
испарение 1 кг воды при t= 100° расходуется 540 Ккач теплоты; на остывание 1
кг конденсата от температуры 183 до 100° — около 85 Кксш. Следовательно,
для полного испарения конденсата расходуется также теплота изделий и
стенок автоклава В связи с тем, что испарению конденсата ничто не
препятствует, так как он имеет открытую поверхность, а испарению воды из изделий
препятствует их относительно невысокая паропроводность, то при снижении
давления пара в первую очередь, испаряется конденсат, и на это расходуется
содержащаяся в автоклаве теплота Поэтому для получения изделий с
минимальной влажностью необходимо полностью выпустить конденсат до снижения
давления пара.
С наступлением третьей стадии запаривания для использования пара
последний перепускается в другой автоклав, в котором
346
в это время начинается первая стадия. Если конденсат был выпущен до
перепуска, теряется возможность использования запаса его тепловой
энергии. По этой причине на многих заводах удовлетворяются
получением более влажных изделий, перепуская в целях экономии пар до
выпуска конденсата. Закончив перепуск пара в другой автоклав, сливают
оставшийся конденсат и окончательно выпускают пар в атмосферу.
Наиболее экономичное запаривание и рациональный выпуск пара,
обеспечивая максимальное высыхание изделий, производится
следующим образом. Одновременно с пуском пара в автоклав, чтобы не
расходовать теплоту на повышение температуры конденсата, следует
непрерывно выпускать конденсат; это сократит расход на 4,5 + 0,8 = 5,3%
(см. табл. 93). Теплоту выпускаемого конденсата можно использовать
на прогрев питающей котел воды или на гашение извести в гасильных
барабанах. Нельзя применять конденсационную воду для питания
котла, так как она способствует образованию накипи [297]. Выпуск
конденсата надо прекратить при достижении максимальной температуры в
автоклаве, так как теплоту конденсата, получаемую во второй стадии
запаривания, можно успешно использовать при перепуске пара.
Количество воды, конденсирующейся во второй стадии запаривания
обычных силикальцитных изделий, составляет около 1,5 ф (см. табл. 93).
Автоклав длиной 19 л* и диаметром 2 м образует
на дне слой воды высотой
л? г
I 20
g 15
I №
!
[
1
/
/
/£
V
У
S У
S --"
-■'
..
f S
!
1
у'
1 У
L"-' 2 у
S
Рис 153. Зависимость высоты уровня
конденсата в автоклаве от количества
воды на 1 м автоклава при диаметре
автоклава:
/—2м; 2—2,6л/
12,3 см, что не мешает
нормальному запариванию
'изделий. Уровень конденсата на
дне автоклава показан на
монограмме (Рис: 153).
С наступлением третьей
стадии запаривания
целесообразно перелить конденсат в
другой автоклав, куда и
перепускается пар. При этом
запасы теплоты в конденсате бу
дут максимально исполь зова-
ны на прогрев автоклава /и
изделий. После слива
конденсата следует производить
дальнейший перепуск пара.
Со снижением в автоклаве
давления пара начинается
интенсивное парообразование за
счет
347
теплоты изделий, форм и поверхности корпуса автоклава.
Предположим, что пар выпускается рекомендованным выше способом,
изделия в этот момент успевают остыть со 183 до 100°; вагонетки и формы
— до 110° и стенки автоклава—до 120°. По данным табл. 93, при
выпуске пара на испарение воды расходуется следующее количество
теплоты (считая, что влажность вибрированных изделий во время
запаривания не возросла):
теплота сухой силикальцитной массы
15 • 1,7 • 0,22 • (183 —100) = 466 тыс. Ккал:
теплота, содержащаяся в воде изделий
15 • 1,7 • 0,18 • (183 —100) = 381 тыс. Ккал;
теплота форм и вагонеток
12 • 0,115 • (183 — 110) = 101 тыс. Ккал;
теплота автоклава
22 • 0,115 • (183 —120) = 159 тыс. Ккал.
Итого 1107 тыс. Ккал.
Этого тепла достаточно для испарения 1107:540 = 2,05 г воды. Если
в изделии содержалось 15 • 1,7 • 0.18 = 4,6 т воды, то их влажность
уменьшится с 18 до 10%.
Сушить изделия можно и при температуре ниже 100°, используя
для этого теплоту изделий и форм. На практике это так и происходит:
вода интенсивно испаряется и после выкатки горячих изделий из
автоклава. Энергичное снижение температуры изделий и форм вне
автоклава происходит в результате потерь теплоты в окружающую
атмосферу. Предположим, что в нашем примере изделия после выкатки из
автоклава остывают до t = 20° и при этом 50% теплоты расходуется на
их высыхание. Нетрудно подсчитать, что суммарная влажность
изделий снизится еще на 0,6 г воды, или на 2,4%. При определении
влажности изделий следует учесть и экзотермический эффект процесса
твердения, который составляет 15 —40 кач на 1 г сухого вещества.
Если в данном примере экзотермический эффект равен 25 кач, влажность
во время запаривания изделий уменьшится.
~5 .^0" 1,7 = 1.1R т пли 4,0%.
В действительности некоторое количество тепла теряется при выпуске
пара вследствие теплопроводности стенок автоклава. Эта потеря тем
больше, чем медленнее выпускается пар. При правильном его выпуске
всегда можно получать изделия с незначительной влажностью.
348
Лучшие результаты по снижению влажности достигаются при
остывании изделий в автоклаве. В этом случае на испарение воды из
изделий используется частично и теплота стенок автоклава
Охлаждаются изделия в автоклаве при открытых вентилях для выхода пара.
Еще большее высыхание изделий обеспечивается при открытой
крышке автоклава; пар в этом случае выходит более свободно, чем через
вентили, а потеря тепла из-за поступающего в автоклав свежего
воздуха невелика.
Остывание изделий в автоклаве возхможно лишь при достаточном
количестве автоклавов, если они не лимитируют производственную
мощность. Однако для снижения температурных напряжений и
предупреждения возникновения дефектов охлаждение некоторых видов
изделий в автоклаве неизбежно, но экономически нецелесообразно, так
как стенки автоклава в последующем цикле приходится нагревать
вновь.
Отметим факторы, которые влияют на влажность изделий:
а) пористость изделии: чем меньше объем пор, тем меньше в них
содержится воды;
б) температура, при которой производится запаривание: чем выше
температура, тем больше тепла в изделиях, воде, формах, вагонетках и
стенках автоклава;
в) теплоемкость массы запариваемого вещества: чем она больше, тем
больше воды испаряется;
г) наличие посторонней воды в автоклаве (конденсат на дне);
производится перепуск пара или не производится, какова скорость выпуска пара и
длительность охлаждения изделий в автоклаве
5.1.3.2 Температурные и механические напряжения, возникающие
при охлаждении изделий.
Рациональная технология предусматривает выпуск пара с
максимально возможной скоростью. При этом больше тепла расходуется на
испарение влаги. Технически это достигается увеличением размеров
вентилей. Однако быстрый выпуск пара неприемлем по следующим
причинам. При быстром выпуске пара относительно большое
количество его должно выйти из изделия в короткий срок. В противном
случае внутри изделия создается давление пара. Измерения температуры
внутри изделий показали, что прессовавшиеся известково-песчаные
изделия имеют структуру, относительно хорошо пропускающую
течения пара через открытые поры. Поэтому такие изделия, как силикатный
кирпич, силикальцитные канализационные трубы, черепица и т. п.,
позволяют выпускать пар с большой скоростью в течение получаса или
даже скорее. В таких изделиях не создается большой разности между
давлением пара внутри изделия и в паровом пространстве.
Иное положение происходит у материалов, изготовленных из
высокодисперсных смесей, и у крупноразмерных вибрированных и литых
изделий. В них течению пара оказывается большое со-
«Ь,я:
■ ^^0^^^ф^к ■'"" V;'
-о^ЭД-
* -■"■ i
Puo. 154. Крупноразмерный ситталъцитнъш блок, разрушившийся вслебанвие станком быстрого
снижения давления пара в автоклаве
противление, и поэтому во время выпуска пара они остывают
неравномерно. Например, при 1,5-часовом выпуске пара в центре изделия
толщиной 30 см температура понижается со 183 до 180°, тогда как
температура поверхности в то же время снижается до 105°. Давление пара
при этом внутри изделия достигает 9,2 ати, а на поверхности — 0,23
ати; получается очень большая разница давлений: около 9 ати По
этой причине у крупноразмерных изделий возникают большие
напряжения, растяжения и тангенциальные силы, способные разрушить их
структуру. Кроме того, большие разности температур вызывают
появление высоких температурных напряжений одного направления с
напряжениями, возникающими вследствие разности давления пара.
Поэтому у таких изделий выпускать пар следует замедленно. В противном
случае они разрушаются на части {Рис. 154).
В изделиях с порами, плохо пропускающими пар, при быстром
выпуске его из автоклава образуются напряжения вследствие
неравномерного высыхания, которые имеют то же направление, что и
температурные напряжения, и могут вызвать поверхностные трещины. Мы
установили, что при высушивании линейные размеры изделий несколько
уменьшаются. У вибрированных изделий от состояния насыщения
водой (25 — 30%) до влажности при воздушно-сухом состоянии (2 —
4%) размеры уменьшились до 0,25 мм на 1 ж, у прессовавшихся
изделий — в 5 раз. Предполагая, что при высушивании влажность
уменьшается пропорционально снижению температуры со 180 до 40°,
определим линей-
350
ный коэффициент усушки: юо-ТТ^но ~ 1-8-» 10 ,которыйв7
раз меньше коэффициента " линейного расширения.
Поскольку расширение материала в обоих случаях происходит в одном
направлении, при возникновении дефектов следует учитывать и
коэффициент усушки.
Как видно из данных табл. 98, выпуск пара при запаривании вибри-
рованных и литых изделий толщиной 40 см следует производить
равномерно в течение 6 час При запаривании пеноизделий
продолжительность выпуска пара значительно сокращается. Применение
негашеной извести для загустевания растворов пеной газоизделий
разрушает поры и лучше открывает их для выхода пара из изделия, поэтому,
применяя негашеную известь в большем количестве, можно сократить
продолжительность снижения давления пара.
Практика силикалыдитного цеха Барнаульского котельного завода
показала, что в вибрированных блоках размером 40 X 100 X 500 см.
изготовленных из высокодисперсных смесей, богатых глиной, после
соблюдения продолжительности выпуска пара, снятия крышки
автоклава и перемещения изделий из автоклава в цех изделия на глазах
покрывались сетью трещин вследствие резкого увеличения внутренних
напряжений. Было установлено, что такие изделия после запаривания
нельзя немедленно выставлять в относительно прохладное помещение
и освобождать из форм. Их следует после открытия крышки автоклава
выдерживать в нем в течение 1 — 3 час, в зависимости от свойств смеси
и ее плотности, и предоставить им больше времени для остывания в
цехе. Тогда внутренние напряжения не превысят прочности изделий и
не вызовут появления дефектов. При этом изделия будут максимально
сухими и их качество повысится. Поэтому при проектировании новых
заводов не следует сокращать число автоклавов.
5.1.3.3 Величина температурных напряжений.
Основной причиной возникновения температурных напряжений являются
деформации, вызываемые разностью температур в различных местах твердого
тела. В телах гетерогенной структуры, имеющих в разных частях различные
коэффициенты линейного расширения, температурные напряжения возникают
и при одинаковой температуре. Распределение теплоты в теле и связанные с
этим температурные напряжения при постоянных и временных тепловых
потоках зависят от геометрической формы тела, его размеров и постоянных
физических показателей. При этом учитываются следующие данные [298]:
351
351
a—темпфатуропроводносгь, м/сек;
б — теплопередача, Ккал/м час град;
О,—удельная теплоемкость лри постоянном давлении, Ккач/кгград
К— модуль упругости, кг/с\Г;
"к—теплопроводность, Ккал/м час град;
ц — коэффициент Пуассона;
О—теплопроницаемость, кал/сек;
%— критическая сила растяжения, кг/см.
Расчеты температурных напряжений относительно сложны и
производились лишь по небольшому числу керамических изделий простой
формы [292]. Отсутствует опытный материал и по температурным
напряжениям силикальцитных изделий. Поэтому здесь приводятся лишь
общие соображения.
В первой стадии запаривания температура поверхности изделия
всегда выше, чем в середине, поэтому поверхностная часть изделия по
мере твердения расширяется больше, чем внутренняя.. В этой стадии
прочность изделий незначительна, поэтому еще нельзя говорить о
высоких температурных напряжениях. Если во- внутренних участках
изделий и возникнут микротрещины, то при дальнейшем повышении
температуры до максимума они полностью исчезнут. В процессе мо-
нолитизации диффузия частиц извести и песка распространяется на
расстояние до 200 м. При этом,, если в период подъема давления пара в
результате температурных напряжений и появляются микротрещины,
то они не влияют на качество образующейся структуры и строительно-
технические4 показатели изделий.
Силикальцитные смеси обладают высокой гомогенностью,
изготовленные из них изделия имеют однородную структуру. Во второй
стадии запаривания, когда длительное время удерживается одинаковая
температура по всему изделию, напряжения не возникают. У
крупноразмерных деталей в конце второй стадии, в зависимости от
экзотермического характера процесса монолитизации, наступает состояние,
при котором температура внутри изделии становится значительно
выше, чем на поверхности. Из Рис 144 можно было видеть, что между
температурой внутренней области Г3 и наружной Т6 после 11 час.
запаривания- получилась разница около 15°. Так как в это время
процессы твердения, в основном, уже закончились, то в изделии возникли
температурные напряжения. Эти напряжения не опасны, но в сумме с
напряжениями, образующимися вследствие колебаний давления пара,
у некоторых видов изделий они могут вызывать, значительные
дефекты.
В третьей стадии, в период выпуска пара, разница температур
может доходить до 80°. Если изделия после открытия крышки автоклава
выкатываются из цеха в атмосферные условия, когда зимняя
температура доходит до — 20°. то разница температур внутри и на
поверхности изделия может доходить до 200° и более. При коэффициенте
линейного расширения силикальцита 0,000012 разнице температур в 200°
и толщине изделия 40 см средняя величина деформации Д/составит:
352
\/ = 40 . 20° . 0,000012= 0,024 c.u,
- ? 2 '
или ориентировочная величина температурного напряжения при
модуле упругости Е = 100 000 кг/см
Ml: 0,(Ш - 100 000 , ,А . ,
з ■= — — -- - = 120 кг см1.
I 20
Разность температур, как правило, бывает ниже, и поэтому фактические
напряжения меньше подсчитанного, но к этим напряжениям прилагаются
действующие в том же направлении напряжения, вызываемые высыханием.
Приведенный подсчет весьма приближенный, но он показывает примерный размер
температурных напряжений. Обычные силикальцитные изделия выдерживают
температурные напряжения от 10 до 50 кг/см". Поэтому при быстром выпуске
пара или выдерживании горячих изделий в условиях низкой температуры
изделия разрушаются.
После извлечения изделий из автоклава наибольшая разница температур
от действия холодного воздуха возникает на поверхности изделий, поэтому
прежде всего здесь и появляются волосяные трещины, которые затем могут
распространиться вглубь и разрушить все изделие.
Этой опасности подвергаются, главным образом, крупные литые и вибри-
рованные изделия из высокодисперсных смесей. У пено- и газоизделий в
третьей стадии запаривания разница температур значительно ниже, и поэтому
дефекты, вызываемые температурными напряжениями, встречаются реже. Это
явление не имеет значения при запаривании прессовавшихся изделий, в
которых температурные напряжения почти никогда не превышают прочности
материала даже при грубых нарушениях технологии.
5.1.3.4 Некоторые процессы стабилизации структуры в период
выпуска пара.
С падением температуры и испарением воды изменяется и количество
веществ, растворенных в содержащейся в изделии воде. Как видно из табл. 25
(гл. И), растворимость Са(ОН)2 при снижении температуры со 190 до 100°
увеличивается более чем в 6 раз. Приблизительно во столько же раз уменьшается
количество влаги в изделиях. Поэтому в отличие от доказательств Волженско-
го мы полагаем, что во время третьей стадии запаривания практически не
происходит никакого увеличения связанной извести в структуре изделий. Во
время выпуска пара прочность изделий несколько возрастает; это позволяет
считать, что с испарением воды выделение Si02 из раствора вредного действия на
прочность изделий не оказывает.
Физико-химические процессы, происходящие во второй стадии
запаривания, при которой образуется структура новообразований и монолита, в третьей
стадии при непрерывном снижении температуры в изделии, очевидно,
прекращаются.
353
Как было показано в гл. V, каждому значению температуры
соответствует свое состояние равновесия. Хотя продолжительность второй
стадии запаривания может быть короткой для достижения состояния
равновесия процессов образования структуры, в третьей стадии
дальнейшее продолжение этих процессов невозможно. Процессы,
происходящие в известково-песчаных изделиях в третьей стадии,
аналогичны процессам, происходящим при охлаждении керамических и
стеклянных изделий. Поэтому правильно будет сравнивать структуру си-
ликальцитных изделий со структурой стеклянных и керамических
изделий. Элементы структуры новообразований силикальцита, как и
элементы структуры керамических и стеклянных изделий, при обычной
температуре находятся в охлажденном малоактивном состоянии.
Этим и объясняется более высокая коррозионостойкость сили-
кальцитных изделий в сравнении с бетонными, структура которых
образуется при низких температурах.
5.1.3.5 Принципы рационального запаривания известково-песчаных
изделий.
Продолжительность стадии запаривания для различных изделий,
установленная на основе практического опыта, приведена в табл. 98. При
этом предполагалось, что пар впускается и выпускается равномерно и
его давление во второй стадии запаривания постоянно. Изделия в
зависимости от содержания пор и их характеристики не одинаково
воспринимают давление пара. Поэтому не может быть универсального и
рационального режима запаривания для различных изделий. Из табл. 98
следует, что при запаривании черепицы ручного формования для
подъема давления пара до 10 ати требуется 4 час При этом средняя
скорость подъема давления равняется 2,5 ати/ час Это показывает, что
температура в изделиях возрастает с различной скоростью. Если,
например, при загрузке изделий в автоклав / = 20°, то в течение часа она
повышалась до 138°, что соответствует давлению 2,5 ати, или на 118° в
час В следующий час температура поднялась до 158° (5 ати), или
всего на 20° в час, в течение третьего часа на— 14° и в течение последнего
— на 11°. Это показывает, как нерационально при запаривании таких
изделий поднимать давление по манометру. Если скорость подъема
температуры до 118° в час была допустима, то действительное врехмя
для подъема пара будет равно только
Поэтому при запаривании всех видов прессовавшихся изделий,
имеющих открытые для прохождения пара поры, пуск пара
рационально производить по температуре, наблюдаемой в паровом
пространстве. В зависимости от вида изделий допус-
354
каемые скорости подъема температуры составляют 60 —100° в час
Это показывает, что в первый период запаривания давление следует
поднимать медленно, а затем быстрее.
Иное положение при запаривании пено-и газоизделий и
недостаточно плотных вибрированньгх изделий, у которых дефекты
появляются из-за нагрузки давления пара. Теплопроводность таких изделий во
время первой стадии примерно постоянна, поэтому давление пара,
действующее на изделие, зависит, главным образом, от скорости его
подъема в автоклаве. В этом случае рациональнее впускать пар по
манометру с постоянной скоростью.
Стадией постоянных давления пара и температуры можно
управлять с почти равной точностью по температуре и по манометру.
Обычная точность манометров составляет 0,25 ати, что в промежутке
применяемых при запаривании давлений от 8 до 12 ати соответствует
температуре около 1 °; аналогичную точность дают термометры.
Выпуск пара из автоклава при запаривании крупноразмерных
изделий с плохо пропускающими пар порами, где на температуру парового
пространства воздействует тепловое излучение горячих форм и стенок
автоклава, следует производить по показаниям манометра. Практика
показывает, что в период выпуска пара в паровом пространстве
автоклава нет соответствия между давлением водяного пара и
температурой. Падение
Моблекие пара, шт
Рис 155. Кривые давления пара и температуры в среде
парового автоклава при спуске давления:
/—теоретические исследования; 2—опытные данные при
получасовом выпуске пара
355
температуры значительно отстает от давления пара, и при давлении О
ати она на 29° превышает температуру, соответствующую давлению
пара при t = 100° (Рис. 155). Это показывает, что при выпуске пара по
показаниям температуры имеет место неравномерный спуск давления
пара, вызывающий разрушение изделий.
Запаривая небольшие прессовавшиеся изделия, выпускают пар
также при равномерном снижении его давления. Это гарантирует
большую равномерность паровых потоков и ослабление внутренних
напряжений.
5.1.3.6 Выбор рационального давления пара при запаривании из ве стково-
песч а ных изделий.
При запаривании изделия достигают расчетной прочности, затем их
прочность повышается до максимальной. Если запаривание
продолжать, прочность изделий может вновь снизиться до расчетных
значений (см. гл. IV Рис. 116). В табл. 99 приводится минимальное и
максимальное время запаривания образцов для достижения заданной
прочности.
Смесь II соответствует смесям, применяемым на заводе «Мяннику»
(Таллин) при изготовлении силикатного кирпича дезинтеграторным
способом, смесь V — смесям, формуемым прессованием и
вибрированием в производстве силикалыдитных изделий, а по показателям смеси
VHI формуются пеносиликальцитные изделия.
Если результаты запаривания оценивать только по признаку
прочности, тогда выбор целесообразного значения температуры
запаривания становится чисто экономическим вопросом. Например, какое
запаривание силикатного кирпича марки 200. изготовленного из смеси II,
дешевле: при запаривании под давлением 6 ати в течение 21 час, 10
ати—7,2 час, 16 ати—4 час. или 25 ати—2,3 час?
Важной производственной задачей является получение проектной
прочности изделий при минимальной продолжительности
запаривания. Но для повышения коррозионостойкости изделий необходимо
производить и более длительное запаривание.
Таблица99
& sa
«IS
С С о
^ С V
«с»
*'> О U
V
VIII
11=
■а = а
II j К*
318
668
S
of
Is
Is
(1,2
11.1
11,6
200
400
(100
Hcofo
П)-1
минимум
21
17,1
8,5
селима» лродолжител! игсть 'ш
18а
минимум
7,2
3,8
•>
•-(i:i
минимум, максимум
4 1 27
1,6 '• 39
0,8 | ■
;.'ршшшя
п яд.
-2;
минимум
2,3
1
0,2
час;
5
максимум
7
13,5
34
356
Рассмотрим затраты и стоимость запаривания изделий при
различных температурах, формованных из смеси II. объемным весом 1.9 г/см3.
Примем начальную температуру изделий,, помещенных в автоклав, 20°,
скорость пуска пара— 1 град/мин и выпуска пара — 2 град/мин.
Предположим, что снятие крышки автоклава, выкатка из него изделий, его
загрузка и закрытие крышки занимают 45 мин. и 25 мин. расходуется
на очистку и мелкий ремонт автоклава. При этих данных была
установлена продолжительность одного цикла запаривания и суточная
оборачиваемость автоклава. Расход пара был определен по соответствующим
показателям завода «Кварц». Каждый автоклав весит 22 т. имеет
диаметр 2 ж, длину 19 м и вмещает 13,5 тыс. шт. кирпича Расход пара на
один цикл составляет в среднем 5,67 г, из которых на подъем
температуры изделий и автоклава до 183° идет 5,07 т, а через изоляцию с
вычетом экономии от перепуска в другие автоклавы уходит 0,6 т. Для
запаривания при иных температурах эти потери вычислялись
пропорционально продолжительности запаривания. Стоимость 1 ф пара принята
40 руб., количество дней использования автоклава в году — 350,
стоимость 1 ф металла—3410 руб., амортизация — 7,8% в год.
Расчеты по запариванию изделий в автоклавах, работающих на
давлении выше и ниже 10 ати, производились интерполяцией
пропорционально величине давления пара. Например, вес автоклава,
работающего при давлении 16 ати, принимался
i н — „
л*? цикл 1й приведены в
в табл. 100 и представлены
на Рис: 156.
Как видно из табл. 100
и Рис 156, самым
экономичным является
запаривание силикатного
кирпича при давлении 10 — 12
ати. Запаривание
крупноразмерных, силикальцит-
нъгх изделий при давлении
свыше 12 ати оказалось
нерентабельным. Ускоре-
ние твердения, получаемое
" ~~п 5 10 15 2D 25 ати при запаривании под
высоким давлением, мало
Рис 156. График стоимости запаривания извест-повь1шает эффективность
ково-песчаных изделий (см. табл. 100) при раз- использования автоклава,
личном давлении пара (—) и график отношения так как
веса металла автоклава к его суточной продукции ' Здесь и более цены уцяюедеъы в апа-
^ у рол/л/оа/яшб?.
'?
;1
J 5
OS
^ов
S ПК
^ 0,5
£-ос
03
02
П.*
п
3iP
VD'
ЗРС
290
2S0
270
2В0\
250\
230
PSVI
i
V
Ъ
\
ч
ч
N
Ч
ч^
S
X
-''
S
?
/
/
У
V*
it
-'
/
Т
Л
' /"
Д
i
■
Таблица 100
ати
ft
ев
с
«и
!S
IE
«г
зэ
0
К)
1(5
25
s i
в.*
1\
ш
т_
21
7,2
1
2,3
5
I
L
?5
11
el
25
|l.fi
8.9
7,8
ii
к . «, к ч
м .Sum
1- 1 я О К
ПН.
1 '°!§i
l.Ili!
\№
1 illSi
0,9f
•!,I8
•2.1.7' 5,(17
2.7 | (129
.1,08
8,02
CU
&
a:
«
ea
2
a
t: «
a:
1.75
0,6
0.M3
0,19
•t
•i
§
f
!
1
g.
I
5,93
5.67
fi.62
8,21
45
75
120
188
10,4
N1
S-,9
13,6
237,2
226.8
2M8
3l'8,4
247.6
234,4
274.7
342
большая часть времени запаривания расходуется на повышение
температуры внутри изделий.
В заграничной практике при запаривании широко используется
давление 10 — 12 ати В последнее десятилетие в Западной Европе и
США многие заводы силикатного кирпича оснащаются автоклавами
преимущественно с давлением пара 12 ати. Мы составили расчет
выбора давления пара, определяющий минимальную стоимость
запаривания [206]. Из расчета видно, что достигаемое при высоких давлениях
сокращение числа автоклавов и связанное с этим некоторое
уменьшение кубатуры производственных зданий не имеет экономических
преимуществ перед запариванием при давлении 10— 12 ати
Утверждения о необходимости применения в промышленности из-
вестково-песчаных изделий давления пара свыше 12 ати не имеют
достаточных экономических обоснований.
£1
< I
1-Ю
с >,
о с
S .
358
ГЛАВА 6 ФОРМОВАНИЕ ИЗВЕСТКОВО ПЕСЧАНЫХ
ИЗДЕЛИЙ
В производстве часто требуется изготовлять изделия с
максимальной плотностью, соответствующей наиболее плотной упаковке частиц
смеси. Последние при этом перемещаются под действием сил,
превышающих силы трения между частицами. Силы, уплотняющие смесь,
Действуют различными способами, а каждому способу соответствует
свой метод формования.
6.1 Формование прессованием
Метод определения удобообрабатываемости прессованных известково - п
есчаных смесей.
На заводах силикатного кирпича сырец-кирпич часто разрушается
на вагонетках и даже в автоклаве. То же явление можно наблюдать и
при запаривании освобожденных из форм силикальцитных
канализационных труб. Это вызвано увлажнением сырца в период повышения
давления пара. Масса развалившегося сырца, твердея при запаривании,
связывает вагонетки с автоклавом, ее извлечение связано с тяжелым
трудом рабочих в горячем автоклаве. Развал сырца даже на одной
вагонетке препятствует нормальной разгрузке автоклава. Вагонетки
приходится извлекать, что вызывает большие потери времени.
Неровности узкоколейных путей и их засоренность при
недостаточной жесткости платформ вагонеток приводят к образованию в
сырце-кирпиче незаметных трещин. Такой сырец в автоклаве твердеет и не
разваливается, но после запаривания, при снятии с вагонетки, ломается
на части. В некоторых случаях сырец даже разрушается в руках
прессовщиков во время укладки на вагонетку.
Главная причина этих явлений состоит в недостаточной
удобообрабатываемости смеси. Однако, вопросы удобообрабатываемости из-
вестково-песчаных смесей еще мало изучены. Еще нет точного
определения, что такое удобообрабатываемость и не установлен метод,
позволяющий объективно сравнивать смеси по их
удобообрабатываемости.
359
Распространенные на практике приемы определения удобообраба-
тываемости смесей на ощупь по их сжимаемости, прочности сырца и
др., являются субъективными и не всегда надежными.
Под удобообрабатываемостью прессованной известково-песчаной
смеси следует понимать свойство, которое позволяет в процессе
производства силикатного кирпича и прессованных силикальцитных
изделий избежать повреждения сырца при: а) укладке его на вагонетки; б)
проталкивании вагонеток в автоклав; в) пуске пара в автоклав в связи с
возникающим дополнительным увлажнением изделий и воздушными
потоками. Сырец, увлажненный паром и потерявший часть своей
прочности, не должен разрушаться от тяжести лежащего выше сырца
Если известково-песчаная смесь соответствует указанным
требованиям, удобообрабатываемость ее можно считать удовлетворительной.
Какой же сырец отвечает этим требованиям? Во-первых,
обладающий высокой прочностью на сжатие. Такой сырец не разрушается при
укладке на вагонетки, вьщерживает тяжесть лежащего выше сырца, а
также напряжения и снижение прочности в период пуска пара; во-
вторых, сырец должен обладать достаточной пластичностью —
способностью в требуемой мере деформироваться, не образуя трещин и не
разрушаясь. Брак от развала сырца на вагонетках в основном
происходит из-за его низкой прочности, половняк же образуется главным
образом из-за недостаточной его пластичности.
Следовательно, известково-песчаную смесь следует считать удобо-
обрабатываемой, если сырец из этой смеси при нормальных условиях
формования обладает необходимой прочностью и деформативностью.
Рис 157. Приспособления для формования смеси: 1 —
поршень; 2—цилиндр; 3—полуцилиндр
360
Рис 158. Схема установки образца
на пресс для определения удобооб-
рабатываемости смеси:
/—образец;^- -нижняястальная
пластинка; 3—верхняя пластинка;
4 шарик диаметром Юлш
Удобообрабатываемость извест-
ково-песчаных смесей может быть
определена из условия
y~Rb,
(76)
где у — численный показатель удобо-
обрабатываемости смеси; R —
прочность на сжатие сырца, кг/см2,
прессовавшегося под давлением 200 кг!см2 д
— относительная деформация,
измеренная в момент разрушения сырца,
%. Мы приняли следующую методику
определения удобообрабатываемости
известково-песчаных смесей [299].
Навеску смеси в 300 г помещали в
стальную цилиндрическую форму
диаметром 5,8 см и площадью 26,4 ел?
(Рис. 157), затем на гидравлическом л/2
при помощи поршня прессовали
переворачивали, и на свободный
прессе под давлением 200 кг/с.
образец. Цилиндр с поршнем
конец цилиндра устанавливали
два стальных полуцилиндрика
высотой 6 см. После этого сырец
выпрессовывали и
устанавливали между двумя стальными
пластинками (Рис 158) на
специальный пресс.
Данные для вычисления
показателей
удобообрабатываемости смеси можно
определять на лаборатопном
прессе зявода физэлектро
приборов Главучтехпрома
Министерства просвещения
РСФСР, который снабжен
манометром, имеющим
точность показаний 0,1 am. Так
как поперечные сече-
!
*****
ft
Рис 159. Пресс для определения
удобообрабатываемости смеси
361
Таблица 101
Показание манометра
Показание индикатора
0,3
10,08
0,5
10,13
1
10,32
1,5
10,41
4,5
10,77
4,8
Разрушился
ния образца и поршня равны, манометр показывает давление на I см~ в
кг. К одной колонне пресса прикрепляется индикатор» имеющий ход
20 мм {Рис. 159), стрелка которого на круговом циферблате показывает
перемещения мерного штифта с точностью 0.01 — 0,002 мм.
Индикатор перемещается параллельно ходу поршня, при этом, подвижный
вертикальный стержень индикатора упирается в штифт, жестко
прикрепленный к головке пресса.
Для приведения установки в рабочее положение между
пластинками устанавливается стальной калибр цилиндрической формы,
диаметром 30 и высотой 70 мм. Калибр и стальные пластинки с сырцом
ставят на поршень и доводят давление в цилиндре до 2 ant В этом
положении регулируют высоту индикатора до совмещения стрелки с
показанием 0 мм. Рассмотренный индикатор и калибр позволяют измерять
образец, высота которого изменяется не более 20 мм, и метод
прессования навесок различных смесей в 300 г под давлением 200 кг/см
позволяет изготавливать образцы высотой от 52 до 65 мм.
В ходе прессования при каждом повышении давления на 0,5 am
регистрировались показания индикатора (табл. 101).
Начальным показанием индикатора считается показание манометра
0.3 am, которое вызывается тяжестью поршня, пластинок и образца-
сырца. При разрушении последнего фиксируется максимальное
показание манометра и в графе «показание индикатора» отмечается
«разрушился».
Находим начальную высоту образца
H0 = hK-ho
где:
hK—высота калибра, мм;
ho — начальное показание индикатора при показании манометра 0.3 ат.
Показание манометра, отмеченное в табл. 101 до разрушения образца,
считается прочностью образца-сырца на сжатие; по соответствующему
ему показанию индикатора вычисляется максимальная деформация.
Абсолютная деформация образца до разрушения равняется
Д=/г—hg [мм],
где h—последнее показание индикатора.
362
(77)
Относительная деформация определится по формуле
"о
Прочность образца на сжатие вычисляем по формуле
R — Ж„_1— 0,3 [кг/см?],
где Mn-i - предпоследнее показание манометра до разрушения.
По данным табл. 101 в нашем примере имеем
R = 4,5 — 0,3 — 4,2 кг/см*.
Относительная деформация образца
„ = 10,77-10.08 _ ш=115%
70 — 10,08
По формуле (76) численный показатель
удобообрабатываемости смеси будет равен
у = /??. = 4,2
1,15 = 4,83.
На заводах «Кварц» и «Силикат» с 1950 г. было произведено более
1000 определений показателей удобообрабатываемости различных
смесей. Большинство значений таких показателей сопоставлялось с
характеристикой удобообрабатываемости смеси, устанавливаемой
рабочими и мастерами. Средние данные, полученные в ходе этих
определений, и предлагаемые оценки численного показателя
удобообрабатываемости смеси приведены в табл. 102.
Были найдены максимальные показатели удобообрабатываемости
смесей из песков, присланных из различных районов СССР, в
зависимости от количества извести в смеси и ее влажности.
Таблица 102
Число
определений V4U'in-
обра6й)ыи.!е-
мости
1 (,речичй пж иат1\Я!> i
| УДоЛоСНфяб.! ' Ы11 '**>"
' ммегн, опро.и'Дч-ниии .
j испытанием cujm.i
Сх-бъсктииняя оценка \~iv-
бообрабатьшаемостп
Мигл нный ио-
ьааптел!, удо-
б(шбраб И TLmafc-
MuC 1И
225
109
103
126
0.11
0,82
2,69
Очень плохая .
Плохая .
I Удовлетворительная
j 0-0,3
i о.з~1
Хорошая
1-2
2-3
182
5.04
| Очень хорошая
3 и выше
363
На Рис. 160 изображены
показатели
удобообрабатываемости смеси из песка
карьера завода «Кварц».
Чтобы найти с наибольшей
точностью максимум
кривых оптимальной
формовочной влажности,
достаточно иметь значения трех
точек. В редких случаях
требовалось производить
одно или два
дополнительных определения. Серией
опытов было установлено,
что при формовании
силикатного кирпича и сили-
S „
I
i
!
IS
Sr"
/^
I
I
"~~1Г
<j
И? Д
.
Л
\\
\\
1
- ^лу
. бпамиость снеси %
кальцитных канализационных^ ,60.Зависимосяъпоказателяудобообр^-
труо принимаемая тываемости от влажности смеси при ее
рабочими формовочная влаж- активности 7.4% СаО:
НОСТЬ была блИЗКа К ОПТИМаЛЬ- 1—перемешиваниевд]ештетрак)ре;П —тоже,
ной, определяемой опытным вручщто
путем. Расхождение в большинстве случаев не превышало 0.5%.
Зависимость максимальных численных показателей
удобообрабатываемости, определенных при оптимальной влажности смеси, от
количества извести в смеси и степени гомогенности еще детально не
изучена Результаты выполненных в этой области опытов позволяют
сделать следующие выводы.
1) Мелкие пески, хорошо перемешанные с известью, дают
максимальные показатели удобообрабатываемости; каждому песку
соответствует свое оптимальное количество извести, при котором показатели
удобообрабатываемости наиболее высоки.
2) Определяемый численный показатель у объективно
характеризует свойства удобообрабатываемости силикатных и силикальцитных
прессованных смесей.
3) Известково-песчаная смесь пригодна для изготовления
силикатного кирпича во всех случаях, если показатель ее
удобообрабатываемости больше единицы; численный показатель выше 3 характеризует
хорошую удобообрабатываемость смесей. Дгтя ручного формования
канализационных труб показатель должен быть выше 3 при оптимальной
влажности.
4) Если при оптимальной влажности смесей показатель
удобообрабатываемости ниже требуемого, следует улучшить свойства смесей.
Это достигается добавлением извести или повышением степени
активизации смеси в дезинтеграторе при совместном пропуске через него
песка и извести.
364
6.1.1 Прессуемость известково-песчаных смесей.
Формование прессованием позволяет получить известково-
песчаные изделия наивысшей , плотности и лучших строительнотехни-
ческих показателей. Поэтому изделия небольших размеров, например,
кирпич, плитки для полов, для стен, черепицу, фасадные плитки и т. п.,
наиболее целесообразно изготовлять способом прессования.
Прессование крупных деталей и конструкций в производственных условиях еще
не нашло широкого применения, так как требует специального
оборудования и больших эксплуатационных расходов.
При прессовании масса сжимается и ее объем уменьшается. Под
сжимаемостью подразумевают уменьшение толщины слоя массы (в
процентах) при прессовании ее под давлением 200 кг/см. Практика
показала, что при изготовлении прессованных изделий сжимаемость
смесей не характерный показатель смеси. Свойства последней лучше
определяет показатель прессуемое™.
Показатель прессуемое™ смесей выражается формулой
р = "20(\ (78)
где о - прессовое давление, требуемое для формования смеси до
объемного веса сухого вещества 1,9 г/см.
Опыты подтвердили, что между сжимаемостью и показателем
прессуемое™ смесей не существует определенной зависимости. Смеси
высокой дисперсности и активности при заполнении форм
укладываются рыхло и обладают высокой (до 50%) сжимаемостью, при этом
прессуемость часто остается довольно низкой.
Отметим, что находящаяся под давлением порошкообразная масса
не подчиняется закону Паскаля о распределении давлений в жидкости.
Сжатие не распространяется равномерно на все части массы, а быстро
уменьшается с поверхности вглубь. Э^го происходит вследствие трения
зерен о стенки формы. Степень уплотнения материала по вертикали
постепенно уменьшается. В толстом слое массы это проявляется
сильнее. Прессуемость может изменяться в значительных пределах в
зависимости от продолжительности действия нагрузки. Последняя влияет
тем сильнее, чем выше дисперсность и активность смеси. При
формовании смесей IX и XII до объемного веса 1,9 г/см" оказалось
необходимым продлить срок прессования до 5 мин. (см. гл. IV табл. 75). При
ускоренном прессовании на образце появлялись послойные трещины.
Важным фактором оказалась скорость выхода воздуха из смеси. У
дисперсных и активных смесей поры сырца труднодоступны для воздуха,
особенно в последней фазе сжатия, поэтому содержащийся в сырце
воздух находится некоторое время в сжатом состоянии. С
прекращением давления пресса воздух внутри сырца вызывает напряжения,
послойно разрушающие сырец.
Таблица 103
1
Условное
обошачоше !
смеем J I
Удельная но- '
вер-хность
песка в i , ^ ,
смеси, см71г . '1
Активность
смеси, % |
СаО I 1,6
сг ■— мреееопое
давление 1
(кг/гм1) для '
получения |
об'..емкою |
веса 1.9 г/с 4s ,521
D — показатель |
иресс>смо- ■
стн 0,34
И | 111
131; 130
i
!
ii2
7,5
1
I
1
4'7J387
0.11
0,52
.V
332
V
VI
i
348 j 351
t
8 i 11,4
1
j
i
i
!
165 ! 155
1
'1,21
1,29
1
1
VII |VII1| IX
1
528
1
1
1
12.2 111,3
I
!
t
t
i
■
i
i
i
154j 157
1.3
668
14,6
1 ;
i
X 1 XI i XI!
1 |
: i
1 i
! |
605 j 110511116
•
19 14.1
1
1
i
19
1202
25,4
I
!
219
|
1,27
0,91
1 1
i i
i i
1 t
' 1 !
257 i 366 410 | 489
t
j
!
0,78J0.55! 0,49'0,41
XIII
1712
18,8
415
0,48
В методике, определяющей показатели прессуемое™ смеси,
необходимо установить размеры применяемого при испытании цилиндра
для изготовления образцов, количество смеси и длительность
прессования. Показатели прессуемости должны определяться при
оптимальной влажности смеси. Данные, характеризующие прессуемость
смесей, представлены в табл. 103.
Показатель прессуемости смеси р будет равен 1 при давлении
образцов (до объемного веса сухого вещества 1,9 г/см) 200 кг/см2. Чем
большее требуется прессовое давление, тем меньше показатель
прессуемости (см. формулу 78). У дезинтегрированных смесей средней
дисперсности и активности показатель прессуемости превышает 1.
Сапожников [203] разработал основные положения теории
прессуемости порошковых масс, приняв во внимание прессуемость глин.
Приведенные им общие положения действительны и для формования
прессованием известково-песчаных изделий. Сжимающие силы,
действующие на порошок, например сверху, передаются через контакты
от частицы к частице и распределяются по различным направлениям,
образуя сложную решетку, изменяясь как по величине, так и
направлению. При этом давление передается и на стенки форм. В результате сил
трения, образующихся между частицами смеси и стенками форм, не
все давление, направленное от поверхности, передается на дно формы;
силы трения изменяют и взаимное расположение частиц. Последние,
перемещаясь, уменьшают объем пор и размеры сырца
366
в направлении действия давления пресса; это продолжается да тех пор,
пока внешние силы не уравновесятся трением и сцеплением между
самими частицами и между частицами и стенками форм. При большой
величине сжимающих сил значительное влияние на размеры сырца
оказывают и деформации частиц смеси. Деформация частиц может
быть упругой, пластичной и хрупкой. При пластичной и упругой
увеличиваются размеры площадок, по которым с повышением нагрузки
осуществляется контакт между частицами. Хрупкая деформация
возникает в результате значительных местных напряжений и проявляется в
среде неровностей и выступов частиц в местах контактов. При большом
давлении в результате хрупкой деформации может возникнуть
значительное размельчение песка и увеличение его удельной поверхности
(см. гл. IV).
Перемещение частиц и уменьшение объема пор сопровождается
сжатием воздуха, заключенного в порах. Количество вытесненного
воздуха зависит от характера смеси. Увлажненная известково-песчаная
смесь, засыпанная в форму, имеет рыхлую структуру. Воздействием
нагрузки первоначальная структура
порошка разрушается
У/ченыигние бысоты образца, нн
Pitc. 161. Уменьшение высоты образца взавиатости от
формовочного давления:
I—удельная поверхность - 550 см2/г, активность смеси
9,1% СаО, формовочная впажноапъ—9%;
II—соответственно— 920,12.8 и II
вследствие
перераспределения частиц. По окончании
их интенсивного
перемещения большинство частиц
принимает устойчивое
положение; с этого момента
начинается вторая стадия
прессования, когда большое
значение приобретает
пластическое, хрупкое и
упругое изменение формы
частиц. При этом давление
возрастает гораздо быстрее, чем
в первой стадии.
Уплотненная известково-песчаная
масса, восприняв
сжимающее давление максимальной
величины и достигнув
минимальной пористости,
ведет себя как упругое тело.
Зависимость между
давлением и осадкой
двух различных силикальцитных смесей при
прессовании в форме диаметром 42,5 мм в
течение 15 мин. представлена на Рис: 161. В
точке Л, где касательная к кривой образует с
осью абсцисс угол, равный примерно 60°,
первую стадию прессования можно считать
законченной. Расположение точки А на
кривой зависит от характера смеси.
Схема уплотнения массы показана на
Рис. 162. Под движущимся поддоном
образуется уплотненный слой смеси, ее
поверхность снизу имеет вид вогнутого конуса.
Угол при его вершине зависит от величины
трения частиц между собой. Он тем меньше,
чем большее скольжение имеют частицы
между собой.
Изображенная в разрезе уплотненная смесь
[300] упирается в стенку формы. Поэтому
формовочное давление передается лишь на
глубину, определяемую силами трения,
действующими между стенкой формы и смесью.
Потеря давления на трение смеси о стенки
формы представлена на Рис. 163. Если бы в
форме находилась вода, то, нагрузив силой с
штамп пресса, она полностью без потерь была
бы
4\\\V\AV4 4\4\XV4W.
Рис. 162. Схемаутап-
нения смеси при
прессовании: I —пробка;! —
форма; 3- менее
уплотненная область смеси; 4—
поддон
Рис. 163. Схема действующих при
формовании сил
воспринята опорной
площадкой. При наличии в форме
известково-песчаной смеси часть
нагрузки, равная потере давления
на преодоление сил трения,
передается стенкам формы (р + р) а
другая часть (р/), расходуемая на
уплотнение смеси, через
уплотняемые смеси — непосредственно
опорной площадке. Силы трения
(Т) частиц о стенки прессформы
равны
T=Qf, (79)
где Q—боковой распор массы,
вызываемый силой р;
f— коэффициент трения массы о
стенки форм.
368
При этом Q определяется по формуле
Q = qS, (80)
где q—удельное давление на боковые стенки формы; S—боковая
поверхность заполненной смесью формы.
S = hl
где h—высота уплотненной смеси; /—периметр поддона формы.
При цилиндрической форме / = ж/, где d—диаметр формы, при
параллелепипеде / = 2(а + Ь), где аиЪ—стороны формы.
Если удельное формовочное давление пресса на единицу
поверхности обозначить буквой/?, то
ч=р£
где Ъ,—коэффициент бокового распора.
Величина Ъ, зависит от характера и влажности смеси. Чем выше
влажность, тем больше % для воды Ъ, = 1. Коэффициент бокового
распора для глины, по данным Сапожникова. при влажности 8% равен
0,57, 16% — 0,73. У известково-песчаных смесей значение ^ находится
приблизительно в тех же пределах.
Потери давления от трения частиц о стенки формы составляют
T=Qf=jpuS=JpW (82)
Коэффициент трения частиц о стенки формы зависит от влажности,
активности и дисперсности смеси, а также от характера поверхности
формы. У нас нет данных о его величине при трении известково-
песчаных смесей. Для глиняных смесей в зависимости от их влажности
Сапожников [203] дает значение/= = 0.15 — 0.5.
Из формулы (82) видно, что потеря давления от трения
пропорциональна высоте прессуемого изделия. Отсюда следует, что при
двухстороннем прессовании она будет вдвое меньше.
Исследования коррозионостойкости силикальцитных образцов,
произведенные Оттом [301], показали, что образцы из обычных
силикатной и силикальцитной смесей одностороннего формования имеют у
поверхности со стороны движения поршня более высокую плотность
(при высоте образца 50 мм) и коррозионостойкость, чем с другой
стороны; при этом внешних различий в структуре образцов нет. По этой
причине необходимо произвести двухстороннюю формовку образцов,
предназначенных для исследования коррозионостойкости в специально
изготовленной для этого форме. При прессовании отдельных смесей
трение о стенки формы может оказаться настолько большим, что не
позволит вы-
нуть изделие из формы. Формы с недостаточно гладкими и покрытыми
кавернами стенками разрушают сырец, вызывая на боковых
поверхностях параллельные трещины. Поэтому стенки форм должны быть
гладкими, особенно при формовании изделий под высоким давлением. На
Опытном заводе образец-сырец из некоторых смесей при сжатии его
давлением свыше 600 кг/см выпрессовывался из формы только с
дефектами даже при хорошо отшлифованных стенках, если они не были
смазаны. Лучшей смазкой оказались концентрированные растворы
NaOH и мыльные растворы. Смазывая формы перед заполнением
смеси, мы изготовляли образцы без повреждений даже при формовании
под давлением свыше 1000 кг1см. На Опытном заводе способом
прессования изготовляются различные виды силикальцитных изделий.
Черепица прессуется на эксцентриковом [217] и 100-тонном
гидравлическом прессах. Силикальцитные облицовочные плиты и плиты для
полов формуются на ручном и переделанном механическом
эксцентриковом прессе, а также на обычном револьверном прессе, формы и
штампы которого были видоизменены. Канализационные трубы
изготовляются на шнековом прессе. Фасадный силикальцитный кирпич — на
револьверном, а пустотелые стеновые блоки — на прессе типа «Як».
Приведем общие положения формования известково-песчаных смесей
способом прессования, выявленные при опытах и в процессе
производства.
1) Прессуемость известково-песчаных смесей значительно
улучшается после их обработки в дезинтеграторе. Для получения образцов
объемным весом 1.9 г/см3 из дезинтегрированных смесей требуется
формовочное давление в 2 — 6 раз ниже, чем для смесей из извести и
песка, молотого до той же удельной поверхности в других агрегатах.
Например, для объемного веса 1,7 г/см3 при удельной поверхности 2000
см /г и активности смеси 28,3% СаО формовочное давление при дезин-
теграторном способе приготовления смеси составляло 150 кг/см', с
применением же шаровой мельницы и смесительного барабана — 900
кг/см . Для получения объемного веса изделий 1,9 г/см3 при дезинтегра-
торном способе и песке с удельной поверхностью 700 см"/г и выше
требовалось значительно меньшее формовочное давление, чем для
получения объемного веса изделий 1,7 г/см из смеси, компоненты которой
обработаны в барабане при помоле песка в шаровой мельнице. Это
показывает влияние гомогенности смеси на ее показатель прессуемое™.
2) Прессование следует вести, не вызывая в изделии упругих
деформаций, так как они после удаления нагрузки приводят к разрывам и
расслаиванию сырца. Упругие деформации возникают у известково-
песчаных смесей высокой дисперсности и активности вследствие
сжатия остающегося в порах воздуха. При медленном прессовании воздух
выжимается из изделия и дефекты, вызываемые упругими
деформациями, не наблюдаются даже при
370
формовании образцов под давлением 1000 кг/см. Известково-
песчаные смеси высокой дисперсности и активности рационально
формовать на прессах, сжимающих смеси с большой скоростью в
первой стадии и медленно во второй. Кривая скорости движения штампа
пресса будет аналогична кривой давления осадки, повернутой против
часовой стрелки на 180° (см. Рис. 161).
3) Формование высоких изделий с небольшой площадью
основания следует производить двухсторонним давлением. Для формования
смесей с удельной поверхностью 600 — 900 см/г и активностью 8 —
12% СаО при небольшой скорости пресса двухстороннее давление
следует применять, когда один из размеров площади основания изделия
меньше его высоты, например, изделие 100 мм высоты, имеющее
прямоугольное сечение и одну сторону прямоугольника размером,
меньшим 100 мм, при формовании изделий с круглым поперечным
сечением диаметром меньшим 100 мм. Эти размеры зависят от характера
поверхности форм и свойств смесей.
4) Многоступенчатое прессование при одинаковой максимальной
нагрузке дает более равномерное уплотнение и лучшее качество
изделий.
5) Выдерживание дезинтегрированных смесей до прессования
ухудшает показатель их прессуемости. В этом случае частицы извести,
покрывающие зерна песка, карбонизируются и кристаллизуются и,
увеличиваясь в размерах, становятся более угловатыми.
Такое явление наблюдалось у обычных известково-песчаных
смесей при изготовлении силикатного кирпича [302]. Замечено, что прес-
суемость смеси ухудшается после того, как смесь подсохнет, поэтому
ее до прессования вновь увлажняют. Наиболее равномерно смеси
увлажняются при обработке в дезинтеграторе. Холодная смесь хуже
прессуется, чем теплая.
Вопросы прессуемости известково-песчаных смесей разработаны
еще недостаточно. Мало изучено и улучшение показателя
прессуемости под влиянием различных добавок в смеси. Наши опыты (см. гл. IV)
и некоторые работы РОСНИИМС [273] указывают на большое
практическое значение добавок для улучшения показателя прессуемости
смесей.
6.2. Формование трамбованием.
В 1934 г. Гурвич и Розенблит [303] из гашеной известково-песчаной
смеси жесткой консистенции способом трамбования изготавливали
прочные блоки. Таким же способом производил блоки и Красный [47].
На Опытном заводе силикалыдитные канализационные трубы и
колодезные кольца, а также различные строительные детали, архитектурные
орнаменты и т. п. вначале формовались ручным трамбованием [217].
Около двух миллионов штук черепицы изготовлено также ручным
трамбованием. Изготовле-
371
ние этих изделии показало, что
тщательное и интенсивное ручное
трамбование силикальцитньгх смесей
позволяет выпускать изделия
однородной структуры и высокого качества.
Получение равномерной плотности
всего изделия при толщине
трамбуемого слоя свыше 100 мм затруднено.
Поэтому трамбование труб, например,
высотой 700 мм. производится в 7 — 8
слоев, при этом масса имеет
равномерную плотность и в структуре
трубы не возникает слоистости.
Уплотнение значительно облегчается
применением различных электрических и
пневматических трамбовок.
На приборе Клебе смеси с удель-
.1
ч
!,5
'.J
/«
п
у/
5>^>"
/Ш -
9'..
;
V \ \
\ i i
vmfio ijiiapaS поиЫж И пек
Рис 164. Объемный вес образцов в
зависимости от количества ударов
трамбовки прибора Клебе при
влажности^ 10 и 15%.
ной поверхностью песка 450 сл//г, активностью 10% СаО можно 50
ударами трамбовки уплотнить до объемного веса 1,8 г/'см3 и больше
{Рис. 164). Такая смесь способом прессования уплотняется до
объемного веса 1,8 г/см3 при давлении пресса —100 кг/см. Оптимальная
формовочная влажность смеси при максимальном уплотнении
трамбованием выше, чем при формовании прессованием. Канализационные
трубы, изготовленные способом ручного формования, и образцы из
той же смеси, трамбованные на приборе Клебе 20 ударами трамбовки,
имеют примерно одинаковый объемный вес и удовлетворительное
качество.
Многократные испытания черепицы, изготовленной на ручном
трамбовочно-гладильном станке, образцы которой отбирались из
готовой партии, показали, что объемный вес сухого вещества находится в
пределах 1,6 —1,7 г/см3.
Интенсивное трамбование небольшого количества смеси
маленькой трамбовкой позволяет получить плотность обычных силикальцит-
ных смесей выше 1,9 г/см3.
Такое трамбование вызывает большой расход энергии и на заводах
не распространено.
Вопросы уплотнения известково-песчаных смесей трамбованием
исследованы мало и не получили достаточных теоретических
обоснований. Их можно сравнить с уплотнением формовочных смесей для
литья металлов. Пескометы и другие подобные установки могут
служить для формования крупноразмерных плотных известково-песчаных
изделий.
Трамбованием уплотняются смеси с удельной поверхностью до
400 см2/г и активностью до 8% СаО.
372
6.3. Формование вибрированием.
6.3.1 Общие принципы.
Изготовление крупноразмерных плотных силикальцитных изделий
целесообразно производить вибрированием. Этот способ применяется
десятки лет и является основным методом формования бетонных
изделии.
При вибрировании происходит непрерывное движение частиц
смеси, вследствие чего трение между ними ослабевает, и смесь
уплотняется под действием сил тяжести. Если при этом силы тяжести увеличить
прессованием, получается метод вибропрессования, который дает
большее уплотнение. Лучшие результаты вибрирования наступили бы
при отсутствии сил трения между частицами, и тогда смесь приобрела
бы свойства жидкости.
Вибрирование силикальцитных смесей в большинстве случаев
производится на вибростоле, колебания от которого через стенки форм
передаются смеси; уплотнение небольших деталей при помощи
внутренних и поверхностных вибраторов вряд ли целесообразно.
Колебания от стенок форм распространяются в смеси к центру с
убывающей интенсивностью. Поэтому у стенок смесь вибрируется и
уплотняется сильнее, чем в центре формы. Если детали
обрабатываются не на вибростоле, а при помощи вибраторов, устанавливаемых на
стенках форм, то их следует размещать равномерно по всем стенкам и
включать в работу одновременно. Колебания, передаваемые от стенок
форм смеси, в местах резонанса могут суммироваться и вызывать
более сильные вибрации. Наблюдаются и узловые участки, где колебания
взаимно уничтожаются. Колебания, сливаясь, образуют перемещения
смеси в форме, препятствующие нормальному уплотнению и
вызывающие на изделии шероховатую поверхность.
На вибростолах с направленными вибрациями форма заполняется
массой правильнее и равномернее. При этом смесь слабее уплотняется,
но этого можно избежать, увеличив амплитуду колебаний. Вопрос
эффективности применения колебаний, направленных в 2 — 3 разных
плоскостях, еще не изучен.
Смесь, уплотняясь у стенок формы, препятствует продвижению
находящегося в ней воздуха к стенкам формы и его выделению по
стенкам из смеси. Поэтому при вибрировании смесей высоких дисперсно-
стей, богатых воздухом, в смесях часто остается большое количество
воздушных пор, что снижает прочность и коррозионостойкость
деталей. Удалению воздуха по стенкам формы значительно способствует
вибрирование в среде разреженного воздуха, так называемое
вакуумное вибрирование.
Обшие принципы вибрирования действительны в значительной
мере и при вибрировании известково-песчаных смесей. Но
дезинтегрированные известково-песчаные смеси, имея высокую гомо-
373
генность, большое содержание воздуха и высокую дисперсность, значительно
отличаются от бетонных. Поэтому результаты вибрирования бетонной массы
не могут быть распространены на силикальцитные смеси.
Первые опыты вибрирования силикальцитных смесей производились в
1952 г. на лабораторном вибростоле с частотой колебаний 7000 кол/мин на
кубах размером 7X7X7 см. Было установлено, что при небольшой влажности
частицы смеси не уплотняются в общую массу. С увеличением влажности
наступает момент, когда вибрирование хорошо уплотняет смесь. При излишней
влажности вода выделяется вместе с тонкими частицами смеси на поверхность
образца. Разница между влажностью, при которой масса уплотняется, и
влажностью, при которой выделяется вода, составляет около 5%. Крупнозернистые
и менее активные смеси с оптимальной формовочной влажностью при
вибрировании уплотняются больше, чем другие смеси. Вибрирование смеси с
удельной поверхностью около 600 см'/г па лабораторном вибростоле позволило
получить прочность образцов на сжатие более 400 кг/см2. Продолжая опыты на
вибростолах, имеющих различную характеристику, получили прочность
образцов на сжатие свыше 600 кг/см2; такие образцы выдерживали более 200
стандартных циклов замораживаний-оттаиваний без появления дефектов.
На новых силикальцитных заводах организовано массовое производство
силикальцитных вибрированных изделии и для этого разработаны местные
технологические инструкции и технические правила [73,217].
Чтобы при вибрировании получить изделие с максимальным объемным
весом, необходимо уменьшить формовочную влажность (Рис. 165). Снижение
формовочной влажности на 2 — 3% повышает максимальный объемный вес
сухого вещества примерно на 0,1 г/см3, что увеличивает прочность и улучшает
другие технические свойства силикальцитных изделий. Оптимальная
формовочная влажность, при которой силикальцитные смеси наибольшей
активности получают при вибрировании максимальную плотность, выражается
формулой
w = кое, (83)
где:
а—активность смеси. % СаО;
е—удельная поверхность песка в смеси, см2/г;
к — коэффициент, характеризующий фактор вибрирования и зависящий от
конструкции вибростола.
Для опытов мы применяли вибростолы, имеющие значение к = 0,0035 —
0,0055.
Исследования [217] показали, что вибрируя достаточно продолжительно
силикальцитные смеси при оптимальной влажности (зависящей от
характеристики работы вибростола), почти всегда можно достигнуть теоретически
вычисленной максимально воз-
374
Влажность, %
Рис. 165. Максимальный объемный вес сухого вещества при различной формовочной влажности и
активности смеси (уд. вес песка 2.64 г/см3, извести 2.2 г/см3, активность извести 65% СаО)
можной плотности (см. Рис. 165). Поэтому задача наибольшего
уплотнения силикальцитных смесей способом вибрирования сводится к
созданию установки, которая при минимальной влажности более
эффективно уплотняет смеси. В табл. 104 приводятся данные, полученные
при уплотнении кубов размером 10x10x10 см на лабораторном
вибростоле с частотой колебаний 2850 кол/мин, амплитудой 0,4 мм и
различной продолжительностью вибрирования, изготовленных из смеси с
удельной поверхностью песка 350 см"/г, активностью 10,6% СаО и
формовочной влажностью 17%.
На Рис: 165 по кривой, соответствующей активности 10,6% и
влажности 17%, находим максимально возможный объемный вес сухого
вещества, равный ~ 1.785 г/сл/3. который почти равен объемному весу.
полученному при вибрировании.
Таблица 104
Длительность
шбрирования, сек.
15
30
60
90
120
Объемный вес сухого
вещества образцов, г сч/
1,68
1.75
1.77
1.78
1,78
Предел прочности
на сжатие, кг счг
197
225
220
268
265
Водо поглощение
образцов, %
—
—
17.8
17.6
17,6
При вибрировании тонкодисперсных и активных известковопесча-
ных смесей, кроме сил трения, действующих между частицами смеси,
их перемещению препятствуют также поверхностные силы,
действующие между водой и песком и частицами извести. Эти силы при
вибрировании силикальцитных смесей препятствуют соединению
частиц воздуха в большие пузырьки и их выходу из смеси. Величина
поверхностных сил у бетонных смесей характеризуется вязкостью
бетонных смесей [304]. Чем больше объем воздушных пузырьков, тем
больше и силы, вызываемые разницей удельных весов смеси и воздуха.
Эти силы выталкивают пузырьки из смеси, тогда как поверхностные
силы их удерживают. Поэтому важно уменьшить поверхностные силы.
Они должны интенсивно снижаться при частоте колебаний, близкой к
частоте колебаний ультразвука [305]. Но при таких частотах силы
взаимного трения частиц уменьшаются меньше, чем поверхностные
силы, поэтому при вибрировании силикальцитных смесей
целесообразнее применять вибрацию, т. е. одновременное действие
колебаний высокой и низкой частот.
Предварительные опыты таких вибраций позволяют предполагать,
что наибольшей частотой колебаний является 300 — 500 и
наименьшей 50 — 80 пер/сек.
При вибрировании с частотой колебаний звука смазочные масла
проникают со стенок формы в смесь и смазка оказывается
недостаточной. Следовало определить, от какой смазки форм известково-песчаная
смесь при запаривании не слипается. Для этого был произведен
следующий опыт. Из листов оцинкованной и оловянной жести,
алюминиевого и медного листов толщиной 0.8 — 1 мм были сделаны формы
размером в плане 15ч20 см, их ребра были загнуты под углом 45°
вверх на высоту 1 см. Поддоны (формы) заполняли силикальцитной
смесью влажностью около 20% и запаривали в заводском автоклаве.
Затем силикальцит снимали с поддона. Одну половину листа очищали,
другую после снятия пробы не очищали. После этого поддоны вновь
заполняли смесью и запаривали. Таким образом формы со смесью
заполняли 30 раз и периодически очищали одну и ту же половину
поддона
Оказалось, что к оцинкованной жести смесь прилипала в равной
мере. После 30-кратного запаривания неочищавшуюся половину листа
покрыли слоем силикальцитной смеси, равным ~1.5лш. Алюминиевый
поддон после пятнадцатого цикла запаривания разрушился от
коррозии. Смесь незначительно прилипала к алюминиевому и медному
листам. Поверхность меди покрылась твердым черным слоем толщиной
0.1 мм. На поверхности запариваемых проб оставались черные пятна,
которые с увеличением числа запариваний уменьшались в размерах. С
оловянного листа силикальцит лишь после девятого запаривания стал
легко сниматься.
Было установлено, что силикальцит при запаривании прилипает к
медному и оловянному листам значительно меньше, чем к
стальному и оцинкованному. Последующие исследования покажут
практическую ценность проведенных опытов.
6.3.1.1 Расчеты, определяющие степень уплотнения силикальцитных
смесей при вибрировании.
Для получения изделий высокой прочности необходимо, чтобы
зерна песка располагались очень близко друг к другу. Их взаимное
расположение в уплотненной смеси зависит от количества извести и воды
в смеси. На Опытном заводе смеси вибрируются с песком удельной
поверхности —400 см"/г. Такие дезинтегрированные пески имеют
объемный вес в уплотненном состоянии 1,9 г/'см3 (см. гл. IV). При удельном
весе 2,64 г/см3 в уплотненном песке объем пустот составит
(l •- 2^) 100 ~ 28#.
Если эти пустоты песка заполнить смесью гидратной извести и
воды в соотношении 1:1, получим смесь, в 1 см3 которой содержится 1,9 г
песка и 0,28 см3 известкового теста с удельным весом
100: 1'00 + ' ) — -1.38 г/'слг\ пе 2.2 г/см3 — удельный вес
извести. Вес теста равен 1,38- 0,28 = 0,39 г и в нем содержится воды и
извести по 0.195 г. Объемный вес сухого вещества такой сырьевой смеси
равен 1,9 + 0,195 = 2,095 г/см3. При активности извести 65% она
содержит 0,195-* 0,65 = 0,127 г СаО. Активность смеси составит (0,127 :
2,095)100 = 6,1% и влажность будет равна (0,195:2,095) 100 = 9,3%. На
обычных вибростолах такие смеси не уплотняются до указанного
объемного веса.
Для дезинтегрированного песка с объемным весом 1,45 г/см3
(рыхлое состояние) данным методом расчета находим активность смеси
11,5% СаО и влажность 17,6%.
На Опытном заводе смесь, уплотняемая на вибростоле, при
удельной поверхности песка 400 см /г имеет активность 10% СаО и
формовочную влажность 15%. Следовательно, в такой смеси после
вибрирования песок занимает объем, который находится между рыхлым и
плотным состоянием. 1 г смеси активностью 10% СаО и влажностью
15% содержит 0,15ли оды и 0,1 г СаО или (0,1:65) 100 = 0,154 г извести.
Соответственно этому в 1 г смеси содержится 1 — 0,154 = 0,846 г песка.
Объем песка в 1 г смеси будет равен 0,846:2,64 = 0,32 см3 и объем
извести — 0,154:2,2 = = 0,07 см3, а всего 0,39 см.
Минимальный объем такой уплотненной смеси с водой будет равен
0,39 + 0,15 = 0,54 см3, В этом случае максимально возможный
объемный вес сухого вещества уплотненной смеси составит 1:0,54=1,85 г/см,
что в точности соответствует объемному весу, показанному на Рис.
165. Если бы зерна песка в этой смеси соприкасались между собой, то
плотность песка, как мы видели, составляла бы 1,9 г/см3. При этом
суммарный объем песка, извести и
377
воды был бы равен 0,846:1,9 = 0,45
см3, что меньше действительного на
0,54 — 0.45 = 0,09 см3. В I г данной
смеси поверхность зерен песка равна
400-0,846 = 338 см2. Если разность
объемов смеси 0,09 см3 разделить на
поверхность песка 338 елг, мы
найдем, во сколько раз линейные
размеры зерен песка должны быть больше,
чтобы песок в этом объеме
размещался с плотностью 1,9 г/см3. Такое
число, в данном случае 2,67 м, в
известной мере характеризует
плотность упаковки песка в смеси. Если
предположить, что в вибрированной
смеси центры зерен песка и центры
зерен уплотненного до 1,9 г/см песка
совпадают, то точки сопри-
12 /4 к is га
Влажность смеси,"/»
Рис. 166. 'Зависимость среднегорас-
стояная между зернами песка в смеси
от ее влажности при различных ак-
тивноапях (а)
0.1
0,15
625
■74
0,3 0.3S
РмппитцСа,««
Рис. 167. Зависимостъуипотняемости смеси от амплитуды колебаний виброапопа при различном
содержании влажности
Сплошной линией показан объемный вес в г/см3, пункпяром - отношение полученного объемного веса к
максимально возможному, в %
378
косновення зерен песка находятся одна от другой па расстоянии 2
■2.67 м. В зависимости от активности и влажности смеси среднее
расстояние между зернами песка можно определить по данным Рис. 166.
При этом удельная поверхность песка принята 400 см"/г, активность
извести — 65% СаО. При иной удельной поверхности песка
расстояния, найденные на Рис. 166. следует пропорционально увеличить или
уменьшить.
6.3.1.2 Зависимость уплотняемости смеси от амплитуды колебаний и
продолжительности вибрирования при одинаковой частоте
колебаний.
Для выяснения зависимости уплотняемости силикальцитной смеси
от амплитуды колебаний вибростола было произведено несколько
опытов на лабораторном электромагнитном вибростоле с частотой
колебаний 6000 кол/мин [217]. Вибрировались в течение 2 мин. кубы 7x7x7
см, изготовленные из смеси с удельной поверхностью песка 400 сл/^г,
активностью 9% СаО, влажностью 14.16 и 18%. Данные изменения
объемного веса изделий от амплитуды колебаний представлены на Рис
167.
Сырец влажностью 16 и 18% достигает при амплитуде колебаний,
превышающей 0,35 мм, плотности выше 100%. Объясняется это тем,
что фактическая активность извести оказалась выше 65% и поэтому
полученный максимальный объемный вес был выше объемного веса,
определяемого по кривой Рис. 165. Ошибки опыта могли оказать здесь
лишь несущественное влияние на изменение объемного веса.
Полученные данные показывают, что смесь соответствующей влажности при
достаточной вибрации уплотняется до максимального объемного веса,
при этом воздух полностью удаляется из смеси. Наблюдения,
произведенные при вибрировании, показали, что при малых амплитудах
колебания вибростола осадка поверхности смеси происходит медленно. При
амплитуде 0,1 мм смесь садится равномерно в течение 2 мин.
вибрирования, при амплитуде 0,15 лш— втечение 1,5 мин., при амплитуде0,25
мм — 1 мин. 10 сек. а при 0,4 мм — всего 25 сек. При
продолжительном вибрировании на поверхности смеси образуются отдельные комки
шарообразной формы, а примерно через 1 мин. после окончания
уплотнения появляется вода. При этом возникшие ранее на поверхности
шарики не исчезают. Затем из смеси выделяются отдельные воздушные
пузырьки, что сопровождается разбрызгиванием частиц смеси и
всасыванием нового воздуха в смесь, главным образом с краев формы. Это
явление препятствует дальнейшему увеличению плотности сырца.
В табл. 105 приводится объемный вес образцов, полученных при
различной продолжительности вибрирования смеси на лабораторном
вибростоле с частотой колебаний 6000 кол/мин и амплитудой 0,41 .им
Удельная поверхность песка в дезинтегрированной смеси равнялась
400 см2/г.
Уплотнение относительно крупнозернистых силикальцитных
Таблица 105
Активное 11:
смеси, $
CaO
il
10,2
Влажность
ечтеси, £,
13
18
Максимально
■ю.чможнын
объемный
нее, г'*\и''
1,92
1,75
Продолжительность вибрн-
рии
~
__
анни, мин.
0,25
0,5
1
3
4
0,5
1
2
3
Объемный пес
cvxoro иеще-
стиа образца,
г'гл»
1,7
1,74
1.74
1,77
1,8
1,81
1,54
1,66
1,()6
1,67
Отношение
объемного веса
образца к м^к-
елтппыю воа-
1 можному, %
88
91
92
94
94
95
95
9Ь
смесей на лабораторном вибростоле показало, что повышение
амплитуды более 0.3 мм и увеличение вибрирования свыше 3 мин. почти не
повышает плотности изделия. При этом смесь у поверхности
уплотняется меньше, что объясняется следующим обстоятельством.
Вибрированием достигается уменьшение сил трения между
частицами смеси и поверхностных сил сцепления в степени, позволяющей
частицам смеси под действием сил тяжести хорошо уплотниться. В
результате частицы меньшего удельного веса (воды и извести),
оставшиеся в процессе подготовки смеси механически не связанными с
поверхностью зерен песка, стремятся во время вибрирования подняться
кверху. Вес частиц и давление от веса лежащих выше частиц вызывают
движение частиц (в особенности нижних) в направлении уплотнения.
Если вибрировать силикальцитные изделия толщиной 40 см до
объемного веса 1.8 г/см , то нижние частицы будут находиться под
давлением 70 г/см". Дополнительное давление совершенно отсутствует в
поверхностном слое. Поэтому на поверхности смеси образуются комки
шарообразной формы. Дополнительной нагрузкой объясняется лучшее
уплотнение силикальцитной смеси в изделиях большой толщины.
Например, на Ижорском заводе в Ленинграде в цехе силикальцита, при
изготовлении блоков фактурный слой наружных стен толщиной 5 см
уплотняется до объемного веса 1.8 г/'см в вертикальном положении
при высоте блока около 1 м.
Это также доказывает, что вибрирование с пригрузом
(вибропрессование) при уплотнении силикальцитных смесей должно дать
хорошие результаты.
380
6.3.1.3 Влияние различных свойств смеси на ее пластичность и
виброуплотняемость.
Мы производили определения вязкости силикальцитных смесей
аналогично определениям вязкости бетона [217]. При вибрировании
вязкость смесей понижается. Для измерения понижения вязкости
бетонных смесей Десов [304] разработал специальный метод, при
котором структурная вязкость смеси определяется во время вибрирования
скоростью движения вверх шарика, имеющего объемный вес меньший,
чем объемный вес смеси. Вязкость выражается в пуазах (г/см • сек) по
формуле
ц = к(угУ2)*, (84)
где:
к—константа прибора, определяемая при испытании его с жидкостью известной вязкости;
У;—объемный вес исследуемого вещества;
У2—объемный вес шарика'.
t—время движения шарика в приборе.
Для измерения структурной вязкости бетонных смесей применяются
вибровискозиметры. Наши опыты показали, что вязкость силикальцитных смесей
можно характеризовать с достаточной точностью. Для этого шарик, например
целлулоидный, диаметром 37,6 .им, имеющий объемный вес меньший, чем
смесь, помещают на дно формы-куба 7X7X7см, загруженной смесью и
прикрепленной к лабораторному вибростолу. После начала вибрирования
устанавливают момент появления шарика на поверхности смеси и определяют время,
затраченное на подъем шарика со дна формы на поверхность смеси.
Опыты показали, что силикальцитные смеси уплотняются на вибростоле
значительно медленнее, чем бетонные. Их оптимальная формовочная
влажность значительно ниже. Силикальцитные смеси большей активности
формуются хуже, чем смеси меньшей активности. На Рис 168 показана зависимость
вязкости от актив ности смеси. Опыты показали, что результаты вибрирования
силикальцитной смеси с температурой от 20 до 40° изменяются мало. Смеси,
имеющие более высокие температуры, уплотняются хуже. Уплотняемость
смесей понижается и при их выдерживании в герметически закрытых сосудах,
что видно из Рис. 169.
Свойства уплотняемости силикальцитной смеси на вибростоле сильно
ухудшаются в первые 20 час. выдерживания. При дальнейшем хранении смеси
до 50 час уплотняемость смеси падает меньше, а последующее выдерживание
смеси почти не вызывает изменений уплотняемости (см. Рис. 169).
Изменение уплотняемости смеси при ее выдерживании во влажном
состоянии связано с изменениями в структуре смеси. Очевидно, здесь
происходит изменение коллоидной структуры извести. Вода в смеси насыщена
растворенной известью. Из-за пфекристаллизации последней возможно изменение
сил сцепления между частицами извести и песка, а также изменение
пластических свойств смеси. Аналогичное явление наблюдается и у прессованных
смесей (гл. VI, 1,2,). Ухудшение свойств уплотняе-
381
200
ISO
ISO
—
—f—
I- -/
i
1
/
/
/
- -
Ж1° \
ъ°у
/
j
i
С 7 ч S 8 1С 17 .'* 't ::
Рис. 168. Влияние активности смеси на ее вязкость при различных влажноапях смеси
мости смесей должно учитываться при проектировании технологии
новых силикалыдитных заводов. Прочность изделий не снижается, если
формование производить до постоянного объемного веса сухого
вещества. Отсюда следует, что в процессах образования структуры в
автоклаве форма частиц извести не имеет значения. Формуемость смесей
значительно улучшается, если требуемая формовочная влажность
вводится в смесь во время дезинтегриро-
t'i
У
-~
п
\
Г"
ч»
1
i
~~~ Т~——£^
i
i
i !
1
: 1
I—W—' .
1
1
1
■
1
1
i~-U-J
! ? Г
1 ?
1
W 20 30
i)0
SO SO 70 SS
m
m щ
ev&iiv.iUjHu?, час
Рис. 169. Влияние выдерживания смеси активностью 12%СаОи 15%-нои влажностью перед вибргрсва-
нием на ееуплотняемость:
1 — смесь вифгрсвана на вибростоле (600 кол'мин, амплитуда 0,43 мм) при поверхностном давлении 25
г/см2; 2—то же, без пригрузки
382
вания. Результаты сравнительных опытов, определяющих влияние
способа перемешивания смеси с водой, приводятся в табл. 106. Смеси,
увлажненные в дезинтеграторе, дают при вибрировании значительно
большую плотность, чем увлажненные после дезинтегрирования в
обычной растворомешалке (см. табл. 106). При этом прочность
образцов из смесей, увлажненных в дезинтеграторе, значительно выше
прочности образцов из смесей, увлажненных в обычной растворомешалке.
Это особенно резко видно па образцам из смесей высокой дисперсности
и активности. Оказалось, что смеси, увлажненные в дезинтеграторе,
можно уплотнять на обычном вибростоле при небольшой формовочной
влажности, при этом малоразмерные изделия можно запаривать, как и
прессовавшиеся, без форм. Более крупные изделия можно запаривать
только на поддонах, снимая борта форм. В последнее время многие си-
ликальцитные заводы и цехи перешли на увлажнение смесей в
дезинтеграторе. Формовочные агрегаты устанавливаются непосредственно под
нижним дезинтеграторным бункером. Этим достигается и большое
упрощение технологии, от-
IS
If
-100
700
700
700
700
!
is
5*.
10,5
13
13,7
._..
13
13,7
Влажность смгси, у
ИД
14,5
14
14,5
14
! 4
И
1.08
1,87
1,87
1.87
1,87
Хпракт
ВНбр1
|
6
ернстика
с голл
...
is
h
300(1 1 (),4.">
3000 ! 0.45
1
3000 j 0/15
1
1
6000 J 0,4
i
i
6000
0,4
с §
1-
Дезинтегратор
Обычная мешалка
Дезинтегратор
Обычная мешалка
Дезинтегратор
Обычная мешалка
Дезинтегратор
Обычная мешалка
Дезинтегратор
Обычная мешалка
Таблица 106-
о |
п и
lis III
!
1,8-1 ! 453
1,78 ,'-.50
1,58 427
1,21 | 73
1,47. ' 423
1,30
139
1,42 377
1,23 | 107
1,41
1.2
430
94
383
падает необходимость иметь агрегаты для увлажнения смеси и ее
лишней транспортировки.
Формуемость бетонных смесей практически не зависит от типа
агрегата, в котором им придается влажность. Условия уплотнения сили-
калыдитных смесей, вследствие очень малой величины зерен в смеси и
коллоидного характера находящейся в ней извести, несомненно иные.
В дезинтеграторе зерна песка покрываются известковой пылью.
Механическому связыванию извести с поверхностью зерен песка
способствует и естественная влажность песка. При дополнительном увлажнении
в бетоно- или растворомешалкепространство между частицами смеси
заполняется воздухом и водой, в связи с чем происходит частичное
стирание извести с поверхности зерен. Образующееся при этом
известковое тесто связывает зерна песка и создает плотную массу,
препятствующую выходу воздушных пузырьков. При уплотнении таких смесей
на обычных вибростолах ее поверхность покрывается слоем влаги и
кажется плотной. Но при надавливании пальцем такой сырец
пружинит, а после запаривания в изделиях остается большое количество
воздушных пор. Последние распределяются в изделии неравномерно, этим
объясняется крайне низкая прочность по сравнению с объемным весом.
Поэтому уплотнение на обычных вибростолах силикальцитных смесей
высокой дисперсности и активности дает изделия крайне низкой
прочности (см. табл. 106). Практика показывает, что при увлажнении таких
смесей до консистенции литых смесей из них образуются изделия
более однородной структуры и более высокой прочности.
При увлажнении смеси в дезинтеграторе получается новая смесь
песка и извести с водяной пылью. При этом поверхность зерен песка
покрывается частицами извести и воды (слоем известкового теста), и
смесь становится рыхлой. Такая смесь при вибрировании быстро
уплотняется. Воздух выходит через открытые поры, находящиеся в
верхнем слое. Получается хорошее уплотнение смеси при невысокой
влажности.
Вопросы вибрирования силикальцитных смесей еще мало изучены.
Нами установлено, что вибростол с вертикальными колебаниями лучше
уплотняет силикалыдитные смеси, чем вибростол с крутильными
колебаниями при той же амплитуде и частоте колебаний. Опыты показали,
что при вибрировании силикальцитных изделий формовочную
влажность можно значительно снизить, применяя в качестве добавки
пластификаторы, например, сульфитные щелочи. При этом была
достигнута плотность изделий свыше 1,9 г/см3 и прочность выше 600 кг/сМ2.
Успешное решение вопросов вибрирования изделий с применением
пластификаторов, снижающих формовочную влажность, открывает
возможность производства крупноразмерных силикальцитных изделий
прочностью свыше 1000 кг/см. Тогда в ряде строительных,
конструкций силикальцит заменит и чугун.
384
6.4. Вибрирование с пригрузкой и вибропрессование.
Вибрирование силикальцитных смесей высокой дисперсности и
активности на производственном вибростоле с пригрузкой свободной
поверхности смеси, равной 25 г/см, дало незначительный рост
плотности изделий. При вибрировании с пригрузкой 500 г/см2 смесь
уплотнялась при относительно невысокой формовочной влажности и сырец
достигал объемного веса сухого вещества свыше 1,9 г/см3. Опыты
вибрирования смесей, применяющихся на Опытном заводе для
изготовления изделий, с поверхностной нагрузкой 80 г/см~ на лабораторном
вибростоле с частотой колебаний 6000 кол/мин и амплитудой 0,4 мм
показали значительно лучшие результаты, чем при вибрировании без при-
грузки. На Рис 170 представлены объемные веса и их отношение к
максимально возможным объемным весам в зависимости от
продолжительности вибрирования, полученные при вибрировании с пригрузкой
и без нее смесей с удельной поверхностью песка 400 см /г, активностью
13,8% СаО и формовочной влажностью 12%.
Вибрирование смеси с пригрузом поверхности дало значительно
лучшие результаты.
Мало данных имеется и по вибропрессованию силикальцитных
смесей. Результаты вибропрессования бетонных смесей нельзя
применить для силикальцитных смесей, поэтому дополнительные
исследования и производственная практика и здесь необходимы.
Пригрузкой вибрируе-
мого изделия можно придавать
ему требуемую форму и про-
филь, а также предотвратить
i образование комков на
поверхности смеси. Пригрузка
способствует увеличению сил,
действующих на частицы сме-
'- си. При вибрировании
невозможно полностью устранить
имеющиеся между частицами
смеси поверхностные силы и
силы трения и придать смеси
свойства жидкости. В этом
* случае все во'просы
формования решались бы просто.
Поэтому при вибрировании
°$ 1 ' 3 действ ую-
Пт^йлжшпРЛьность ИиЬоивсВаная чин
Рис 170. Уплотняемость смеси при
вибрировании:
с пригрузом; без пршруза
2,4—объемный вес, г/bif3; 1,3—относительный
объемный вес, %
100
90
| 70
ВО
so
2
1,S
Г
15
*
s-
^—i
У
^
*>*
У
385
Рис. / 71. Различные способы вибргдхвания:
а вибростряхивание; 6 вибрирование с }1ригрузом;ъ- пакетное вибрирование; г внброиротягивание; д
вибропрокат; е—вибрарессование;
I пчо1цадка;2 вибратор; 3 форма с поддоном; 4 смесь; 5 пригр\з;6- -перегородки;! подвижны!*
транспиртер;%- вибронщтшиш/бибровачск^ -пщтш
щие на частицы силы тяжести почти всегда малы для того, чтобы
заставить частицы смеси переместиться на нужное расстояние, при
котором получалось бы изделие с максимальной плотностью. Пригрузка
поверхности особенно важна для вибрирования изделий небольшой
толщины и для верхнего слоя изделий, имеющих большую толщину.
Действие пригрузки направлено параллельно действию сил тяжести
самих частиц и способствует уменьшению сохраняющихся при
вибрировании сил трения. Но пригрузка имеет и отрицательное действие —
она увеличивает вес вибрируемой массы, снижает амплитуду
колебания вибростола и его эффективность. Поэтому вибрирование с
поверхностным давлением необходимо производить на мощных вибростолах.
Уплотнение бетонных смесей на обычном вибростоле с пригрузкой
железной плитой тол-
386
щиной 25 мм, что соответствует давлению 20 г/см, эффекта не дает
из-за перегрузки вибростола [300]. Поэтому вибрирование с пригруз-
кой поверхности применяется главным образом при формовании
тонких изделий, где эффективность и экономичность этого метода
бесспорны.
Одним из известных способов передачи нагрузки на поверхность
изделия при вибрировании является герметическое прикрытие формы
специальным ковром, сделанным из резины, из-под которого во время
вибрирования непрерывно выкачивается насосом воздух. Этим
достигается действие атмосферного давления на поверхность изделия.
Применение такого (вакуумного) уплотнения силикалвдитных смесей не
изучалось.
На Рис. 171 схематически показаны различные способы
вибрирования, по данным Гуркова [303а]. На схемах а, б и в операции
формования производятся на виброплощадках. На площадку, получающую
колебания от вибратора, устанавливается форма, наполняемая смесью, из
которой изготовляется изделие. Формование по схеме а является
наиболее простым. Однако при этом получается неровная верхняя
поверхность. Формование по схеме б описано выше. На схеме в изображено
пакетное вибрирование. На схемах гид рассмотрены
вибропротягивание и вибропрокатывание, которые применяются при непрерывном
поступательном движении форм или поддонов. На подвижных
транспортерах устанавливаются низкобортные формы или поддоны,
наполненные смесью. Формование осуществляется виброплитой или
вибровалком, которые получают колебательное движение от вибраторов и могут
перемещаться только в вертикальном направлении, что позволяет
регулировать подачу смеси для изготовления изделий различной толщины.
На схеме е показан процесс вибропрессования. Материал в форме
прессуется верхней плитой, которая, получая колебания от вибратора,
вертикально перемещается.
6.5 Формование центрофугированием.
Формование центрифугированием является одной из
разновидностей вибропрессования. Быстро вращающаяся на центрифуге форма,
вследствие отсутствия равновесия по отношению к оси вращения,
начинает интенсивно вибрировать, уменьшая действующие между
частицами смеси поверхностные силы и силы трения. Вибрирование
системы также производится при помощи вибраторов. Одновременно при
вращении возникают большие центробежные силы. Поэтому при
вибрировании на смесь действуют силы тяжести и центробежные силы,
превышающие в несколько раз силы тяжести. Здесь режим
вибрирования регулируется менее точно, чем на вибростоле.
Формование центрифугированием применяется в течение не-
387
Рис. 172. Схема лабсратсрнойухтановки для формования
1 -станок; 2- форма; 3 вибратор; А вариатср оборотов; 5- электродвигатель станка; 6- -электро-
бвигатечъ вибратора
скольких десятков лет, главным образом, при формовании бетон ньгх
изделий. Для формования известково-песчаных изделий первым этот
метод применил Шварцзайд [306,307]. Он при уплотнении известково-
песчаных смесей на центрифуге (Рис. 172) получил плотность изделий
свыше 2 г/слЛ Это подтвердилось и результатами единичных опытов
уплотнения силикальцитных смесей на применяемой для формования
бетонных труб производственной центрифуге, произведенных
Опытным заводом на ленинградском заводе «Баррикада» [217]. Было
выяснено, что силикалыдитные смеси с удельной поверхностью песка —400
елг/г и активностью -10% СаО приобретают на центрифуге плотность
до 2 г/слЛ Позднее на Опытном заводе было выполнено несколько
полузаводских опытов формования центрифугированием. Но, к
сожалению, дальнейших исследований не производилось.
388
Центрифугирование позволяет выпускать изделия самых
различных форм и профилей. Шварцзайд [307] центрифугированием
изготовил, кроме труб, архитектурные орнаменты, фасадные плиты и
другие детали.
6.6. Формование литьем.
В 1877 г. в Германии был предложен способ формования известко-
во-песчаных смесей литьем [308]. Позднее его рекомендовали 01-
chewsky [309], Berglund и др. Но формование силикатного кирпича
литьем не производится. Опыты Розенблита [310], выполненные на
Краснопресненском и Мытищенском заводах по изготовлению литых
блоков из известково-песчаной смеси сметанообразной консистенции с
добавками шлака и щебенки силикатного кирпича, не получили
промышленного применения.
Литье известково-песчаных смесей широко используется при
формовании силикальцитных изделий. Армированные блоки, панели,
перемычки и другие изделия с невысокой морозостойкостью почти
повсеместно формуются литьем. Опытный завод, например, выпустил
более 8000 м различных изделий, формовавшихся литьем [311, 312].
При этом методе смесь увлажняется до консистенции, при которой она
равномерно заполняет формы только под действием своей тяжести.
Требуемую формовочную влажность можно приближенно выразить
следующей эмпирической формулой:
w = 0,36 а + 0,0132 е + 14,5, (85)
где:
w—требуемая формовочная влажность смеси в % от сухого вещества
(веса извести и песка);
о—активность смеси, содержание СаО, %;
е—удельная поверхность песка, см^г.
Опыты показали, что определять консистенцию смеси можно
вискозиметром Суттарда (ГОСТ 125-57), применяемым при определении
консистенции густоты гипсового теста. При расплыве смеси, равном 8
— 9 см, формовочная влажность оптимальна. Последнюю можно
снизить и значительно повысить плотность и прочность изделия,
применив при литье легкое вибрирование или встряхивание. Наши опыты
показывают, что смеси, увлажненные в дезинтеграторе до
формовочной влажности, одновременно с их активизацией дают и при
формовании литьем более равномерную плотность и более высокую прочность,
чем при увлажнении смесей в растворомешалке.
Литье является одним из наиболее простых и дешевых способов
формования. Но силикальцитные изделия, формовавшиеся литьем,
имеют более низкие строительно-технические показатели, чем вибри-
рованные изделия из тех же смесей. Поэтому литьем формуются
только такие изделия, которые не требуют высокой
389
% Ж
3 1)00 800 '200
Удельная поберхиостъ песка, смг/г
Рис. 173. Прочноапь образцов на сжатие в зависимости от удельной поверхности песка приразпичных
способах уплотнения
прочности и морозостойкости. Теплоизоляционная способность литых
силикальцитных изделий значительно хуже, чем у пеносиликалыдит-
ных. Практика показывает, что литые изделия даже при высокой
дисперсности и активности смеси трудно изготовлять с объемным весом,
меньшим 1,5 г/см3. Из Рис 165 видно, что при этом формовочная
влажность доходит до 32%. Применить для литья изделий более
высокие формовочные влажности нельзя, так как тяжелые частицы смеси до
и в начале запаривания будут осаждаться на дно формы, в результате
на поверхности смеси появится слой воды и при этом размеры и
структура изделия будут повреждены. Поэтому меньшую плотность и
лучшие теплоизоляционные свойства можно получить литьем смесей,
содержащих воздушные поры.
Однако и литые изделия можно изготовлять с довольно высокой
прочностью, свыше 400 кг/см. На Рис 173 показана зависимость
прочности на сжатие от способа формования и удельной поверхности
песка в дезинтегрированной смеси. Смеси в сухом состоянии
размалывали в лабораторном дезинтеграторе при оптимальном количестве
извести. Формовочную влажность смесям придавали вручную. Образцы
изготовляли прессованием под давлением 150 кг/слГ, трамбованием 50
ударами трамбовки прибора Клебе, вибрированием на лабораторном
вибростоле и литьем.
При увлажнении смеси в дезинтеграторе всеми методами
формования были получены значительно большие прочности при тех же
составах смеси, чем при увлажнении в растворомешалках. Формовать
литьем возможно только в стальных формах, которые
390
относительно дороги и требуют на содержание значительных
трудовых затрат. Произведенные нами в течение последних 9 лет широкие
исследования и производственный опыт показали, что прочность на
сжатие изделий из одной и той же смеси, уплотненных различными
способами до равного объемного веса сухого вещества, запаренных
при одинаковом режиме, имеет почти одно и то же значение. Но при
вибрировании высокодисперсных и высокоактивных смесей на
обычных вибростолах воздушные пузырьки могут концентрироваться в
отдельных местах и снижать прочность изделия. Поэтому у изделий,
изготовленных из таких смесей различными способами формования
равных объемных весов, можно наблюдать отдельные разные показатели
прочности. Формование таких смесей литьем дает более стабильные
результаты. У смесей, увлажненных до консистенции литья, вода
почти полностью вытесняет воздух из смеси и распределяется в структуре
изделия равномерно. Поэтому после запаривания и испарения воды из
изделий поры распределяются в структуре равномерно, и прочности
таких изделий приобретают относительно большую стабильность. При
формовании вибрированием смеси невысокой дисперсности и
активности уплотняются относительно хорошо и дают изделия однородной
структуры и более высокой прочности (см. Рис. 173).
Для оценки эффективности формования с достаточной в
практических целях точностью критерием способа формования может являться
объемный вес сухого вещества.. На его основе методом, приведенным
в гл. IV, можно вычислить прочность.
Отметим следующие основные положения формования изделий:
а) Оптимальная формовочная влажность, определяемая по данным
максимальной прочности образцов на сжатие, полученной при разной
влажности смесей и любом способе формования, зависит от удельной
поверхности песка, количества извести и увеличивается с их ростом.
Оптимальная формовочная влажность является наименьшей при
прессовании, возрастает при трамбовании и вибрировании и становится
наибольшей при литье. При вибрировании и литье рост влажности
выше оптимального содержания сопровождается значительным
снижением прочности на сжатие.
б) Если сравнить уплотняемость (наибольший объемный вес)
смесей, содержащих различную удельную поверхность песка, и
оптимальное количество активной извести, уплотненных с оптимальной
формовочной влажностью при различных способах формования, прессование
под давлением 200 кг/слг, трамбование 50 ударами трамбовки прибора
Клебе (вибрирование и литье), то можно сказать: у смесей, содержащих
меньше, чем 150 см2/г, удельной поверхности песка, наиболее
эффективным способом формования является вибрирование, а затем
трамбование; при любой большой удельной поверхности песка лучшие
результаты
391
дает формование прессованием, далее следует трамбование и,
наконец, литье; при дисперсности песка 700 см/г и выше эффективность
формования вибрированием и литьем практически одинакова.
в) Если тот или иной способ формования уплотняет сырец
равномерно, то прочность на сжатие изделий из одних и тех же смесей при
одинаковом объемном весе и автоклавном режиме не зависит от
способа формования.
6.7. Силикальцит-бетон.
С развитием производства литых и вибрированных изделий на
Опытном заводе при формовании силикальцитных изделий в смесь
добавлялся гравий или щебень. В 1952 г. завод изготовлял силикальцит-
ные смеси и образцы, прессовавшиеся до объемного веса 1,8 г/см3,
прочностью на сжатие свыше 1000 кг/см. Это давало основание
рассматривать такие смеси в автоклавных изделиях как
высококачественное вяжущее, монолитизирующее заполнитель (гравий или щебень).
Опыты полностью подтвердили техническую возможность
изготовления силикальцит-бетона. При этом выяснилось, что при вибрировании
смесей со щебнем (гравием) силикальцитные изделия получают
значительно больший объемный вес, чем без добавления крупнозернистого
заполнителя. В табл. 107 приведены данные проведенных нами
опытов. Образцы-кубы из силикальцитных смесей со щебнем (гравием)
запаривали в заводском автоклаве в течение 10 час. при давлении пара
10 ати. Приведенные в таблице относительные показатели вычислены
по весу сухого вещества образца.
Как видно из табл. 107, добавка в силикальцитную смесь щебня и
гравия создает силикальцит-бетон, удовлетворяющий необходимым
строительно-техническим требованиям. При этом расходуется извести
всего лишь 5% по весу. Испытания показали, что прочность
силикальцит-бетона не зависит от качества заполнителя, является ли он щебнем
из известняка или гранита. В первом случае заполнитель (щебень) не
содержит Si02, во втором он в основном состоит из него, поэтому
можно полагать, что прочность силикальцит-бетона достигается главным
образом, за счет монолитизации при запаривании силикальцитной
смеси. Процессы монолитизации между заполнителем по его поверхности
и частицами Са(ОН)2 протекают в небольшом объеме и в образовании
прочности изделия участия не принимают, так как площадь
поверхности заполнителя (щебня) меньше площади поверхности зерен песка
силикальцитной смеси в сто раз и более.
Приведенные в табл. 107 силикальцитные смеси за номерами 1,2, 5
и 6 при плотности, равной плотности силикальцит-бетона, при том же
автоклавном режиме без щебня имели бы прочность
392
вмнеоошйоф ооэопэ
уинияинхю
'ИППКь'йуО 4i.D0>!llOJ.3O£OCJ0\V'
-ЧГГЫИ1ГЮ Я OlO ОИ1ЭЭЬИ11*0\| 1
$ *4j3(invi:L*n ввнмизоич!оф
,-ft'.V-V '1111117.41 J i
hcIm Kiaoiihocfri rairedn I
о
«g
2-й
о
i О
CO"
2,2
7,3
О)
C-J
9,8
2,3
9,3
5-
»-н
3,5
— СМ
o.io\Aj .>э:! тчпкачоо
% Ч.п !1ЭЭ[,И1:*0Н
йимшонашисн
о
a 4>HJ JdlillirCI.M
OK) *=' **иэоиаи1>»?
4iDOHxdaaoi' вгнчуэгл
Л CJ
CO Ю
о <o
>,3
tfl
(
C-4
ю
—,
<N
-t;
О
f-
,
"
iO
1—t
eg
fc
t
О
CM
о
•
fc
о
CN
О
H
СГ
£^
и
a
k~
CJ
XO
о
:rf
о
~
CO
CN
*
о
E-
<r>
CM
со
■M
О 22
С- Я
= с
с
со
о"
со
о*
1С
со
ОС
1П
го
со
—.
;м
t^
^-,
!М
1—
СО
СО
393
на сжатие 600 кг/см и больше и превышали бы прочность
силикальцит-бетона более чем в 3 раза. Так как прочность зерен щебня тоже
выше 600 кг/см2, то сцепление между поверхностями заполнителя и
силикальцитной смеси было слабым при бутовом и гранитном щебне и
природном гравии. Сравнение данных табл. 107 показывает, что
прочность силикальцит-бетона зависит от количества содержащейся в
бетоне силикальцитной смеси.
Хотя изготовление силикальцит-бетона дает монолиты
удовлетворительной прочности и морозостойкости при незначительном расходе
извести, его заводское производство неэкономично, так как стоимость
щебня и гравия намного превышает стоимость силикальцитных смесей.
Стоимость силикальцит-бетонных изделий возрастает еще и потому,
что необходимо дополнительно перемешивать заполнитель и силикаль-
цитную смесь в бетономешалке, тогда как дезинтегрированная смесь в
дополнительной обработке не нуждается. Силикальцит-бетон при
равных показателях прочности значительно тяжелее силикальцита, что
снижает его качество.
В районах, где известь очень дорога, а щебень или гравий являются
дешевым местным материалом, производство силикальцит-бетона
может найти применение. Имеются необходимые данные по технологии
его производства [217].
6.8. Применение негашенной извести в силикальцитных смесях.
В последние годы в СССР многие авторы рекомендуют изготовлять
известково-песчаные изделия из тонкомолотой негашеной извести. В гл.
II и IV было показано, что гашеные частицы извести независимо от
способа гашения имеют размеры меньше 1 м, размеры же частиц извести-
кипелки при помоле даже в лучших мельницах превышают 10 м.
Частицы меньших размеров при помоле вновь слипаются в более крупные.
Поэтому смеси негашеной извести и песка невозможно
гомогенизировать (покрыть поверхности зерен песка равномерным слоем извести),,
одинаково, как смесь песка и гашеной извести. Неслучайно в наших
опытах при равных условиях образцы, изготовленные из гашеной
извести, имели большие прочности, чем из негашеной [313]. У пеносили-
кальцитных изделий, где гомогенность имеет особо важное значение,
разница в прочности изделий, изготовленных из гашеной и негашеной
извести, имеет иное значение. В табл. 108 приводится зависимость
прочности пеносиликальцитных изделий от объемного веса при
различном содержании негашеной извести.
Образцы изготовляли в лабораторном дезинтеграторе, песок
размалывали до удельной поверхности ~ 1000 см"/г, делили его на пять
частей и до перемешивания с водой и пеной вручную пе-
394
Таблица 108
Обраиеп »'«
смеси с гашешж
известью
0,54
22
0,61
37
0,69
60 "
0.78
8)
С.86
97
0,93
1 11
Обр
25
_
0,1)5
12
0.8
7п
1 0.92
91
tSUU И*
lUlK'C»
см.'си. содержащей
. к негашеном виде
50
0.59
22
0.7
If
0,85
68
i
i
частично
75
_.
0,58
22
0.7
0,85
68
образцы из
смесн с
негашеной
известью
0,54
14
0,61
18
0,68
27
0.76
40
0,85
56
j .—„
I :
1.02 0Л)8 0.9S : 1
11)8 85 85 ! 76
Примечание. В числителе приведены данные объемного веса образцов,
г/см3; в знаменателе — предел прочности при
сжатии, кг/см2.
ремешивали с необходимым количеством негашеной извести, молотой
в шаровой мельнице. Активность смеси составляла во всех случаях 20%
СаО. Затем смесь перемешивали с водой и с различным количеством
пены. Из каждой смеси формовали литьем три образца-куба размером 7
х 7 х 7 см, которые в одном заводском автоклаве запаривали в течение
10 час. при давлении пара 10 ати. После запаривания определяли
объемные веса и прочность образцов на сжатие. Молотая негашеная
известь содержала активную СаО в размере 75%, скорость гашения
составляла 16 мин., остаток на сите с диаметром отверстий 0.1 мм —
12,4%. Данные табл. 108 показаны на Рис. 174.
Хотя изделия из негашеной извести имеют меньшую прочность,
чем из гашеной, негашеную известь приходится применять для
изготовления крупноразмерных пеноизделий по соображениям
технологического характера.
Молотая негашеная известь при выпуске вибрируемых и литых
изделий позволяет при одном и том же способе формования получить
детали более высокой плотности, чем при смесях гашеной извести и
песка. Исследования подтверждают, что смеси негашеной извести и песка
при формовании вибрированием
395
ЮС
60
уплотняются до большего иих
объемного веса. Так, например,
Певзнер и Демченко [112]
приводят следующие данные
(табл. 109).
Лучшую уплотняемость
растворов с негашеной
известью Шварцзайд объясняете
тем, что молотая известь имеете
более высокий удельный иэ-
объемный вес и легче отдает |
воду, чем гашеная. На наш|
взгляд это объясняется следую-^
щим. Смеси высоких^
дисперсностей для вибри-|
рования и литья требуют!
высокой формовочной^?w
влажности. При этом часть?
влаги прочно связывается с§-
поверхностями зерен песка и
извести. Чем значительнее
суммарная площадь этих
поверхностей, тем больше
способны частицы связать
воду. Если диаметр частиц
гашеной извести в десятки раз
меньше, чем частиц
га
0.6
0,3 1 V
Объемный бес. г/ст3
негаше-f^<c 174. Зависимость прочности на сжатие
ной, то при равной активности пеносиликальцита от количества
гашеная известь имеет в смеси негашеной извести в смеси (%): i гашеной
„л „ /г „п„~~-.~. „ извести 100:2- то же, 75, негашеной 25; 3 соответст-
В СОТНИ раз боЛЬШуЮ СуММар- ^50н5^-соо1^11^25б7*5-1и™сИ
ную поверхность, которая юо
требует и более высокой формовочной влажности. Из Рис. 165 было
Таблица 109
Вид извести
Негашеная..
Гашеная...
Содержание
активной СаО в
массе, %
7,5
7,5
Негашеная.. 10
Глшеная...
10
Применявшийся песок
Краснопресненский
молотый
Оршанский
немолотый
Объемный вес
образцов, гкм
1.8
1,4
1.67
1,52
396
видно, что со снижением влажности с 18 до 10% максимальновоз-
можная плотность изделия при активности смеси 14% СаО возрастает с
1,74 до 2,01 г/см3. Смеси негашеной извести и воды обладают
необходимой для вибрирования и литья пластичностью при меньшем
проценте влажности, чем смеси гашеной извести и воды; это и позволяет
вырабатывать из смесей с негашеной известью изделия более высокой
плотности.
Другой причиной получения большей плотности при использовании
негашеной извести является ее способность после формования при
гашении связывать часть воды, затворенной ранее, в смесь для
формования. Если, например, в смеси содержалось 12% СаО в негашеном виде,
то при гашении в форме она свя-
бывает Л • 12 = 3,85% поды, переходящей в сухое вещество.
Если такая смесь негашеной извести и песка формовалась, например,
до объемного веса 1,8 г]см, то после гашения СаО объемный вес
сухого вещества песка и Са(ОН)2 повысится на 3,85% или до 1,87 г/см3.
Следовательно, при негашеной извести во всех случаях неизбежны
потери в виде понижения показателей качества изделий за счет
меньшей гомогенности смеси и выигрыш за счет получения большей
плотности изделий при формовании с равной интенсивностью. Если в
приведенном примере гашеная известь позволяет получить объемный вес,
скажем, 1,74 г/см3, а негашеная — 2,01 г/см3, то достигаемый прирост
прочности на сжатие изделия за счет роста объемного веса может
оказаться большим,, чем потеря прочности за счет меньшей гомогенности,
и в этом случае изделия из негашеной извести будут иметь большую
прочность. Поэтому опыты некоторых авторов и показали большие
прочности изделия с негашеной известью. Нет оснований объяснять эти
явления за счет каких-то особых неизвестных свойств извести, как было
показано в гл. III и IV.
Поэтому целесообразность использования в производстве вибриро-
ванньгх и литых изделий негашеной извести является вопросом
рентабельности изготовления изделий. Если эффективное уплотнение
смесей дороже помола извести, то в некоторых случаях может оказаться
более целесообразным применение негашеной извести. В практике в
большинстве случаев наблюдается обратное. Негашеная известь до
запаривания всегда должна быть погашена в формах. Поэтому она
должна быть высокого качества. Высокомагнезиальные и пережженные
извести в изделиях при запаривании вызывают различные трещины. При
выпуске изделий способом прессования, в которых объем пор
небольшой, недопустимо применять негашеную известь. У таких изделий при
гашении извести после формования образуются большие трещины, что
часто приводит к полному разрушению изделий. Технология
использования негашеной из-
397
вести значительно сложнее, чем гашеной. Поэтому мы полагаем, что
производство вибрированных и литых известково-песчаных изделий
должно и в будущем базироваться главным образом на гашеной
извести. Чтобы получить изделия более высокой плотности и прочности,
следует разработать более эффективные способы формования.
Производство известково-песчаных изделий должно развиваться именно в
этом направлении, а не в направлении расширения области применения
негашеной извести.
398
ГЛАВА 7 ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЕНО- И
ГАЗОСИЛИКАЛЬЦИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ
7.1 Некоторые данные о легких искуственных строительных
материалах.
Изобретение цемента позволило наряду с изготовлением
керамических изделий расширить область производства искусственного камня.
Вскоре выяснилось, что применяемые для строительства зданий
бетонные детали, обладая достаточной прочностью и атмосфероустойчиво-
стью, не отвечают требованиям тепло- и звукопроводности, имеют
большой объемный вес и негвоздимы.
Поэтому в самом начале развития производства бетонных деталей
делались попытки готовить из цемента искусственный камень,
подобный туфу, пемзе и легкому пористому известняку (ракушечнику) [314].
Различная структура пяти видов искусственных легких материалов
показана на Рис. 175.
Исследования и накопленный опыт в северных странах, в частности
в Швеции, показали, что воздух в стеновых блоках со щелевидными
пустотами вследствие конвекции относительно хорошо проводит
тепло. Поэтому там почти полностью отказались от производства
крупнопористых и щелевидных бетонных блоков из плотного материала и
перешли на изготовление главным образом ячеистых материалов, в
которых газы находятся в порах диаметром в несколько миллиметров [315].
В СССР ученые давно занимаются вопросами изготовления
искусственного ячеистого камня, применяемого в условиях холодного
климата на значительной части территории нашей страны.
7.2. Пено- и газобетонные, пено- и газоизвестковые изделия.
Среди легких искусственных камней пено-и газобетонные
занимают особое место [341].
7.2.1 Газобетон.
Является легким искусственным камнем, в процессе изготовления
которого це-
399
£**&"**-«:
'4 #■ Ч
;&'**
, V» ■&
^ш
,*■' :•,*.-•,
^»>.' V.
* ■# ~ V'-
*Wv A
•.я-v * ' ■
Г^Й
U:?S
--• -j;. »-''
&- «-*3 '~4-
"ег.Щ
..,,-' S«fVJ
4""
2^&
i> л'*^-->-Ч
"■&•<
%rf?k
-**.-•*>
'^
Рис. /75. Спруж11урагю<ушпвеннь1Хлегк1а'мсапер1юлов:
I тонкачсриетая, аначогичнаягазо-гшеносит1качы[гащ';2- крупнопористая,состояцаяизтонкопо-
ристаголквпериача, спаянная тошным клеевым веществам (различные бетоны с легкими зслюлнишеля-
muj, 3—пшпная крупнозернистая. склеенная еото^чьныхпючках(кру71но11ор1юпый бетон); 4-
крупнозернистая из легких зашитяпелег!, склеенная в отдельных точках (крупнопористый бетон); 5—пчотная с
крупными щелями
400
ментная смесь, перемешиваясь с химическим веществом, реагирующим с
компонентами смеси, выделяет газ. Это происходит после разливки смеси в
формы и сопровождается образованием изделий правильной однородной
ячеистой структуры, в которой ячейки разделяются между собой тонкодисперсной
смесью. Затем начинается твердение структуры.
7.2.2 Пенобетон
Изготовляется двумя способами: добавлением в жидкую тонкодисперсную
цементную смесь пенообразователя, который при энергичном перемешивании
и встряхивании образует в бетонной смеси большое количество устойчивых
воздушных пузырьков (изделие приобретает ячеистую структуру с большим
содержанием воздуха), и замешиванием готовой пены в подготовленную
бетонную смесь.
Употребляя вместо цементной смеси известково-песчаную, получают
пено-и газосиликатные изделия, а применяя особо активизированные и
гомогенизированные известково-песчаные смеси (силикальцитные), получают пено-и
газосиликальцитные изделия. В качестве газообразователя используется
алюминиевая пудра, которая, реагируя со щелочью в цементном гесте и с
известью, выделяет водород. Применяется и кальциевая пудра, а также
алюминиевая и кальциевая пудры вместе [317]. Кальций, соединяясь с водой, дает
гидроокись кальция (известь) и водород. Применяются также перекись водорода и
другие соединения, содержащие активный кислород, а также хлорную известь,
при использовании которой образуются кислород и хлористый кальций. При
использовании алюминиевой пудры в обычных условиях от начала ее
перемешивания со смесью до образования газа проходит несколько минут. В течение
этого времени должно быть закончено перемешивание пудры и смеси и
раствор разлит по формам. Кальциевая пудра и перекись водорода быстро
реагируют с хлорной известью, при этом рекомендуется добавлять вещества,
имеющие высокое поверхностное натяжение (пенообразователи); они связывают
образующиеся в смеси газовые пузырьки и препятствуют выходу из смеси
большого количества газа. Таким образом, этот метод представляет собой
комбинированный способ изготовления газо- и пеноизделий.
7.2.3 Другие способы.
Не нашли широкого использования и другие способы образования газа в
создании ячеистой структуры: карбид кальция и гидрид кальция, карбонат
аммония и карбонат натрия, кислоты и смеси кислотных солей и карбонатов,
цинк и магний, метод электролиза, загустевание и твердение изделий при
пониженном давлении воздуха, перемешивание смесей и формование под
избыточным давлением с загустеванием и твердением при нормальном давлении.
Для удержания газа в смеси и стабилизации газовых пузырьков применяются
мыльные растворы или сапонины и стеарин. Замедляют выделение газа ацето-
нилиды и хроматы натрия, и, наоборот, хлорид ртути с MgO или марганш-
401
вокислый калий, а также немылящиеся масла ускоряют образование
газов [318].
Изготовление пенобетона было предложено в Швеции Christiani и
Nilsen'oM. Жидкие цементный и мыльный растворы после совместного
интенсивного перемешивания и получения ячеистой смеси разливают
по формам для загустевания и твердения. В Германии был предложен
способ иппорита [319], пенообразователем служили растворенные в
щелочи продукты конденсации фенолальдегида. При этом
предполагалось пенообразователь перемешивать вместе со смесью или
приготовлять пену отдельно и смешивать ее со смесью.
Дня приготовления пены употребляются высокомолекулярные
органические вещества, например смоловые мыла, сапонины [320],
белки, желатины, сульфонаты [322] и т. п. Имеется много различных
пенообразователей, но в промышленности широко применяются клеека-
нифольный, смолосапониновый, алюмосульфонафтеновый и ГК (гид-
ролизированная кровь) [321]. Предложено при изготовлении клеека-
нифольного пенообразователя заменить животный клей казеиновым
[323], а в качестве стабилизатора пены применять жидкое стекло.
7.3. Пена и принципы её образования.
Каждая молекула жидкости находится в равновесии, так как силы
притяжения окружающих ее молекул уравновешиваются
противоположными силами притяжения со стороны данной молекулы. На
поверхности жидкости равновесие нарушается, так как молекулы тонкого
поверхностого слоя испытывают со стороны соседних молекул, не
расположенных на поверхности, более значительные силы притяжения,
чем со стороны молекул воздуха, находящихся у поверхности
жидкости. Поэтому молекулы на поверхности жидкости, стремясь
погрузиться в нее, но встречая сопротивление нижележащих молекул, образуют
уплотненный слой жидкости, обладающий свободной поверхностной
энергией. В пене, на поверхности раздела «жидкость-воздух»,
дисперсные частицы поверхностно-активного вещества, адсорбированные на
обеих поверхностях пленок воздушных пузырьков, способствуют
образованию более плотных поверхностных слоев [324].
Причиной образования пены являются адсорбция
пенообразователя в поверхностных слоях раздела, снижение поверхностного
натяжения на границе «жидкость-воздух» и определенная прочность и
вязкость пленок образовавшихся пузырьков. Чем меньше частицы
адсорбированного вещества, тем большее их количество сосредоточено на
поверхности раздела и тем более прочной и стойкой будет пена. Чем
больше растворимость поверхностно-активных веществ, тем выше их
пенообразующая
402
способность. Чем больше вязкость раствора в сочетании с малым
поверхностным натяжением, тем выше устойчивость пены. Чем
меньше смачиваемость частиц поверхностного активного пенообразователя,
тем большую стойкость имеет пена, так как плохо смачиваемые
вещества лучше адсорбируются в поверхностных слоях раздела «жидкость-
воздух».
Пузырьки воздуха вводятся в жидкость чаще всего механическим
путем — взбалтыванием, вдуванием и т. д. Процесс образования пены
при взбалтывании раствора пенообразователя состоит в том, что
образовавшиеся воздушные пузырьки поднимаются вверх до поверхности
жидкости, где образуются пленки в виде шаровых сегментов.
Последующие воздушные пузырьки приближаются к первым и также
образуют пленки. Между ними возникают пузырьки воздуха. По мере
создания новых пузырьков они до приобретения равновесия скользят один
по другому. Движение воздуха в пузырьках пены всегда сильнее
наружного давления воздуха, поэтому пленки находятся в растянутом
состоянии. Пузырьки воздуха, возникающие при благоприятных условиях
все в большем и большем количестве, постепенно заполняют данный
объем, теряют свою подвижность внутри жидкости. Жидкая среда
распределяется на очень тонкие оболочки, окружающие воздушные
пузырьки.
Качество пены при производстве ячеистых материалов
характеризуется следующими свойствами [324]:
- кратностью (выход пены) — отношением объема пены к объем)' водного
раствора пенообразователя, содержащегося в этом объеме;
- стойкостью —уменьшением высоты или объема пены в течение
времени;
- «отсеком» или объемом водного раствора пенообразователя,
образующегося в результате обезвоживания или разрушения пены;
- несущей способностью, показателем которой является предельная
величина нагрузки на пену, не вызывающая ее разрушения;
- объемным весом, определяемым делением ее веса на объем пены;
- прочностью пленок, определяемой, например, на приборе Ребиндера:
-микрострукпгурой. характеризуемой числом и размером ячеек пены и
тотциной пленок.
На заводах ячеистых материалов применяются следующие пенообразователи.
7.3.1 Клееканифольный пенообразователь.
Он состоит из клея, канифоли и едкого натра. Пенообразователем
является канифольное мыло, а клей выполняет функции стабилизатора
пены, повышая ее вязкость и стойкость.
403
7.3.2 Смолосапониновый пенообразователь.
Его получают на основе одного из представителей сапониносов — мыльного корня
— многолетнего растения со стелющимися корнями. Корень, богатый сапонином и
пригодный для промышленных целей, растет в Туркменистане, Таджикистане,
Киргизии, на Кавказе и на Украине.
Сапониновый экстракт дает высокопрочную и стойкую пену.
7.3.3 Алюмосульфонафтеновый пенообразователь.
Его приготовляют из керосинового контакта, сернокислого глинозема, едкого натра
и воды. Керосиновый контакт содержит нефтяные сульфокислоты, незначительные
количества серной кислоты, керосина, золы и воды. Он получается на нефтеперегонных
заводах при обработке керосинового дистиллята серным ангидридом.
7.3.4 Пенообразователь ГК.
Для приготовления используют техническую кровь боен, едкий натр, сернокислое
железо, хлористый аммоний и воду. ГК готовят централизованным порядком на
мясокомбинатах или бойнях.
На опытном заводе установили, что наилучшими пенообразователями являются
смолосапопиновый и ГК. I la новых силикапьцитных заводах наибольшее применение
нашел клееканифольный пенообразователь. Детальное описание приготовления
пенообразователей дано в литературе [325—328].
7.4 Производство крупноразмерных пеносиликальцитных изделий.
7.4.1 Структура пеноизделий
На новых силикальцитных заводах сравнительно легко осваивается
технология изготовления литых и вибрированных изделий, освоение же технологии
производства крупноразмерных пеносиликальцитных изделий проходит с
затруднениями. Почти на всех предприятиях в начальный период освоения
технологии пеноизделия выпускались с браком. Это было связано с
недостаточным знанием основ технологии изготовления таких изделий и малым
производственным опытом. Рассмотрим несколько подробнее вопросы
приготовления смесей и формование из них пеноизделий. Предположим, что поры пено-
силикальцита шарообразные и распределяются в массе изделия равномерно
так, что каждая пора соприкасается с другими в шести точках (кубическая
упаковка). Нетрудно видеть (Рис. 176), что в пеноизделий такой структуры
содержится воздуха (d— диаметр пор)
и. следовательно, силикальцита 47,6%.
Рис. / 76. Пеносиликачъцшп с кубическойупаковкой пор:
а - плоскость разреза по ifeHmpau }юр; б- -то лее, но точкам соприкосновения пор; в—то -же, по
промежуточным точкам
Если принять, что между воздушными порами силикальцит имеет
объемный вес сухого вещества 1,6 г/см , то объемный вес такого пено-
силикальцитного изделия будет равен 0,76 г/см3. Изг отовить изделие с
закрытыми порами с меньшим объемным весом при таком
распределении пор и такой плотности силикальцита невозможно. Оно имеет в
разрезе по центрам пор
ipiii-. 17i>. </) лини. (I ',' ) H)H-=2!M,;, силикальцита.
7.4.1.1 Первый важный вывод.
Представим структуру типа сотовой {Рис. 177). Если толщина
стенки ячейки составляет 0.1 ее длины, то площадь стенок будет равна
21,6% всей представленной в разрезе поверхности ячейки. При
объемном весе силикальцита 1,6 г/см такое изделие будет иметь объемный
вес ~-0,35 г/см. Если толщина стенки ячейки составит 0,2 ее длины, то
площадь стенок будет равна 41 % и
Рис. 177. Структура гтпю саповой:
а— схематический разрез; б—еттотениегшацадиаиенокячееккоби/ейпчо/цоди разрезаячейки (%) взавиааю-
епт от относительной толщины стенок ячейки
405
объемный вес изделий 0,65 г/см ; при толщине стенки 0.4 длины —
соответственно 71% и 1,13 г/см.
Приведенный расчет показывает, что при сотовой структуре с
закрытыми порами можно готовить пеноизделия с очень малым
объемным весом. Такая структура имеет во всех направлениях одинаковый
вид поверхности разрезов и примерно равную прочность на сжатие. Из
Риа 177,6 видно, что отношение суммарной площади разреза стенок
ячеек к общей площади разреза не зависит от величины ячеек, а только
от отношения толщины и длины стенки. Поэтому объемный вес таких
изделий не зависит от размеров пор. Следовательно, величина пор не
влияет на объемный вес изделия при условии одинакового
соотношения толщины стенки и ее длины. Принимая диаметр пор равным 1 мм,
при объемном весе 0,35 г/см получим толщину стенки пор 0,2 мм, при
объемном весе 0,65 г/сл/ — 0,4 мм и объемном весе 1,13 г/fav/ — 0,8
МЛ1.
При сжатии образцов с шарообразными порами на поверхностях,
перпендикулярных направлению давления, площадь силикальцитного
каркаса различная, она изменяется при объемном весе 0,76 г/'см3 от 21
до 100% от общей, находящейся под давлением, поверхности. У
изделий со структурой типа сотовой при объемном весе 0.76 г/см3
поверхность силикальцитного каркаса составляет около 50% общей
поверхности и во всех разрезах одинакова. Из этого можно сделать вывод:
прочность изделия в значительной степени зависит от формы и
размещения пор. Изделия с более однородной сотовой структурой
пор имеют большую прочность.
7.4.1.2 Второй важный вывод.
На Рис 177,6 показано, что чем ниже объемный вес изделий, тем
кривая относительного содержания количества силикальцита имеет
больший уклон. При малых объемных весах прочность изделий
находится в большой зависимости от величины объемного веса. У изделий
со структурой, представленной на Рис. 176, эта зависимость имеет иной
характер. Допустим, что в таком изделии каждая шарообразная ячейка
находится в элементарном кубе с длиной ребер г, а диаметр
шарообразной поры в кубе равен /. В таком случае минимальная толщина стенки
поры составит d = г — / (Риа 178). Прочность изделия на сжатие с
таким расположением пор характеризуется отношением заштрихованной
/7 = 1-* <r-dP.
4 /-*
Объемный же вес элементарного кубика будет
_ у- у, _ 1 _ж (г—dp
V С /■* '
поверхности к площади квадрата и составит
406
Рис. 178. Структураспарообразнымиячейками:
а- -схематический разрез: б- зависилюстырочности от объемного веса изделия при объемном весе стикачь-
цитного каркаса 1.6 г[см
где
V—объем кубика;
Vj — объем поры в кубике.
Из Рис. 178 видно, что при шарообразной структуре изменение
прочности происходит в большей мере при высоком объемном весе. Из
этого вытекает следующий вывод: прочность изделий со структурой
типа сотовой изменяется более резко в области меньших объемных
весов, у изделий же с кубической структурой размещения
шарообразных ячеек прочность изменяется более резко в области
больших объемных весов.
7.4.1.3 Третий важный вывод.
При нагрузке ячеистых изделий давление передается по стенкам
пор, образующих своды. Поэтому в структуре линейно нагруженного
материала всегда имеется объемное напряженное состояние Известно,
что при больших размерах свода возникают большие напряжения.
Размеры же сводов в структуре ячеистых материалов находятся в прямой
связи с величиной пор. Отсюда вытекает третий вывод: большей
прочностью при равных условиях обладают ячеистые изделия с
порами меньших размеров.
7.4.1.4 Четвертый выжный вывод.
При диаметре пор 1 мм толщина их стенок даже при высоких
объемных весах (более 1 г/см3) значительно меньше 1 мм. При небольших
объемных весах (меньше 0,4 г/см3) толщина стенок пор составляет
меньше 0,2 мм. Высокую прочность будут иметь лишь те изделия,
стенки ячеек которых образованы из прочного материала однородной
структуры. Если в стенке ячейки толщиной 0,2 мм находится зерно
песка или частица извести диаметром ~ 0,2 мм, то при запаривании в
этом месте не может образоваться однородный, прочный силикальцит с
тонкой структурой. Если, например, диаметр зерен песка равен 10 м и
зерна
407
покрыты слоем извести
толщиной 1 м, то при толщине
стенки 0,2 мм таких частиц
располагается рядом около 16
шт. В этом случае
образование прочной структуры
силикальцита возможно и при
более тонкой стенке ячейки.
Отсюда вытекает новый важный
вывод: для изготовления
прочных ячеистых изделий
частицы материала,
образующие в автоклаве
структуру силикальцита, должны
обладать очень высокой
дисперсностью и быть
перемешаны между собой до
большой гомогенности.
-&С
•18
Г
^Х
а
-***
—*1
| !
s
! ,1 .
v-^л
--——
1
'"'
^
<
Л
1
l
i
1
1
1
600
800
1200
Удельнач лфрхностъ песка $ снеси см/г
Именно поэтому на основе мо- п ,—, „
J- Рис. 179. Зависимость прочности на сжа-
лотои негашеной извести и не- тие пеносиликальцита от удельной по-
возможно получать ячеистые верхности песка в смеси и от объемного
изделия такой высокой прочно- веса изделий (г)
ста, как на гашеной.
7.4.1.5 Пятый важный вывод.
На Рис. 179 показана зависимость прочности изготовленных на
Опытном заводе пеносиликальцитных изделий от объемного веса и
дисперсности песка, а на Рис. 180 приведены снимки ячеистого
силикальцита. По данным Опытного завода, прочность изделий при росте
удельной поверхности песка от 600 до 1200 см2/г возрастает почти в
два раза {Рис 179). При этом средний диаметр зерен уменьшается
в | 2 ™ 1,4 раза. Кроме того, при интенсивном дезинтегрировании при
высоких удельных поверхностях песка достигается более высокая
активность его зерен и более высокая гомогенность смеси, что, в свою
очередь, способствует образованию прочного силикальцита. В
зависимости от величины удельной поверхности песка из
дезинтегрированной смеси при одном и том же объемном весе можно получить
различную прочность изделия. Если стоимость смеси возрастает с ростом
степени ее активизации, то экономичнее изготовлять пеносиликаль-
цитные изделия из смесей с наименьшей удельной поверхностью,
обеспечивающих нужную прочность и объемный вес изделий.
При производстве прочных ячеистых силикальцитных изделий
одним из основных факторов является обеспечение высокой прочности
междуячеистого каркаса. При этом, наряду с дисперсно-
408
V.. ..*.
•?»: «i»»'1 VS
:« **l
Рис. 7#0 Структура ячеиспюго сияшшырта. изготовленного на Опытном заводе: а -
пеносиликашрвп объемным весом 0,6 г/см*; б—то же — /,/ г/см3
409
стью и активностью смеси, большое значение имеет плотность
каркаса. Из Рис. 121 (гл. IV) видно, что силикальцитный образец,
обладающий при объемном весе 1,8 г/см3 прочностью 1000 кг/см „ при
объемном весе 1,6 г/ои3 имеет прочность 600 кг/см. Допустим, что пеноси-
ликальцитные изделия по объему содержат 56% силикальцита и 44%
воздуха. Тогда их объемный вес будет в первом случае 1 г/сл(* и во
втором — 0.9 г/см3. Хотя различие в плотности изделий здесь и небольшое,
разница в прочности каркаса получается большая — 400 кг/сл12.
Поскольку каркас, кроме сжимающей нагрузки, принимает на себя также и
напряжения изгиба и выдерживает дополнительные напряжения,
вызываемые неравномерным строением ячеистой структуры, изготовление
ячеистых изделий небольших объемных весов следует производить при
большем количестве воздушных пор и более плотном каркасе, а не
наоборот. Отсюда вытекает пятый важный вывод: чем с меньшей
формовочной влажностью можно изготовить ячеистое изделие, тем
большей плотности и прочности будет структура силикальцита
между порами и тем выше при прочих равных условиях будет
прочность изделия.
Изделия из газосиликальцита можно готовить при меньшей
формовочной влажности, поэтому при одном и том же объемном весе
газосиликальцит имеет более высокие показатели прочности, чем пеносили-
кальцит.
В производстве ячеистого силикальцита существует значительно
больше различных факторов, влияющих на прочность изделия, чем при
изготовлении плотных силикальцитных изделий. Приготовляя смеси,
следует учитывать, кроме их дисперсности и активности, также
структуру пены и размеры пор в изделии. Последние зависят от свойств
пенообразователя и конструкции мешалки. Поэтому выпуск ячеистых
изделий стабильного качества требует значительно большего опыта и
точного соблюдения правил технологии, чем изготовление плотных
изделий. Много производственных вопросов, связанных с
приготовлением пены, размерами пор и образованием структуры, еще
теоретически не исследованы. Еще, к сожалению, мало внимания уделяется
основным принципам, определяющим качество ячеистых
силикальцитных изделий.
7.4.2 Приготовление пеносиликальцитных смесей
Практикой установлено, что пена распределяется в смеси
равномерно лишь при относительно жидкой консистенции силикальцитной
смеси (30 — 50% влажности). Пеносмеси с таким содержанием
влажности обладают большой подвижностью, и при длительном
выдерживании в формах в них под действием сил тяжести возникает оседание
тяжелых частиц (песка). Это сопровождается повреждением структуры
пены и осадкой массы. Изделия, формовавшиеся из таких смесей, при
запаривании плохо выдерживают
410
давление пара и дают большую осадку в период пуска пара.
Качество изделий можно значительно улучшить применением
более стойких пен, приготовленных из пенообразователя ГК или смоло-
сапонинового. Но как показывает практика Опытного завода, для
получения хорошего качества крупноразмерных пеносиликальцитных
изделий смесь должна загустевать в формах до запаривания и приобретать
минимальную прочность, достаточную для выдерживания давления
пара в период его пуска в автоклав.
7.4.2.1 Загустевание силикальцитыых смесей в формах.
У ячеистых изделий, изготовляемых из различных цементов и зол,
содержащих гидравлические частицы, загустевание и схватывание
налитой в формы сырьевой смеси происходит в результате химической
реакции между гидравлическими частицами цемента и золы с водой.
Происходящие при этом физико-химические процессы аналогичны
процессам схватывания цемента. В ходе их часть воды химически
соединяется с цементом или золой и смеси густеют. Кроме того, в
результате процессов гидратации и перекристаллизации различных силикатов,
алюминатов, ферритов и других минералов сырец приобретает такую
прочность, которая при запаривании позволяет выдержать давление
пара и предотвращает появление дефектов в изделиях (см. гл. V). При
этом сырец загустевает и приобретает прочность, при которой его
можно резать на части, что успешно используется в производстве
различных ячеистых изделий. Так, из сланцевой золы изготовляют
строительные материалы целтонг, дарокстонг [329, 330] и др., а из
портландцемента — сипорекс, микропорит и т. д. [331 — 333]. После загустева-
ния крупноразмерных пено- и газосиликальцитных деталей в формах из
них можно вынимать закладные детали и трубы и образовывать
вентиляционные и другие каналы. Это особенно важно при образовании в
крупноразмерных изделиях технологических отверстий, по которым
пар проходит внутрь изделий и ускоряет их прогрев в автоклаве.
Технологические отверстия позволяют сократить время запаривания
крупноразмерных ячеистых изделии на 6 час. и более (см гл. V). Дня всех этих
изделий должны соблюдаться указанные в предыдущем пункте
требования, предъявляемые к структуре пор и дисперсности и гомогенности
смеси. Так, например, на заводе «Тонг» (США) компоненты смеси
размалываются в шаровой мельнице в сухом виде и гомогенизируются при
помощи воздуха во взвешенном состоянии [334].
Хотя сырьевые смеси из цементов и шлаков хорошо загустевают в
формах, изготовление из них крупноразмерных ячеистых деталей
связано с большими затруднениями. Это происходит по той причине, что
цементы и золы содержат частицы, которые до поступления в автоклав
медленно соединяются с водой в формах и их гидратация в основном
протекает в автоклаве. В связи с этим в изделиях возникают большие
внутренние силы, вызывающие по-
411
*
явление трещин и даже полное
разрушение изделий. Учитывая.
что из цементов и зол редко
удается готовить качественные
крупноразмерные ячеистые
детали, целесообразнее смеси
после загустевания и
схватывания до запаривания разрезать на к
блоки небольших размеров. Это
полностью относится и к
твердеющим в пропарочных
камерах изделиям из цемента и
золы. Длительное выдерживание
ячеистой смеси в формах до
запаривания улучшает это
положение лишь частично, так
как различные золы и
трудногасящиеся извести
содержат частицы, способные
соединяться с водой лишь в уело- ^ т зависимость прочности на сжатие
виях запаривания. Поэтому вы- литых силикальцитных изделий объемным
держивание сырца в формах даже весом 1,5 г/см3 от добавки гипса 7 — бездо&шки;
в течение нескольких дней не ис- •?—сдобавкой;
КЛЮЧаеТ Образования В ИЗДеЛИЯХ ттюкнпеп. песка «xWfr
дефектов при запаривании.
При производстве ячеистых силикальцитных изделий важно
обеспечить загустевание смеси в формах и получением сырцом требуемой
прочности. Это необходимо при выпуске пеносиликальцитных изделий
толщиной свыше 10 ели Детали меньшей толщины при запаривании
выдерживают соответствующее давление пара без появления в них
заметных дефектов.и не требуют предварительного загустевания смеси в
формах. Для загустевания крупноразмерных пеносиликальцитных
деталей и придания им минимально необходимой прочности мы в смесь
добавляли гипс. Оказалось, что 5-процентная добавка придает смеси
требуемую густоту, но заметно снижает прочность изделия. На Рис
J 81 видно, что 5%-ная добавка гипса снижает прочность литого
силикальцита на 30 — 50%.
Для загустевания смеси, кроме гипса, могут применяться и другие
вяжущие, соединяющиеся с водой. — например, цемент. Наиболее
удобно и экономично добавлять в смесь молотую негашеную известь.
Как было показано на Рис. \1А, молотая известь-кипелка снижает
прочность пеноизделия, и тем значительней, чем больше ее
добавляется в смесь. Поэтому одним из основных требований изготовления
ячеистых силикальцитных изделий является
412
добавление наименьшего количества негашеной извести, которое
обеспечивает загустевание смеси и минимальную прочность сырца,
необходимые при запаривании изделий. Если песок, негашеная известь и
вода обрабатываются в дезинтеграторе, то расход негашеной извести
будет находиться в пределах установленного процента активности
смеси.
7.4.2.2 Количество негашеной извести для загустевания смеси.
Количество молотой негашеной извести, добавляемое в смесь для
загустевания, определяется в первую очередь формовочной
влажностью. Чем больше воды имеет смесь, тем больше ее должно быть
связано негашеной известью и тем больше требуется добавить в смесь
негашеной извести. Размер же формовочной влажности зависит от
дисперсности смеси. Чем больше тонина дезинтегрированной смеси, тем
больше требуется водыу чтобы получить соответствующую консистенцию
для смешивания ее с пеной. На Опытном заводе смеси для пеносили-
кальцитных изделий имеют после дезинтегрирования удельную
поверхность песка около 700 см /г и активность около 5 — 7% СаО. Такие
смеси при добавлении в них соответствующего расчету количества
негашеной извести приобретают достаточную подвижность для
перемешивания с пеной, при влажности примерно 32% от веса сухой смеси.
После гашения извести в формах, когда смесь загустевает и
образующийся сырец становится достаточно прочным для запаривания,
количество свободной воды снижается в нем до 25%. При этом на 1 м при
объемном весе сырьевой смеси 1200 кг/м количество свободной воды
уменьшается на 63 кг. Практикой установлено, что при данных
условиях в смесь необходимо добавлять на 1 м изделия около 120 кг активной
негашеной извести, которые химически связывают около 40 кг воды;
остальные же 23 кг воды испаряются вследствие теплоты,
образующейся при гашении извести. Оставшаяся в сырце влажность (25%) связана
поверхностями зерен песка и частиц гашеной извести. Чем мельче
частицы гашеной извести в сырце, тем больше воды они связывают своей
поверхностью и тем лучше загустевает смесь. Отсюда следует, что
количество негашеной извести, необходимое для добавления в смесь,
зависит от способности извести гаситься в мелкие или крупные частицы.
Чем больше получается известкового теста по ГОСТ 1174-51, чем
тонина извести при гашении выше, тем меньше ее надо добавлять в смесь.
Некоторое количество воды выделяется из сырца вследствие
испарения. Поэтому извести, у которых по ГОСТ высокие скорость и
температура гашения, вызывают в сырце более высокую температуру,
вследствие чего больше испаряется воды; такие извести добавляются в
смесь в меньших количествах.
В производстве пеносиликальцитных изделий применялись и очень
медленно гасящиеся извести. В этих случаях почти вся образующаяся
при гашении теплота вследствие теплопроводности
413
поверхности форм и свободной поверхности сырца уходит в более
холодную среду: здесь снижения влажности вследствие испарения
воды почти не происходит и смесь не загустевает. Чтобы последняя
загустела, обычно увеличивают количество добавляемой негашеной извести.
Но при этом ухудшается структура и снижается прочность изделия.
Другой метод использования таких известей состоит в уменьшении
формовочной влажности. Однако структура изделия ухудшается и в
этом случае, так как смеси понюкенной формовочной влажности не
удается перемешать равномерно с пеной. При этом структура пены
подвергается большему разрушению и для получения объемного веса
требуется увеличить количество пены. Кроме того, смеси с меньшей
формовочной влажностью можно перемешивать только с очень
стойкой пеной.
Практикой установлено, что при смешении негашеной извести и
пеносмеси много пор пены разрушается, и поэтому изготовление пено-
изделий таким способом затруднено. Поэтому в указаниях Опытного
завода по технологии производства пеносиликальцитных изделий
предусматривается добавление молотой негашеной извести до
перемешивания смеси с пеной, хотя подвижность смеси под влиянием
добавления негашеной извести уменьшается. При применении молотой извести
высокой тонины для хорошего смешения смеси с пеной необходимо
повысить формовочную влажность. Это в свою очередь требует
увеличения количества извести. Извести высокой тонины помола плохо
смешиваются в мешалке с дезинтегрированной смесью. Как и при
погружении муки в воду, здесь образуются крупные, величиной до
нескольких сантиметров, комки извести, портящие структуру изделий и
снижающие их прочность. Частицы извести высокой тонины, кроме
того, начинают гаситься до смешения с пеной, снижают подвижность
смеси, ухудшают процесс ее перемешивания с пеной и заполнение
форм ячеистой смесью. Молотая негашеная известь, имеющая
неравномерный гранулометрический состав зерен, при перемешивании с си-
ликальцитной смесью также не позволяет изготавливать качественные
пеноизделия. При помоле негашеной извести в дезинтеграторе
получаются частицы извести относительно одинаковой величины, что
позволяет изготавливать изделия однородной структуры и сократить
количество добавляемой для загустевания смеси негашеной извести.
Применение теплой воды при формовании позволяет снизить
количество добавляемой молотой негашеной извести. При этом
повышается температура смеси, увеличивается испарение воды и смесь
загустевает с меньшим количеством негашеной извести. Но производя
увлажнение смеси теплой водой, следует учитывать, что у нормально
гасящихся известей (скорость гашения 10 — 20 мин.) при более высоких
температурах смеси гашение может начаться при перемешивании
смеси в растворомешалке и ухудшить нормальное заполнение форм.
Поэтому применение горячей воды при
414
изготовлении пеноизделий дает особенно хорошие результаты,,
когда используются медленно гасящиеся извести, имеющие скорость
гашения 20 мин. и выше. При нормально и быстро гасящихся известях
горячую воду следует применять одновременно с добавками,
замедляющими гашение (сульфитная щелочь, гипс и т. д.). Количество
замедлителя должно уточняться в ходе работ.
В холодное время года пеносмесь, вылитая в крупноразмерные
стальные формы, будет загустевать нормально только в центральной
части, где при гашении извести создается температура 70° и выше. У
поверхностей форм смесь загустевать не будет, так как их температура
будет относительно низкая — 20 — 30°. Это произойдет потому, что
высокая теплоемкость формы поглощает всю теплоту, образующуюся
при гашении извести, нарушает нормальный процесс загустевания
смеси. Если формование будет производиться в помещении с низкой
температурой, то теплопередача с форм в окружающий воздух будет
весьма интенсивна, что также увеличит потери теплоты. При запаривании
такие изделия дают усадку, на их боковых поверхностях появляются
трещины.
Для предотвращения таких явлений холодные формы до
заполнения их смесью следует нагреть в течение 5 — 10 мин. в теплом
автоклаве. Если изделия освобождаются из форм сразу после запаривания и
формы тут же заполняются новой смесью, то нагревать их не требуется.
Желательно, чтобы формы имели температуру не меньшую, чем
заполняющие их смеси.
В процессе приготовления пеносиликальцитных смесей наиболее
сложным оказалось равномерное их смешение с негашеной известью.
Плохое перемешивание получается, если известь-кипелку насыпают в
пеномешалку большими порциями. В этом случае образуются комки
извести диаметром до нескольких сантиметров, что ухудшает
структуру пеносиликальцита и увеличивает расход извести. Более длительному
перемешиванию извести с пеносмесью препятствует начинающееся
гашение извести. Гашение последней и связанное с этим загустевание
смеси должны начинаться лишь после заполнения формы смесью.
Для равномерной и быстрой загрузки негашеной извести в
пеномешалку на Опытном заводе сконструировали специальный дозатор
извести (Рис. 182). Он представляет собой продолговатый ящик длиной,
соответствующей длине пеномешалки, и шириной, равной ширине
открытой части барабана мешалки. Дно дозатора сделано из
поворачивающихся на осях полос, уплотненных войлочными прокладками. При
горизонтальном положении полос дно закрыто, при их повороте оно
постепенно открывается, и при вертикальном положении полос
становится полностью открытым.
Для полной выгрузки извести ящик снабжен вибратором. Скорость
загрузки извести из ящика в пеномешалку регулируется углом
поворота полос. Во время загрузки дозатор находится над
415
Рис. 182. Яи/ик-дозапюризвести-кипелки к пеносияикапъцшинойшшаяке:
1 ящик-дозатор; 2 электровибратор; 3 рана; 4- регулятор
мешалкой, куда подкатывается по рельсовому пути. Такой дозатор,
проверенный на Опытном заводе, в достаточной степени обеспечивает
загрузку извести в барабан пепомешалки равномерно по всей
поверхности, что предотвращает образование комков извести.
7.4.23 Определение степени загустевания смеси.
Опытные рабочие-формовщики определяют степень загустевания смеси
нажимом руки. При требуемой степени загустевания смеси ладонь остается
сухой и смесь не деформируется. Важно, чтобы после сильного нажатия рукой
смесь не поднималась, т. е. загустевший раствор не должен быть упругим. При
раздрабливании между пальцами раствор должен дробиться на комочки, а не
прилипать, подобно глине, к пальцам. Смеси, загустевшие до такой степени,
выдерживают в автоклаве давление пара, и в изделиях не появляются дефекты.
Хотя производственники относительно хорошо умеют определять требуемое
загустевание смеси, однако при массовом изготовлении пеносиликальцитных
изделий необходим более объективный метод определения густоты растворов.
В этом случае пользуются известным прибором Вика (ГОСТ 310-41), в
нижнюю часть стержня которого при определении густоты смеси вставляется
специальный стальной цилиндр (пестик Тетмайера) диаметром 4 равным 10±0,1
мм и длиной / = 50 мм. Диаметр закрепляемой части пестика ef равен 5 мм при
длине I] = 14 мм. Пестик изготовляется из стальной проволоки. Его
поверхность
416
Таблица 110
Наименование
Нормальный вес.
Предельный вес, допустимый
при изготовлении, г
наибольший
наименьший
Стержень с головко» if
принадлежностями
Песгнк Тетмш'юра
Общий вес . .
2Гм
35
300
302
264
U
293
должна быть гладкой и чистой. Вес всей подвижной части прибора
должен быть 300±2 г, а вес основных деталей приведен в табл. ПО.
Для определения густоты раствора прибор помещается на
поверхность вылитого в форму раствора; пестик доводят до соприкосновения
с поверхностью сырца, закрепляют стержень винтом, после чего,
отвинчивая винт, освобождают стержень и дают пестику возможность
свободно погружаться в сырец. Если через 80 мин. после заливки
раствора в форму пестик погружается не глубже, чем на 5 мм, смесь
считают нормально загустевшей, и такое изделие выдерживает без
повреждений режим запаривания, предусмотренный в технологических
инструкциях.
Процесс загустевания смеси формованного блока показан на рис;
183. При запаривании такого блока не было обнаружено никаких
дефектов.
7.4.3 Содержание в молотой негашеной извести загасившихся
частиц, их действие и возможность определения их количества.
Если известь-кипелка, замешиваемая в пеносиликальцитную смесь,
содержит частично загасившуюся известь, то это отрица-
30
д'1
Рис 183.11огружение пестика Тетмайера в смесь
крупноразмерного блока:
1- -украяформы0;2—в середине формы
417
тельно сказывается на загустевании смеси и в последней участвует
только негашеная известь. Поэтому если для загустевания смеси
необходимо добавить, например. 120 кг извести-кипелки и если в ней
содержится 20% погасившихся частиц, то количество добавляемой
извести должно быть на 20% больше. Погасившаяся известь плохо
смешивается со смесью, образует комки, которые портят структуру пено-
изделий. Если смесь приготовлена с максимальным количеством
извести-пушонки и в нее замешивается негашеная известь, в которой
содержится часть погасившеися извести, то эта известь-пушонка, являясь
излишней в составе смеси, снижает прочность и увеличивает
себестоимость изделий.
7.43.1 Гашение извести на воздухе.
В зависимости от времени года и погоды в 1 м воздуха находится до 20 г и
более водяных паров. Это количество достаточно для полного гашения
примерно 60 г извести. В хорошо закрытых складах и транспортной таре гашение
извести при непродолжительном хранении происходит в небольшом
количестве. Если же при хранении имеется доступ воздуха, то гашение извести быстро
возрастает и оказывает влияние на процесс изготовления пеноизделий.
Частичное гашение извести начинается даже в обжиговых печах, если
воздух, используемый для обжига, подается для охлаждения через слои
обожженной извести. Такое явление наблюдается в кольцевых печах, где для
охлаждения обожженной извести используется наружный воздух, который затем
поступает в зоны обжига извести. Наблюдения за работой кольцевых печей Рак-
кеского известкового завода (Эстонская ССР) показали, что известь выходит из
печей в рыхлом состоянии, частично погасившеися. Гашение извести в печи
зависит от влажности атмосферного воздуха. В обжиговых печах, где
охлаждение происходит без доступа наружного воздуха, заметного гашения не
наблюдается, куски извести остаются целыми и прочными.
Для выяснения степени гашения извести, обжигаемой в кольцевых печах
на Опытном заводе, производили определение активности, скорости и
температуры ее гашения по ГОСТ 1174-51. Результаты приведены в табл. 111.
Таблица 111
Скорость
гашения,
мин.
46
14
10
12
12
10
'ItWl.'lM'iypa
г.пиенин.
град.
52,9
77
74,5
75
69,9
81
Глубина взятия пробы
нанести
Лктгшность,
\ СаО
0—5 мм
5-10 „
10-15 .
15-20 „
20-25 „
В среднем 50 „
7(vl
87,7
92,5
99,5
93,5
92
418
Из табл. 111 видно, что гашение извести распространяется нз глубину
до 10 мм. Уменьшение активности извести в пробах, взятых глубже от
поверхности куска, связано с наличием не полностью обожженной извести.
Результаты опытов показывают, что гашение под действием содержащихся в воздухе
водяных паров происходит на большую глубину от поверхности куска извести.
Степень гашения молотой извести при ее хранении в открытых сосудах
установлена следующим опытом. Известь, молотую в шаровой мельнице,
помещали в стеклянную чашку, уплотняли легким постукиванием по чашке и
сверху выравнивали. Одну чашкут наполненную известью, выдерживали в
лаборатории в течение 2 суток, другую—4 суток.
Затем известь вынимали из чашек слоями в 5 мм; было получено четыре
пробы.
Содержание гашеной извести вычисляли по потере веса при
прокаливании.
Результаты опыта приведены в табл. 112.
В извести, хранившейся при комнатной температуре 2 суток, гашение
частиц извести распространилось до дна чашки и составило 12%. В том же слое
(15 — 20 мм) у извести, хранившейся 4 суток, содержание гашеной извести
повысилось до 37%. В наружном слое (0 — 5 мм) в течение двух суток погаси-
лось около 60%
Таблица 112
Про6.|
Молотая известь до хранения
После
хранения
2
суток
1
суток
Слон 0 Г> мм от
ионерхпостп . .
Слой 5- 10 мм от
поверхности . .
Слон 10--15 .и.м от
поверхности . .
Слой 15 20 м.и от
понерхпостп
Слой 0 5 мм от
поверхности . .
Слой 5 10 мм от
поверхности . .
Слон 10 15 мм от
понерхпостп . .
Слой 15 - 20 мм от
поверхности . .
1?
95,8
82.5
«5,5
84.2
83,2
85
8li,2
85
85
Скорость
гашения
23
98
57
40
32
72
67
63
51
Температура
гашения,
град.
66
34
43,5
54,5
59
37
40
41.5
47,5
сог,
%
Са (ОН!-.
%
—- —
7,8
7.5
7,6
7,7
59
37
24
12
63
52
40
37
419
_j : l : ; : i i i
«? si is w -i r.s v, .-. ■»/ m
Рис. /54 Содержание активной извести (% СаО) в зависимости от количества загасившихся в ней
частиц (%Са(ОН)т)
извести, и при дальнейшем хранении этот процент почти не
увеличился.
При выдерживании негашеной извести при комнатной температуре
воздуха карбонизация извести наступает после гашения большей ее
части. Другие аналогичные опыты дали такие же результаты.
7.4.3.2 Простейшие способы определения количества погасившихся
частиц в извести.
Количество погасившихся частиц в химически чистой извести
можно вычислить по содержанию в ней активной СаО. Если чистая
негашеная известь имеет активность 100%, то ее активность при
полном гашении снизится до 75,7% (Рис. 184). Из Рис. 184 видно, что
изменение количества гашеных частиц на ~4% вызывает изменение
содержания активной СаО на 1 %. Так как точность титрования
составляет около 1 %, то точность этого метода определения содержания
погасившихся частиц составляет 5%.
Для технических известен, у которых содержание активной СаО
имеет большие колебания, такая точность не удовлетворяет
требованиям производства пеносиликальцита. Количество погасившейся извести
с большой точностью можно находить методом определения потери
веса при прокаливании. Если известь прокаливать до / = 547°, то
давление водяного пара в гашеных частицах станет равным 760 лш рт. ст.,
при этом из Са(ОН)2 выделяется вода. По ее количеству можно
подсчитать, сколько погасилось извести.
Можно пользоваться и калориметрическими измерениями. Зная,
что при гашении 1 г извести выделяется 277 кал теплоты, можно
рассчитать количество содержащихся в извести погасив-
420
.p
„то
to
so
Рис 185. Изменение температуры в калориметре
при гашении свежеобожженной извести
шихся частиц. Исследования
доказали, что метод
определения скорости и
температуры гашения извести по ГОСТ
1147-51 не дает достаточно
точных данных для
вычисления количества погасивших-
ся в калориметре частиц.
Поэтому нами разработан более
целесообразный способ.
В качестве калориметра
лоемкости системы
используется чистая, свеже-
о обежженная известь. 30 г
такой извести и 90 лт воды,
имеющей / =20°. помешают в калориметр, температура в котором после
длительного хранения в комнате становится тоже равной 20°.
Температура в калориметре измеряется через каждую минуту. Известь
непрерывно перемешивают в течение всего времени определений, чтобы
обеспе чить равномерное распределение теплоты. Особенно важно
перемешивать ее в начальный период гашения, когда происходят большие
изменения температуры и первоначальная крупнозернистая известь
легко садится на дно.
Как видно из графика (Рис. 185), температура извести в начале
гашения быстро повышается, затем начинает резко падать вследствие
отдачи теплоты калориметру и термометру и далее в связи с
остыванием системы она снижается медленно, без скачков. Если продлить
почти прямолинейную часть кривой до пересечения с осью ординат-
температуры, то получим значение температуры // которая повысилась
бы при гашении извести и равномерном распределении ее в
калориметре.
По температуре // можно вычислить теплоемкость калориметра.
Обозначим:
Q—образующееся количество теплоты: qK
метра с термометром; сы-
- теплоемкость калори-
- удельная теплоемкость погашенной извести.
421
Теплоемкость всей системы состоит из суммы теплосмкостеи
калориметра, извести и воды.
(/ = дк + 1,321 • 30 с„+ 90 - 0,321 - 30 ■ 1, (86)
где 1,321 — отношение молекулярных весов Са(ОП)2 и СаО.
Изменение температуры в калориметре будет равно
Л t = /, - 20.
Значение Q находим по теплоте, выделяемой при гашении
извести. 0 = 277-30=8310 кал, значение h известно но
результатам измерении.
Па основе этих данных можем вычислить теплоемкость
калориметра. Подставив в формулу значение с/ = , имеем
</к= Q - [90 + 30 (1.321с, - 0,321)|. (87)
При вычислениях значение с„ принимаем равным 0,25 кал/г-
•град. Теплоемкость калориметра получим равной 37,1 кал/град.
Процент погаенвшепся части извести определяется
следующим образом. Обозначим
начальное количество извести -- А (г);
начальное количество воды - в (мл);
начальную температуру извести и воды — 20°;
конечную температуру извести Л;
количество негашеной извести в %
от в се ii извести -- р;
теплоемкость калориметра —- g,; (кал/град);
теп.тоту гашения СаО — 277 (кал/г);
удельную теплоемкость 0а(ОН)2 — си {кал/г град).
Количество извести после гашения будет равно
л Р-0.3,.
100
остаток воды после гашения составит
. _ Ар - 0,321
К.0
Количество выделившейся теплоты при гашении
Ар 277^
100
Теплоемкость системы в конечной стадии гашения
р 0,321 \ , А Ар ■ 0,321
100
. /. , р 0,321 \ . ,
А <■„ 1 + - — 1 + b —
V loo J
<7к
4'.-0-'.)'-^] + »+»-
(88)
422
Между образующимся количеством теплоты и повышением
температуры в калориметре существует зависимость
Из равен
f х = 20 -}
Из равенства вычисляем повысившуюся температуру
277 Ар (89)
100
К--ъа"-'-']+»+«.|
Подставляя в формулу значения принятых в опыте количеств
н коэффициентов Л = 30 г, в = 90 г, <ти =0,25 кал-град, qK —
— 37,1 кал-град, получим
U — 20 -| -э 831° . (90)
100 (134,6 — 7.22 Р )
v 100 '
Значение температуры t/ в зависимости от погашенной части
извести (100 - р) приводится на Рис 186.
Для проверки точности приведенного метода приготовляли смеси
СаОиСа(ОН>2
с различным содержанием
свежеобожженной СаО и
производили соответствующие
измерения. Результаты
измерений вычисленных по
формуле (90) температур приведены
в табл. 113 инаРиа 187.
Данный метод позволяет
определять количество погасив-
шейся части известей, не
содержащих примесей, с
погрешностью, не превышающей 5%.
Считая, что содержащиеся в
извести различные примеси и
недожженные частицы
действуют в калориметре
аналогично частицам гашеной извести,
рассмотренный метод можно
применять для определения
количества погасившихся
частиц и в известях, содержащих
с
'S0
sc
во
70
но
50
40
30
?11
Ю го зо to го ы> w во во юо примеси.
Рис. 186. Зависимость температуры гашения
от погашенной части извести
423
t
100
so
70
60
50
40
30
п
ft»
1 4
i \
-Г--
w^_
-r>
^
, ■
\ ! 1
1L
1
——
Г
i
_._1___
—]'
— у
■ "^ it
г .._
"T
'—-6
t
I
i
0 W го 30 W 50 60 70 80 90 WO НО ник
Рис. 187 Графикизменениятачгкращрыпрагатешшизвеат!, обозначение которой указано в
табл. ИЗ
Таблица 113
Обозначение
Н41№СТИ
1
2
3
4
5
6
7
Состав извести,
_
СаО
КЮ
90
80
70
(50
50
100
—
С цОН)_.
10
20
30
40
1 50
1
i
Те мнература
термососуда
по рис. Ш '
85
78,3
71,5
64.7
58,2
51.6
85
Фактическая *
температура 1
термососуда. [
i
84,9
78,2
70,4
65,8
59.1 i
5!.l j
84,6 ;
Относительное
отклонение
'~'i ■ 100, %
Т
—0,12
0,13
—1.54
—и
+ 1.55
-0,98
- 0,47
0,93
7.5 Изготовление пеносиликальцитных блоков с фактурным
слоем.
На новых силикальцитных заводах по примеру Опытного завода
организовано производство двухслойных силикальцитных блоков
наружных стен. Наружный слой блока делается толщиной 3 — 5 см из
вибрированной силикальцитной смеси объемным весом 1,75 — 1,85
г/ж . На этот слой наливается в зависимости от заданной толщины
блока 25 — 35 см пеносиликальцитной смеси объемным весом 0,8 — 1
m/м . Наружный, фактурный слой защищает
424
пеносиликалыдит от атмосферных влияний, препятствуя даже в
длительные периоды дождей проникновению влаги в пористый пеносили-
кальцитный слой, обладающий необходимым сопротивлением
теплопередаче. Вибрированный слой имеет достаточную паропроводность, и
поэтому вода в стенах из таких блоков не конденсируется. Пеноблоки с
вибрированным слоем не нуждаются в штукатурке и по наружному
виду напоминают гладкие облицовочные плиты из природного камня.
Практика производства и эксплуатации таких блоков, а также их
испытания на прочность и морозостойкость показали, что сцепляемость
между слоями блоков получается очень хорошая.
При изготовлении двухслойных блоков вследствие уменьшения
объема вибрированного слоя могут появиться характерные трещины
(Рис. 188). Они возникают, когда вибрированный слой изготовляется
из силикальцитной смеси с высокой влажностью,, которая плохо
уплотняется при вибрировании, и когда на вибрированный слой
наливают пеносмесь, содержащую большое количество извести-кипелки;
последняя в этих случаях поглощает воду для гашения не только из пе-
носмеси, но и из вибрированного слоя. Кроме того, содержащаяся в
вибрированном слое влага интенсивно испаряется, так как температура
в нем повышается до 80° и даже выше. При большой площади слоя и
быстром выделении влаги вибрированный слой, уменьшаясь в объеме,
отходит от ребер формы, и на его поверхности образуются трещины.
Рис. 188. Трещины в вибрированном двухслойном блоке, вызнанные
усадкой
425
Изготовление двухслойных блоков без образования трещин в
вибрированном слое, как показала практика Опытного завода, требует
от рабочих большого опыта. Даже незначительное увеличение
негашеной извести в пеносмеси иногда приводит к возникновению указанных
трещин. Отвибрированный до большей плотности фактурный слой
имеет меньшую влажность, и в нем менее вероятно появление трещин.
Мощность вибростолов, применяемая на предприятиях, еще
недостаточна. Изделия во многих случаях вибрируются в формах, не
прикрепленных к столу. Смесь с высокой влажностью вибрируется до
недостаточной плотности.
Особенно большие формовочные влажности применяются при
смесях с высоким процентом глины и значительной активностью. В таких
случах появляется опасность возникновения трещин в наружном слое
блока
К эффективным средствам предотвращения возникновения трещин
в вибрированном слое относятся:
а) уменьшение негашеной извести в пеносмеси до минимального
количества, гарантирующее необходимое загустевание смеси;
б) применение вибростолов более высокой мощности и смесей для
наружного слоя блока с меньшей формовочной влажностью.
Если вибростол не позволяет уплотнять смесь небольшой
влажности до требуемого объемного веса то повышать формовочную
влажность можно до состояния, при котором вибрируем ый слой, имея
избыток воды, отдает ее при гашении извести в пенослой, сохранив лишь
нужный процент влажности. Однако такой метод снижает плотность и
морозостойкость вибрированного слоя.
Кроме того, при значительном избытке извести не исключено-
появление трещин.
Трещины в вибрированном слое возникают также в тех случаях,
когда слой длительное время держат в сухом теплом помещении до
заливки на него пеносмеси, что сопровождается его высыханием. По
тем же причинам не рекомендуется выдерживать блоки,
подготовленные к запариванию, более 8 — 10 час. в сухом воздухе. В
вибрированном слое могут возникать трещины и при транспортировке изделий в
недостаточно жестких формах. Они образуются в наружных слоях у
вибрированных до высокой плотности сухих смесей. Такие трещины
при запаривании в автоклаве не срастаются.
Если в смеси наружного слоя блока содержатся частицы негашеной
извести, гашение которых происходит после вибрирования, то вокруг
них образуется сеть небольших радиальных трещин. Их легко
отличить от других трещин по находящемуся в. центре сети трешин
кусочку извести.
426
Большинство силикальцитных заводов формуют двухслойные
блоки наружных стен в горизонтальных формах. Наружный слой блока
укладывается на дно формы и поэтому имеет гладкую поверхность,
которая не нуждается в дополнительной обработке. Внутренняя сторона
блока при заливке форм в горизонтальном положении остается во
время запаривания открытой. Качество ее поверхности зависит от
правильности и точности геометрических размеров формы, тщательности
срезки верхней части смеси после вспучивания и загустевания смеси в
форме, явлений набухания и усадки, возникающих из-за нарушения
технологии во время формования и запаривания, дефектов
поверхности, возникающих во время запаривания от капель конденсата,
падающих со стенок автоклава на поверхность блока.
Производственный опыт показал, что в горизонтальных формах
трудно изготавливать блоки, внутренняя поверхность которых не
требовала бы оштукатуривания или затирки после установки блоков в
стену. Поэтому на Опытном заводе были начаты «опыты по выпуску
двухслойных блоков наружных стен в вертикальных формах. Формование
производят в специальной форме .для блоков с высотой одного ребра,
равной толщине вибрируемого слоя, и верхней снимающейся стенкой.
После вибрирования наружного слоя в горизонтальном положении
снятую на время формования верхнюю (при горизонтальном положении)
«стенку формы устанавливают на место. Затем форму с отвибрирован-
ным наружным слоем блока переставляют с вибростола на
специальную раму, поворачивающуюся на 90° {Рис. 189). До заливки пенослоя
раму с формой поворачивают в положение, при котором открытая
сторона формы поднимается на 45°, после чего
в форму заливают пенос-
r-v^->; месь и по мере ее заполнения
"Т-.а? "* , .-. постепенно поворачивают
i«*,=r; - форму до вертикального
положения. Затем форму с сырцом
v , переставляют на запарочную
"«*\. ' вагонетку, где смесь выдержи-
-■<* -"--вакл для загустевания. Сво-
*€ ' А ^^бодная поверхность смеси вы-
/W4Pf равнивается так же, как и при
" гтппнтлнтяпкнпмЛппмлряниы
s*Yr2#^ ' '" горизонтальном формовании.
' * %» ^ .. При рассмотренном способе
. *г _ , -~"—-*~ '' 'формования наружная и внут-
>!ренняя поверхности стенового
Рис. .189. Поворачивающаяся рама на ааго- | блока получаются гладкими.
метке
'Вну-
427
тренняя поверхность степ сборных силикальцитных домов также
получается гладкой и перед окраской и оклеиванием обоями не требует
не только оштукатуривания, но и затирки.
Опытным заводом собран четырехквартирный силикальцитный дом
из блоков, изготовленных данным способом. Эти блоки имеют пять
совершенно гладких сторон, шестая сторона, остающаяся при
запаривании открытой, получается неровной, но в собранном здании она
размещается в стене, являясь поверхностью, по которой образуется
горизонтальный шов между блоками. Такие блоки имеют более высокое
качество, чем формуемые в горизонтальных формах. Процесс
формования их сложнее, требует лишних операций и специального
устройства для поворачивания форм. Процесс сборки и распалубки
вертикальных форм по сравнению с горизонтальными сложнее и более
трудоемок. Для того чтобы вибрированный слой до заливки на него пенослоя
при повороте формы на 45° не сползал вниз, вибрирование следует
производить до большей плотности при сравнительно небольшой
влажности смеси на более мощном вибростоле.
Двухслойные блоки в вертикальных формах можно изготовлять и
другими способами. На отвибрированный в форме слой накладывают
стальной лист, прикрепляемый к форме крючками. Этот лист не
допускает сползания слоя смеси во время поворота формы на 90°. В
установленную в вертикальное положение форму заливают пеносмесь, и лист
тельфером вынимают из формы.
Практикой доказано, что пеносмесь вплотную примыкает к вибри-
рованному слою; оба слоя при запаривании твердеют и между ними
устанавливается такое сцепление, как и при формовании блоков в
горизонтальном положении.
Третий способ изготовления двухслойных блоков в вертикальных
формах состоит в вибрировании наружного слоя с применением
вертикально установленного листа. Опыт Ижорского завода показал, что
на мощном вибростоле можно уплотнять наружный слой толщиной ~
6 см и высотой до ~ 1 м до требуемой плотности.
После заливки в форму пеносмеси вертикальный лист удаляют.
Вертикальное формование двухслойных блоков значительно
повышает качество блока, однако оно имеет и ряд существенных
недостатков. Так, например, при изготовлении сложных угловых блоков
приходится дополнительно выполнять ряд различных операций, что
резко увеличивает сроки формования. Поэтому в новом силикальцит-
ном цехе завода «Мяннику» вертикально формуются только
однослойные стеновые блоки. Они снаружи покрываются гидрофобными
веществами, например кремнеорганической жидкостью [335].
428
7.6 Производство газосиликальцитных изделий.
Известно, что между алюминием и гидратом окиси кальция
происходит химическая реакция
2А1 + ЗСа (ОН)2 + 6Н20 -> ЗН2 + ЗСаО • А1203 • 6Н20 + Q
во время которой в большом количестве выделяются газ, тепло и
связывается вода Именно это имеет большое положительное значение для
загустевания силикальцитных смесей. Последняя перемешивается с
алюминиевой пудрой до требуемой гомогенности, имея относительно
небольшую влажность. Поэтому в отличие от пеносиликальцита, где
хорошее смешение с пеной возможно- только при жидких смесях, газо-
силикальцитные изделия можно изготовлять из более сухих смесей.
При этом плотность и прочность силикальцитного каркаса между
газовыми пузырьками увеличивается, что и повышает прочность изделий.
Для загустевания смесей с меньшей влажностью следует употреблять
меньше негашеной извести, что также повышает качество структуры и
прочность изделий. Это позволяет применять для загустевания смесей
менее качественные извести, что очень важно для широкого
производства ячеистых силикальцитных изделий. При использования
алюминиевой пудры образуются газовые поры с более равномерной
структурой и сотовой формой. Это имеет большое значение для увеличения
качества изделий и повышения их прочности.
Различный характер структуры газо- и пеносиликальцита можно
объяснить следующим образом. У пеноизделий жидкая силикальцит-
ная смесь и пена перемешиваются механическим способом. При этом
пена разделяется на отдельные воздушные порыг которые вследствие
поверхностного натяжения имеют шарообразную форму. В качестве
таких воздушных шарообразных ячеек они и остаются в структуре
пеноизделий. В зависимости от характера и интенсивности смешения
пены и раствора распределение пор в изделии происходит с определенной
равномерностью.
Силикальцитный раствор равномерно смешивается с алюминиевой
пудрой. Такой раствор, еще не содержащий газа, наливается в формы,
и лишь после этого в нем начинается химическая реакция и выделение
газа. Образующиеся при этом пузырьки распирают массу раствора,
который распределяется вокруг пузырьков слоем определенной толщины
(образуется равномерная ячеистая структура). В производстве
газосиликальцита такой равномерной структуры не получается: пудра
распределяется в растворе не совсем равномерно, не все зерна пудры
имеют равный диаметр, у меньших зерен выделение газа начинается
раньше, чем у более крупных, неравномерна также гомогенность и
дисперсность раствора. Но в производстве газосиликальцита имеются
условия для образования лучшей структуры, чем у пеносиликальцита.
429
Поэтому параллельно с разработкой технологии пеносиликаль-
цита мы в 1952 г. производили опыты изготовления и
газосиликальцита. Первые исследования показали, что при равных условиях
(показателях смеси, автоклавном режиме и объемном весе изделий) газосили-
калыдитные изделия имели большие прочности, чем пеносиликальцит-
ные. Нехватка алюминиевой пудры заставила выпускать не газо-, а пе-
носиликальцит. Лишь в 1957 и 1958 гг. начали изготовлять
газосиликальцит в большом объеме. В 1957 г. выпустили большую партию
изоляционных труб, а затем и различные крупноразмерные детали [336]
для жилищного строительства. Вскоре на основе полученного опыта
стали широко изготовлять газосиликальцит на Ижорском и Кировском
заводах (Ленинград), на подмосковном плавучем заводе Речного
пароходства, на заводе «Мяннику» и др.
При помоле алюминия в порошок для предотвращения слипания
молотых частиц пудру перемешивают с парафином. Частицы пудры,
покрытые пленкой парафина, смешиваются и реагируют с раствором
хуже, чем частицы с чистой поверхностью. В качестве газообразовате-
ля применяют главным образом алюминиевую пудру ПАК-2 или ПАК-
3 (ГОСТ 5494-50), частицы которой покрыты парафиновой пленкой.
Поэтому перед употреблением пудру приходится депарафинировать.
Завадский [337] рекомендует депарафинировать пудру в электропечах
при /=180 — 240° в зависимости от крупности размельчения и ее
качества. Оптимальной температурой он считает 200°, при которой следует
выдерживать пудру в течение 1.5 — 2 час Готовность прокаливаемой
алюминиевой пудры определяется пробой. Если пудра в сосуде с водой
мгновенно тонет, значит ее можно употреблять.
Приготовление смесей и их загустевшие при изготовлении
газосиликальцита аналогично изготовлению пеносиликальцита. Благодаря
лучшему смешению пудры со смесью газосиликальцит можно
готовить из смеси, содержащей на 5 — 8% меньше влаги, чем пеносили-
кальцитные смеси. На Опытном заводе формовочная влажность пено-
силикальцитной смеси составляет в среднем 38%, газосиликальцитной
— 32%. После загустевания пено- и газосмесей остается около 25%
свободной влаги. Следовательно, из пеносиликальцитных смесей до
запаривания приходится удалять в среднем 13% влаги, из газосили-
кальцитных — только 7%. В связи с этим необходимое количество из-
вести-кипелки в первом случае будет значительно больше, чем во
втором. Количество добавляемой извести-кипелки при изготовлении
газосиликальцита на Уз — ХА меньше, чем при изготовлении
пеносиликальцита, что экономит 20—30% извести.
Алюминиевую пудру смешивают со смесью непосредственно
после смешения негашеной извести и смеси. Пудру суспензируют в воде
при интенсивном перемешивании 250 — 300 г пудры на 3 — Ал воды.
При необходимости в суспензию вводят добавку, ре-
430
гулирующую процесс выделения газа, в качестве которой
используют водный раствор хромата калия или натрия. Для лучшего и
быстрого перемешивания рекомендуется суспензию вводить в
растворомешалку через форсунки, устанавливаемые на внутренней стороне
растворомешалки. После добавления суспензии в смесь дополнительно
перемешивают ее в течение 1 мин. Полученную газосмесь разливают в
формы лишь на /з или /4 высоты в зависимости от количества
алюминиевой пудры, расходуемой для изготовления изделий данного
объемного веса. Чем больше газа образуется в смеси, тем большее давление
оказывает пузырек на окружающую его массу, вызывая
перераспределение частиц смеси. При этом давление газа должно превышать силы
тяжести смеси и силы внутреннего трения между ее частицами.
Величина этих сил во многом зависит от количества воды в смеси. Чем
жиже смесь, тем меньше ее объемный вес и силы внутреннего трения.
Поэтому более жидкие смеси с одинаковым количеством алюминия
содержат больше газа и имеют меньший объемный вес. Объем газа,
содержащийся в смесях, зависит от температуры и количества газа и от
величины гидростатического давления в смеси.
Величина гидростатического давления на поверхности пузырьков
тем больше, чем глубже они находятся. Поэтому при большой высоте
заливки пористость изделий у дна формы меньше, чем у поверхности.
При небольшой влажности смеси силы внутреннего трения большие, и
для перераспределения частиц смеси требуется большое давление
газовых пузырьков. Однако это давление не может быть больше
поверхностных сил между частицами смеси, или сил, действующих между
известью, песком и водой. В противном случае давление газа разрушает
пузырек и газ выходит из смеси. Поэтому и при изготовления газосили-
кальцитных изделий поверхностные силы между частицами смеси
должны быть максимальными. При оптимальной формовочной
влажности необходимо обеспечить равномерное смешение смеси и
алюминиевой пудры.
У смесей с большой влажностью поверхностные силы между
частицами не максимальные, и поэтому при изготовлении изделий с
небольшим объемным весом часть газа выделяется из смеси.
Поверхностные силы между частицами смеси можно значительно увеличить
добавлением в смесь пенообразователей, например, водного раствора
клееканифольного мыла и т. п., и получать очень легкие газосиликаль-
цитные изделия при меньшем расходе алюминиевой пудры. Расход
последней зависит главным образом от объемного веса изделия и
технологии производства газосиликальцита. Он равен 300 — 700 г на 1 м
газосиликальцита. У смесей с высокой влажностью степень полезного
использования газа выше. Образование газа и возникновение
структуры изделий должны происходить до загустевания массы в формах.
Поэтому при производстве газосиликальцита скорость гашения молотой
негашеной извести, добавляемой для загустевания смеси, должна быть
значительно
431
меньше, чем при изготовлении пеносиликальцита, где загустевание
смеси может начаться непосредственно после заполнения форм. При
быстрогасящихся известях в производстве газосиликальцита также
применяют добавки, замедляющие гашение, главным образом
сульфитно-спиртовую барду, которая в количестве 0,1 — 0,5% от веса СаО
не снижает показателей прочности изделий.
Во время образования газа, когда смесь набухает и заполняет
формы, а также во время ее загустевания не рекомендуется переставлять
формы. Это может вызывать появление трещин в изделии.
Учитывая, что поры газосиликальцита содержат относительна мало
воздуха, парциальное давление последнего в пространстве автоклава
во время запаривания существенно не влияет на напряжения внутри
изделий. Поэтому при запаривании газосиликальцитных изделий
герметичность крышки автоклава и вентилей не имеет такого большого
значения, как при запаривании пеносиликальцитных изделий.
Действие давления пара на газосиликальцит такое же, как и на пеносили-
кальцит.
При производстве газосиликальцита для загустевания смесей
берется немного извести, и поры изделий газосиликальцита рб
сравнению с порами пеносиликальцита остаются более закрытыми. Поэтому
при равных объемных весах теплопередача в изделиях во время
подъема давления пара при запаривании пеносиликальцита происходит
несколько быстрее, чем у газосиликальцита. Хорошо загустевшие газо-
силикальцитная и пеносиликальцитная смеси режутся проволокой на
блоки. Во многих странах стоимость газоизделий ниже стоимости пе-
ноизделий [338].
6.7 Улучшение технологии изготовления и свойств пено- и
газосиликальцитных изделий.
На Опытном заводе в 1957 г. во время обработки смеси в
дезинтеграторе были произведены опыты по добавлению негашеной извести
для загустевания смеси. Было установлено, что за счет естественной
влажности песка известь начинает интенсивно гаситься уже в
дезинтеграторе. Допустим, что необходимо составить смесьг в которой
содержится 875 кг песка влажностью 3%„ 80 кг гашеной и 70 кг негашеной
извести. Нетрудно убедиться, что активность этой смеси составит ~
13%, а содержащаяся в песке вода (~26 кг) может погасить всю
негашеную известь в смеси. Следовательно, при ~3%-ной влажности песка
и совместном дезинтегрировании всех компонентов можно получать
смесь, содержащую требуемое для формования ячеистых изделий
количество негашеной извести, если вся известь дозируется в смесь в
негашеном виде. Практика использования высококачественных
быстрогасящихся известей полностью подтверждает этот подсчет. Применяя
432
медленногасящиеся извести, дозируя в смесь замедлители гашения
и организуя непрерывную подачу смеси из бункера дезинтегратора
непосредственно в пеномешалку, можно пропускать негашеную известь
через дезинтегратор и при более высокой влажности песка. Опыты
показали также, что при подаче негашеной извести в дезинтегратор
отпадает необходимость в ее предварительном помоле. В дезинтеграторе
можно дозировать песок с кусками негашеной извести, дробленной до
величины 2 — 3 см. Проведенные исследования позволяют сделать
вывод, что данное технологическое решение имеет большое
практическое значение.
Практика силикальцитного цеха завода «Мяннику» показала, что
дезинтегрированные смеси обладают большой гомогенностью, а
изготовленные из них ячеистые изделия имеют более однородную
структуру и их прочность на 50% превышает прочность таких же изделий.
произведенных иным способом. Этот результат закономерен и
соответствует изложенным выше теоретическим положениям (см. гл. IV).
Приготовление ячеистых смесей в дезинтеграторе значительно упрощает
технологию. Отпадает необходимость в помоле негашеной извести, ее
транспортировке и дозировке в пе, норастворомешапку. Отпадает
процесс гашения извести для смесей ячеистых изделий, так как гашение,
отчасти происходит при дезинтегрировании смеси. Все быстрогася-
щиеся частицы извести успевают погаситься, и загустевание ячеистой
смеси проходит при гашении медленногасящихся частиц. Добавление
замедлителей гашения позволит придавать смеси необходимую
формовочную влажность во время дезинтегрирования. Если параллельно с
этим применить пенорастворомешалки непрерывного действия, то
будет исключен цикличный характер приготовления пеносиликальцит-
ных смесей. В этом случае мешалку целесообразно установить
непосредственно под дезинтегратором на высоте, позволяющей готовому
пенораствору без дополнительной транспортировки стекать в
устанавливаемые под мешалку формы. Такой узел приготовления смеси крайне
прост и при небольшой площади и объеме обладает высокой
производительностью. Расход рабочей силы и электроэнергии на единицу
продукции здесь будет снижен до минимального. Опыты показывают, что
с внедрением такого способа производства можно еще более
уменьшить расход извести в смесях ячеистых изделий и из смесей 10%-ной
активности готовить изделия относительно высокой прочности. Легкие
газосиликальцитные изделия из смесей мокрой обработки в
дезинтеграторе имеют при объемном весе 0,5 г/см3 прочность на сжатие 50 кг/см2,
а при объемном весе 1 г/см были получены кубы прочностью свыше
300 кг/сл12. При этом удельная поверхность песка составляла всего лишь
около 1100 см/г.
Мы считаем, что можно добавлять в смесь и газообразователь во
время дезинтегрирования. В этом случае, чтобы приготовить газосили-
кальцитную смесь, не потребуется, кроме дезинте-
433
гратора, ни одного агрегата. Процесс будет непрерывным и
экономичным. Но в случае применения в качестве газообразователя
алюминиевой пудры, если конструкция дезинтегратора и бункеров не
гарантирует полной очистки стенок кожуха и бункеров от материала, в комках
прилипшей смеси во время дезинтегрирования может возникать
реакция с выделением водорода. Так как от ударов зерен песка о пальцы
дезинтегратора появляются искры, имеется опасность взрыва смеси
водорода и воздуха.
Изготовление пеноизделий больших объемных весов методом
дозирования пенообразователя непосредственно в дезинтегратор и
получение дезинтегрированной и пеносмеси теоретически возможно. В
этом случае необходимость в мешалке для приготовления пены и
смешения ее с раствором отпадает также и в производстве пеносиликаль-
цитных изделий. Единственным агрегатом останется тогда
дезинтегратор.
434
ГЛАВА 8 ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
СИЛИКАЛЬЦИТА
Силикальцитные изделия можно изготовлять с различными физико-
техническими показателями. Производственные исследовательские
работы и производственная практика позволили создать методику,
пользуясь которой можно с достаточной для решения практических
задач точностью рассчитать большинства технических свойств
изготовляемых изделий по показателям свойств дезинтегрированных
смесей, плотности формованного сырца и автоклавному режиму. Это, в
свою очередь, позволяет вносить коррективы в технологический
процесс и готовить детали с постоянными качественными показателями.
8.1 Прочность.
О прочности как одном из основных показателей искусствен- ного
монолита приводились подробные данные в гл. IV. Указывалось, что
силикальцитные образцы были изготовлены прочностью на сжатие до
2000 кг/см2 и что эта прочность не предел. Основным средством
повышения прочности силикальцита является увеличение степени
активизации смеси в дезинтеграторе, что сопровождается ростом
оптимальной активности смеси и ухудшением ее уплотняемое™. Поэтому при
производстве крупноразмерных силикальцитных деталей прочностью
более 1000 кг/см основным затруднением является уплотнение смесей
до объемного веса 1,9 г/'см и выше.
8.1.1 Прочность ячеистого силикальцита.
На Рис. 190 приводятся прочности различных ячеистых материалов
в зависимости от объемного веса. Из рисунка видно, что пеносили-
кальцит уже при удельной поверхности песка 700 см/г обладает более
высокой прочностью, чем многие ячеистые изделия на
портландцементе. При удельной поверхности песка 1200 см/г прочности пено-
силикальцита соответствует лишь шведский итонг (ytong). Прочность
газосиликальцита при удельной поверхности' песка 1200 см /г
значительно превышает прочность всех известных нам ячеистых
материалов. Если повысить степень активизации смеси в дезинтеграторе до
удельной поверхности 3000 см2/гг
435
при которой
изготовляются другие
виды сравниваемых нами^
ячеистых материалов, эе
тогда прочность ячеистых ^г
силикальцитньгх изделий 3-
будет еще выше. §
Дальнейшее развитие g
дезинтеграторного ^
способа в направлении ^
повышения
активизации
позволит
материалы
весом 0,4 -
200
степени g-
смесей
получать £
объемным tj
0,5 г/см3,^
обладающие прочностью, §-
превышающей прочность с;
кирпича. I;
У ячеистых изделийг;^
толщиной более 50 см
плотность и прочность
верхней и нижней частей
различаются. Levi [338],
приводя данные по
газобетонному блоку
100
о
0,2 0,4 0,Б 0,8 1,3
Обърмный Вес. г/см3
ТОЛЩИНОЙ 38 СМ, указывает, ЧТО В р"с 190. Прочность различных ячеистых мате-
верхней части объемный вес ра-риалов в зависимости от объемного веса:
f\ ас\ / J 1f\'—французами газобетон [338]; 2 — рижский газобетон [339];
ВеН \),W г/СЛГ И ПРОЧНОСТЬ JU.J шведакий Итога [340]; 4 микропорит [333]; J, 6 поль-
г/САГ, В НИЖНеЙ СООТВеТСТВеННО скийСшюрекс [341]; 7— ryppirr[329];S, 9 пшосиликальщггс
П ОО / 3 ci / 2 г-^ г- ro^/vi удельной поверхностью песка 700. 1200 слпг: 10 — газосили-
U,W <?/C7l/ И Эз КЗ/СЛ1 . vjral [Z/U| кальцит; в скобках указан номер литературного источника
установил,
что предел прочности при сжатии
газобетона в направлении, перпендикулярном вспучиванию, в среднем
на 23% больше предела прочности, определенного в направлении,
параллельном вспучиванию. На заводе «Мяннику»» для установления
объемного веса и прочности пеносиликальцита по высоте блока были
выпилены кубы по схеме, показанной на Рис. 191. Блок распиливали на
шесть слоев и из каждого выпиливали по три куба. В каждом слое один
куб (/) испытывали на прочность (поверхности куба выравнивали
трением) и два куба (2 и 3) предварительно высушивали до постоянного
веса (поверхности, через которые передавалось давление, выравнивали
цементным раствором).
Данные испытаний приведены в табл. 114.
Средняя прочность на сжатие контрольных кубов из той же
436
Таблица 114
Образец
Выпи
ленный I
слой ■
IV
№
01ы.>!ииыи вес,
г'см'-1
V.)
i
М
1 :
1,
[:
11 :
(;
)!
ш i
i
l
7 '
Л !
1
z
3 ■
1 1
з i
l.iwi
1,073
1,055
1,05
0.997
I.w73
1,065
1,059
1,077
предел
прочности
при
сжатии,
л-г/е.и2
61
80
90
84
85
90
Среднее значение
объемный вес.
г'см3
1,003
1,04
1,03
1,017
1.065
56
55
59
69
90
1,067
1,037
| предел прочности
, при сжатии
i двух высушен
j ных образцов.
j кг'см?
85
88
100
80
, 'qiPuc. 191. Схема распиловки блока наот-
1.097 I 94 ' j
1,05
1.114
1.102
62
107
98
!,
089
88
102
смеси составляла 128 кг/см2. Как
видно, в пеносиликальцитном
блоке высотой 1.2 м при
вертикальном формовании
максимальное отклонение объемного веса
составило 5%. В прочности кубов
оказались большие колебания,
которые нельзя объяснить
небольшой разностью в объемном
весе кубов; следует полагать, что
они возникли в результате
появления в кубах дефектов после
выпиливания и вследствие
неоднородной структуры пеносиликаль-
цита, образующейся при
437
литье крупных блоков.
Данные табл. 114
показывают, что при строгом
соблюдении режима
технологии можно готовить пе-
носиликальцитные
изделия с постоянной
плотностью и прочностью даже
при высоте изделия,
равной 1,2 м. Такие же
результаты были получены
при испытании
кальцита.
DiltilHt;
г s f
• f
газосили-
Рис 192. Силы трения, возникающие при сжатии
8.1.2 Зависимость прочности на сжатие от формы и величины
образца.
При испытании искусственных бетонных камней необходимо
соблюдать установленные размеры и форму образцов. Высокие призмы
и цилиндры оказывают меньшее сопротивление сжатию, чем кубы той
же высоты, и, наоборот, кубы малых размеров оказывают большее
сопротивление сжатию.
Две грани куба, призмы или цилиндра прижимаются к стальным
плитам пресса или машины и испытывают трение, силы которого
действуют в двух плоскостях {Рис. 192) и удерживают последние от
разрушения, тогда как боковые части куба разрушаются вследствие
поперечного расширения. В результате при испытании хрупких материалов
■;■•-№ л, -*., ,, —камня, кирпича, бетона, сили-
«• - г"~ **■ ~" кальцита и т. д. — возникает ха-
, .' ' рактерноеразрушение:образец
чщ ■ » ' превращается в две усеченные
'- ' f * * пирамиды, сложенные вершинами
(Рис 193). Чем больше высота
ш •'■ образца, имеющего форму куба,
.. . * j призмы или цилиндра, тем мень-
• шее влияние на повышение проч-
, = ности на сжатие образца оказы-
• :' '■■■ * вают опорные плоскости. Если
"■ JT Я т !- ' * уменьшить трение опорных
плоскостей смазкой их парафином,
, " '■ прочность на сжатие таких об-
Рис 193. Разрушение пеносиликальцитного
образца при сжатии
438
Таблица 115
Удельная
поверхность
весхя к смеси.
240
460
524
Активность
смеси, % СаО
8,5
11,6
14,7
Предел прочности
при сжатии кубов
10.-. 10 ч 10 см.
кг\слР
264
351
496
Предел прочности
при сжатии приемы
ШХЮ х. 30 см, кг'сл?
226
320
456
Относительная
прочность
на сжатие
призмы, %
91
92
разцов значительно снизится. Поэтому прочность на сжатие
природного и искусственного камней лучше определять на образцах с чистыми
и сухими поверхностями.
Прочность силикальцитных образцов зависит от их формы и
величины в меньшей степени, чем прочность бетонных образцов. Ниже
приводится относительная прочность бетонных образцов на сжатие, %:
кубы размером 10X10X10 см 120
15X15X15 „ 110
20X20X20, 100
30X30X30, 90
иршмы.. 20X20X60 75—80
цилиндры d=\5 см, h = 30„ 65 — 70
Результаты испытаний прочности па сжатие силикальцитных
образцов разной формы и величины, изготовленных из различных
силикальцитных смесей, приведены в табл. 115.
Из табл. 115 видно, что у образцов из смесей с большей удельной
поверхностью прочность на сжатие немного выше прочности образцов
из смесей с меньшей удельной поверхностью. Исследования [217]
показали, что прочность силикальцитных образцов, уплотненных до
одинакового объемного веса, мало зависит от способа формования. Если
принять за единицу прочность прессованного образца цилиндрической
формы, диаметр и высота которого равны 5.8 см то прочность на
сжатие трамбованного цилиндра таких же размеров составит 1,06,
прочность куба 7X7X7 см, трамбованного вдоль направления трамбования,
— 1,04 и то же в перпендикулярном направлении — 0,96. Если
прочность вибрированных кубов, определенную вдоль направления
уплотнения, принять за единицу, то прочность кубов, определенная
перпендикулярно направлению, составит 1,06. Эти средние данные получены
в результате многих опытов. Они показывают, что прочность
силикальцитных образцов мало зависит от их формы и величины, а также от
того, определена ли она в зависимости от направления уплотнения
смеси.
Эти результаты можно объяснить следующим. Силикальцитные
смеси по сравнению с бетонными содержат меньше компонентов, они
перемешаны более гомогенно и их зерна значительно
439
мельче. Силикальцитные изделия имеют однородную
микробетонную структуру. Монолит, приготовленный из смеси оптимальной
активности, при очень большой степени активизации смеси в
дезинтеграторе и оптимальном режиме запаривания приобретает структуру,
аналогичную структуре сильно спекшихся керамических изделий и даже
некоторых металлических сплавов. При нагрузке таких силикальцит-
ных изделий напряжения в структуре распределяются значительно
равномернее, чем у бетонных с макробетонной структурой.
Вероятность появления дефектов с увеличением размеров изделий
не возрастает, как это наблюдается у бетонных изделий.
При вибрировании и литье силикальцитных кубов небольших
размеров на их поверхности возникает меньше неровностей. Реже
встречаются у них и дефекты на поверхности, образующиеся вследствие
колебаний давления пара в автоклаве. Поэтому в промышленном
производстве прочность контрольных кубов 10х 10х 10 см, изготовленных
одновременно с изделиями, рекомендуется умножать на коэффициент
0,9 для определения прочности кубов 20X20X20 см и на коэффициент
1,05 для кубов 7X7X7 см.
Прочность призм силикальцита составляет 90% от прочности куба
10X10X10 см.
На Опытном заводе наиболее эффективным и экономичным
является производство силикальцита из смесей активностью около 10%
СаО при удельной поверхности песка 300 — 400 см2/г: литого
объемным весом от 1500 до 1600 кг/м3 и прочностью от 170 до 200 кг/см2,
вибрированного — от 1700 до 1850 кг!мъ и от 200 до 400 кг/см',
прессованного — от 1800 до 1950 кг/л/ и от 400 до 600 кг/см2, а также пеноси-
ликальцита из смесей активностью 12 — 15% СаО при удельной
поверхности песка около 600 слГ/г: прочностью 10 — 30 кг/слГ — для
изделий объемным весом 400 — 700 кг/м3; 30 — 80 кг/см2 — изделии
объемным весом 700 — 900 кг/мъ и 80 — 130 кг/см — изделий
объемным весом 900 — 1200 кг/м .
8.1.3 Сопротивление силикальцита растяжению.
Прочность силикальцита на растяжение зависит от степени
активизации смесей в дезинтеграторе и от плотности изделий. Прочность на
растяжение определялась испытанием образцов, форма и размеры
которых отвечали требованиям ГОСТ 310-41. Плотные изделия из сили-
кальцитной смеси высокой дисперсности имеют большое отношение
прочности силикальцита на растяжение к прочности на сжатие {Рис.
194). У изделий из смесей с удельной поверхностью песка около 1000
см/г и объемным весом до 1,9 г/ел/- это отношение составляет 20%.
Такие изделия имеют высокую прочность на сжатие, поэтому их
сопротивление растяжению доходит до 200 кг/сл1. У бетонов
сопротивление ра-
440
0 400 1000
Удельная поверхность песка 6 смеси, шг/г
Рис. 194. Влияние удельной поверхности
дезинтегрированного песка в смеси на
отношение образцов на растяжение и
сжатие
стяжению составляет около
10% прочности на сжатие, и
это отношение с ростом
прочности на сжатие
уменьшается.
8.1.4 Прочность
силикальцита на растяжение при
изгибе и его отношение к
прочности на сжатие.
Между прочностью на
растяжение при изгибе,
осевым растяжением и сжатием
цементобетонов обычных
марок установлены
следующие зависимости [342]:
1 з
R, =
R„ = 1,7 R, ,
где R —
R,
R,<
прочность
разца на
тие;
(91)
(92)
об-
сжа-
— прочность на осевое растяжение;
— прочность на растяжение при изгибе.
Следовательно.
R„ = 0,85 y'w
или
кр- = 0 8*1/"'
Преобразование формул (91) и (92) показывает, что у бетонов с
ростом прочности на сжатие отношение прочности образцов при изгибе к
прочности на сжатие уменьшается.
Нами произведены испытания прочности образцов на растяжение
при изгибе, изготовленных из силикальцитных смесей различных
удельных поверхностей при оптимальных активностях смесей, а также
сделано сравнение прочности на растяжение с прочностью на сжатие.
Прочность на сжатие определялась на цилиндрических образцах
диаметром и высотой 58 мм, а прочность на изгиб — на призменных
образцах длиной 207, шириной 37.2 и высотой 35 мм.
Расчетный пролет был равен 160 лш, нагрузка сосредоточивалась в
середине пролета.
441
Прочность на растяжение при изгибе определяли по формуле
PI
Я„ =
4 К',
(93)
где С—разрушающая нагрузка; /—расчетный пролет; Wx — момент
сопротивления поперечного сечения при
изгибе
W* —
Jx
(94)
где:
ISO
Jx — момент инерции сечения относительно нейтральной оси х;
х—расстояние от центра тяжести поперечного сечения дорастянутой
кромки.
На Рис. 195 показана зависимость 200
прочности образцов при изгибе от
плотности образцов из смесей с разной
удельной поверхностью песка. Из
рисунка видно, что при изменении объем-^-
ного веса образцов их прочность на§.
растяжение при изгибе изменяется почти ^
по линейному закону при различных1!/^
дисперсностях смесей. Образцам из|
смесей более высоких дисперсностей ^
соответствуют линии роста прочности ^т
при изгибе, имеющие больший угол на- &
клона. s
<ъ
Из Рис. 196 вытекает, что: ^
а) большей дисперсности смеси §
соответствует большее значение §.
отношения прочностей образцов на 5
растяжение при изгибе и сжатии (R„ /R); g
б) при меньшей дисперсности смеси §
(е= 262 и 368 слг/г) значение S
Rt/ R с увеличением объемного веса!,
образцов сопровождается уменьшением; ~~
, в) при дисперсности смеси е = 476 D -1ПС „ ■ ■
сл//г отношение fC/R Puc- У5' Зависимость прочно
~~~>™ „~ „т /- с™ образцов на растяжение при -
с ростом прочности на сжатие и объемного ИЗГибе от объемного веса
обвеса почти не изменяется;
разцов при различных
удельных поверхностях (е), см/г
442
(,9 2,0г/ем3 ЮО 200 300 МО 500 бООнф
Рис. 196. Отношение прочностей нараапяжение при изгибе Rp к сжатии R в -зависимости от объемного
веса образца (а) к прочности образца на сжатие (б); е —удельная поверхноапь песка в смеси, см2/г
200 300 Ш 500 600
УделЬнов поверхность песке
в смеси, сме/г
Рис. 197. Прочность силикалъцитыт-
ных пчиток объемным весом 1,85 г/см3
наудар в зависимости от дисперсности
смеси
%
.-
-V
V
-5
*;
.^WO
5s
j.3"
*J
•J-
t.
с
4-
!
i i
J i
1
>
/
А У
У /
/ lX^
>-'
/
l/
2/
/
/
? ,
/" I
X
/
i
0,5 O.S 0,7 0,8 0,9
GSiei'Hbw вес, г/см3
Рис. 198. Прочноапьпеносиликалырап-
ных образцов в зависимости omtix
объемного веса к влажности:
1- высушенныхдопостоянноговеса
nput = 105°; 2—содержаи/их 20%
влажности
г) при больших дисперсностях смеси с ростом прочности образцов на
сжатие и объемного веса возрастет и отношение Rd '/?•
Эти данные показывают, что отношение прочностей при изгибе и сжатии
силикальцитных и бетонных образцов различны. У силикальцитных образцов
из дисперсных смесей гомогенная микробетонная структура более развита.
Поэтому с ростом дисперсности возрастает и отношение Rv: R Значительно
повышая в дезинтеграторе степень активизации, можно получить силикапь-
цитные смеси, изделия из которых будут иметь структуру, имеющую
прочность на растяжение при изгибе и осевое растяжение, почти равные прочности
на сжатие, как это наблюдается у материалов с совершенно гомогенной
структурой, например у стали. При дисперсностях смесей, применяемых в
настоящее время в производстве, у силикальцита отношение прочностей на
растяжение при изгибе и сжатии значительно выше, чем у обычного бетона.
Изделия Опытного завода имеют следующую прочность на растяжение
при изгибе. У фасадного кирпича нормального размера, изготовленного из си-
ликальцитной смеси с удельной поверхностью 480 сл^/г и активностью 8%
СаО. прочность при изгибе доходит до 60 кг!см, что составляет примерно 20%
от прочности на сжатие. Это превышает в 1,5 — 2 раза требования,
установленные для фасадного кирпича [343]. Испытание черепицы на излом
производили на прессе с 10-кратной рычажной передачей. Сосредоточенная нагрузка
распределялась по ширине черепицы равномерно в середине расчетного
пролета (280 мм). Сопротивление излому черепицы толщиной 10 мм,
отформованной вручную, составило 60 — 100 кг, а изготовленной механически — 100 —
150 кг.
8.1.5 Прочность плиток из силикальцита на удар.
Прочность на удар плиток размером 120ч120ч17 мм, изготовленных из
производственной силикальцитной смеси Опытного завода, определяли по
ОСТ 10556-40. Плитки укладывали нижней поверхностью на слой песка в 80
мм. Стальной шар весом 112 г, диаметром ~30 мм свободно падал на центр
плитки; начальная высота падения 125 мм после каждого удара увеличивалась
на 25 мм. Число ударов шара до появления первой трещины принимали за
показатель прочности. Было установлено, что прочность на удар возрастает с
ростом плотности {Рис. 197).
Прочность силикальцитных плиток на удар выше прочности керамических
плиток 17-миллиметровой толщины, которые по ОСТ 10556-40 выдерживают
лишь шестнадцать ударов. Прочность силикальцита на удар может быть
значительно увеличена, «если повысить дисперсность смеси и плотности изделий.
8.1.6 Зависимость прочности от влажности.
Силикальцитные изделия после автоклавной обработки в зависимости от
свойств смеси, плотности изделий и режима запаривания, имеют
444
разную влажность. При высушивании изделий их прочность
возрастает. Зависимость между прочностью и влажностью силикальцитного
образца показана на Рис 113. Из данных следует, что прочность
плотного силикальцита в насыщенном водой состоянии на 10% ниже
прочности силикальцита в состоянии влажности после запаривания.
Прочность влажного пеносиликальцита ниже прочности высушен-
го примерно на 7з (Рис 198).
НОГО!
8.2 Теплопроводность.
Теплопроводность неорганических строительных материалов
зависит главным образом от их объемного веса и влажности.
С увеличением объемного
веса возрастает и
теплопроводность, и наоборот.
Изменение коэффициента
теплопроводности
материала в зависимости от
объемного веса происходит в
результате изменения в
материале содержания воздуха,
находящегося в его порах.
Коэффициент
теплопроводности материала, не
имеющего пор. составляет 0.3 —
12 Ккал/м час граб, тогда как
теплопроводность воздуха в
зависимости от величины
пор равняется 0,021 — 0,027
Ккач/м час град.
Коэффициент теплопроводности
некоторых строительных
материалов можно определить по
значениям коэффициентов
теплопроводности
основного материала и воздуха.
С увеличением влажно-
05 0,6 0 7 08 0,9 ^ ста материала его теплопро-
',, ' . - '£ ' s водность возрастает. Это
ОбЬмиЬш »ес, т,*г обьясня-
Рис 199. Коэффициент теплопроводности
высушенных ячеистых материалов: i — газобетон
(цемент M кварцевый песок) [344,345]; 2 — газобетон [270,346];
3 — сипорекс [3291; 4 — туррит [270,331,346]; 5 — кальцилит
[329]; 6- -газобетон на базе .доменных шлаков и пылевидных зол
[344, 345]; 7 — пеносилнкалъцит [347, 348]. В скобках указан
номер гаггературного источника
445
ш
'/у
S/K
,
^JOJU-
■^i^
700
^^Sr\
ется тем. что вода в порах мате-«§ о, 9
риала имеет коэффициент теп- ^
лопроводности около 0,5 Ккач/м к 0,8
час град, т. е. примерно в два- ^
дцать раз выше, чем коэффици- | 0,7
ент теплопроводности воздуха в $
порах. Если влажный материалу с,6
замерзает, коэффициент тепло- |
проводности повышается еще ? "<5
больше, так как коэффициент'^
теплопроводности льда равен 2 %ll>'i
Ккач/м час град или в четыре |
раза выше, чем у воды.
На Рис. 199 показана по
Bornerty [329] теплопроводность |'
л полностью высушенных раз- г g f
личных ячеистых материалов в ! '
зависимости от их объемного Рис-ш- Зависимость коэффицентатеплопро-
о „ „ водности силикальцита от объемного веса и
веса. Здесь же нанесены значе- влажности изделий
ния коэффициента теплопро- влажности w oec у»
водности пеносиликальцита. Из рисунка видно, что этот коэффициент
ниже, чем у многих других ячеистых материалов, что объясняется
содержанием в его междупористом каркасе большого количества очень
мелких пор. Теплопроводность более тяжелых строительных
материалов значительно выше, чем ячеистых. Так, коэффициент
теплопроводности л высушенного легковесного кирпича при объемном весе 1,6
г/см равен 0,51 Ккач/м час град.
Как видно из Рис. 200, у литого силикальцита с объемным весом
1,65 г/см л = 0,4 Ккач/м час град. Такое различие коэффициентов
теплопроводности легковесного кирпича и литого силикальцита является
результатом того, что последний имеет более тонкопористую
структуру. Из Рис. 200 можно определить изменение коэффициента
теплопроводности, например, с увеличением объемного веса силикальцита с 600
до 1700 кг/мъ, т. е. в 2,8 раза, коэффициент л возрастает с 0,055 до 0.430
Ккач/м час град, т. е. в 7,8 раза.
Рост теплопроводности материалов с повышением влажности по
Borner'y представлен на Рис. 201. Для выяснения теплотехнических
свойств силикальцитных блоков наружных стен был изготовлен и
вмонтирован в стенку холодильного шкафа двухслойный блок
размером 77X62X30 см {Рис 202). Блок толщиной 30 см имел два слоя:
наружный 5 см — из вибированного сили-
446
b
ч
/ i У У у ■ ■
i t ч й с 'd /-' '' 'С ,в 6J Ze, ; V ?а
^.ns^incnb, % по обЪему
Рис. 207. Рос»; коэффициента тепмягроводноспт
в зависимости an содержания влажности Кривая.1
—неорганические строительные материалы (немегрые
данные); прямые - ячеистый бетон разного объемного
веса у (шведские данные).
f
,J'~
1 ".
>Jl
4
*
кальцита объемным весом
1650 кг/м и внутренний 25
см — из пеносиликальцита
объемным весом 900 кг/м3.
Температура, потеря
теплоты и влажности измерялись
одиндва раза в сутки в
течение трех месяцев. Средние
значения измеренных
температур приведены на Рис
203. Температура
измерялась термопарами. Их
месторасположение
обозначено на рисунке буквой Т.
Измерения показали, что
потеря теплоты составляла в
среднем 25 Ккал/м2 час.
Требуемую толщину
наружных стен жилых зданий
из двухслойных силикаль-
цитных блоков при толщине
наружного (фактурного)
слоя в 4 см можно
определять по графику (Рис. 204),
составленному инженером
Опытного завода Л. Ранна-
мяги [349]. Зная расчетную
температуру наружного
воздуха, на правой стороне
графика на горизонтальной оси
которого нанесены значения
температуры наружного
воздуха,, находят точку а,
соответствующую расчетной
температуре наружного
воздуха (на графике ее значение
равно — 28°). Затем по
вертикали от точки а находят
пересечение
Рис. 202. Холодильный шкаф, стенкой
которого является двухслойный ситтиль-
цитныйблок
■* **.*
447
с одной из трех наклонных
прямых правого графика,
характеризующих систему отопления, точку
б. Последняя принята на
наклонной прямой Б, соответствующей
печному отоплению с толщиной
стенок печи в У2 кирпича.
Перенося точку б по горизонтали до
пересечения с одной из
наклонных прямых левого графика,
представляющих объемный вес
пеносиликальцитного слоя,
определяют точку в. На графике она
выбрана для пеносиликальцита
объемным весом 9№кг/м. На
\-20~\- 84-9А~ьАэ\~20 А С'
Рис. 203. Изменение температуры в сечении
двухслойного силикалыатгного блока,
вмонтированного в атнку холодильного шкафа
Рис. 204. Расчетный график определения тотцины двухслойных блоков в зависимости от наружной тем-
\y:::!MjB "xo '11'"
"'"•rV
"о
Ч'
*o
«J
fa
,
£ <
~" •■->
r
£
ъ?
с,
li
<-- "
у
£ !^
*" Co
\ '
?*
?
E
g
? -'
gS'-
^
:i
Г
■~
--
-
::
-
-
1
T
•
В
■т
- в
A
t
- rr
'-" Her
3f
-
'[
rH
-
■i
->(}•■ W4!Jft
mizr
дейгмГия
(fitwcsi
Mi:'Г11i
ГТ"
I1
f\
1
M
1
1
lcr,LUU4,1
степиk мчи
1/i кирпича
1/'i Ада-.и то
График
A \
в
в
'! i ,T TTTT M II i
1
3
1
1
-
_.
,
«> so w зо го
Толщине блока,
бкпючав ч см epekrypt/ 6 (см]
■го
■30
-чО -50
Усеченное твмяерапурп
перапгуры среды, системы отопления к объемного веса пеноатикильцита при толщине фактурного
слоя 4 см
448
оси левого графика нанесены размеры толщины блоков. В нашем
случае точке в соответствует точка г, которая показывает значение
толщины блока 38 см.
Требуемая толщина блоков по графику определяется с достаточной
точностью и позволяет избежать сложных вычислений.
8.3 Водопоглощение.
Для определения водопоглощения плотного и ячеистого
силикальцита нами произведено большое количество опытов, результаты
которых позволили установить некоторые общие закономерности
водопоглощения силикальцита. Водопоглощение увеличивается с ростом
дисперсности и активности смесей, с уменьшением плотности изделии и
размеров пор. Заполнение последних водой зависит от структуры
силикальцита.
На Рис. 205 показана зависимость водопоглощения образцов
объемным весом 1.85 г/'см3 от удельной поверхности песка в смеси и ее
активности. Водопоглощение определяли по ГОСТ 3586-47, образцы
высушивали до постоянного веса и насыщали их водой. Из рисунка
видно, что поры заполняются водой в течение первых 6 — 10 час, после
чего водопоглощение почти не увеличивается.
Как известно, водопоглощение по ГОСТ 3586-47 определяется при
высушивании образцов до постоянного веса перед погружением их в
воду. В этом случае у образцов из высокодисперсных
3«
15
4
у
! II
./
"
k
3
г
1
1
|
5f
С 5 10 15 20 25 30 35
Продолжительности бЫдерЖивония образцов 6 8оде, vac
Рис. 205 Водстоглощение атиюильцшпа. Образцы изготовлены из смеси:
- судечьной поверхностью пески 400 ci^/r it активностью 13% СаО; 2 - соответственно 600 it 16; 3—тоже,
800 и 18; 4—то же, 1000 и 193
449
ОбЬемнЬйбес, г/см3
Рис. 206. Зависимость водагогчон/енш силикальцита от объемного веса изделий
смесей показатели водопоглощения получаются почти вдвое большие,
чем при определении с насыщением образцов до высушивания (см.
табл. 67). В смесях с природным песком эта разница очень
незначительная. Поэтому можно полагать, что при высушивании до
температуры 100° изменяется структура новообразования силикальцитнъгх
изделий в направлении увеличения водопоглощения. Существующая
методика определения водопоглощения силикальцитных изделий не
отражает практических условий, так как изделия до их установки в
конструкции не высушиваются. Поэтому для силикальцита нами
разработана новая методика (см. гл. XI). позволяющая более точно находить
водопоглощение силикальцита, в особенности у изделий,
изготовленных из смесей с большой удельной поверхностью песка. Результаты
определений водопоглощения по новой методике в большей мере
соответствуют и вычислениям степени заполнимости пор водой (гл. IV).
Заполнимость пор водой у образцов из дисперсных смесей,
определенная на основе показателей водопоглощения, вычисленных методом
ГОСТ, часто превышала 100%.
Водопоглощение плотных прессованных силикальцитных изделий
с объемным весом 1800 — 1900 кг/м3 определенное по ГОСТ 3586-47,
составляет 9 — 15%, а водопоглощение вибрированных и литых
изделий показано на Рис 206. Водопоглощение пеносиликальцитных
изделий зависит и от того, применялась ли при изготовлении негашеная
известь или нет (Рис. 207). Водопоглощение у газосиликальцита на 8
— 10% ниже, чем у пеносиликальцита. Если, например, у пеносили-
кальцита при объемном весе 0,9 r/см водопоглощение составляет
58%? то у газосиликаль-
450
SO
70
w
с негешенси
uaSecmkv-
,. •'гашеной "
\ ! о e=W00ml/r
\ i Г i i
9C
пита того же объемного веса,
приготовленного из той же смеси» оно будет
равно 50%. Силикальцит —
гидрофильный материал, и его водопоглощение и
степень заполнимости пор высокие.
Применение различных гидрофобных
материалов позволит значительно
снизить его водопоглощение.
За рубежом для силикатного
кирпича установлено водопоглощение не
менее 10% [350]. Этим достигается
необходимая пористость и
сопротивляемость теплопередаче.
8.4 Водонепроницаемость.
Силикальцит обладает хорошей
водонепроницаемостью.
Водопроницаемость силикальцитной черепицы
определяют по более строгой методике, чем
глиняной черепицы. Если
водопроницаемость последней определяют от
давления воды в стеклянной трубке
диаметром 25 мм (ГОСТ 1808-49), то водо-
Рис 207. Зависим^ юдого- проницаемость силикальцитной чере-
глощенияпеносиликальцитаот пицы находят при помощи водяного
объемного веса изделий столба высотой 150 жм в сосуде,
покрывающем площадь черепицы 250x140 мм. Лабораторные опыты и
проверки заводской черепицы, производившиеся в течение ряда лет,
показали, что силикальцитная черепица тщательного ручного трамбования
и глажения, имеющая объемный: вес 1,7 г/см, практически
водонепроницаема. Она, находясь в течение 3 час. под нагрузкой водяного столба,
получила на нижней поверхности лишь слегка темноватый оттенок, но
не была влажной. Не образовались капли и после 16-часового
выдерживания под давлением воды. Было установлено, что черепицы,
имеющие на поверхности трещины глубиной до 1 — 1,5 мм, в
большинстве случаев не были водопроницаемы. Силикальцитная черепица
объемным весом 1,8 г/см2, и выше, изготовленная на гидравлическом
прессе, при испытании не выявила даже признаков потемнения нижней
поверхности. Небольшая водопроницаемость установлена и у сили-
кальцитных канализационных труб.
451
Очень малую водопроницаемость силикальцита подтвердили также
опыты Отта [301] с фильтрацией через образец-трубку со стенкой
толщиной 9 мм (Рис. 208). На Рис 209 показано количество
дистиллированной воды в кг, прошедшей при давлении водяного столба высотой 1
м в течение 1 час через 1 м поверхности трубы, изготовленной из си-
ликальцитной смеси с удельной поверхностью —350 см/г и
активностью 11% СаО. Скорость фильтрации определяли по трубам, бывшим
80 час под давлением столба воды высотой 1 ж Из Рис 209 видно, что
силикальцитные образцы труб из относительно крупнозернистой смеси
при уплотнении до 1,8 r/см' становятся практически
водонепроницаемыми.
Для сравнения водопроницаемости силикальцита с
водопроницаемостью других материалов Отт [301] изготовил образцы такой же
формы из обычной смеси (е = 114 см2/^ а = 7,9% СаО), применяемой на
заводе «Кварц» для изготовления силикатного кирпича, и из
портландцемента и песка, гидравлического кукермита и песка, гидравлического
кукермита с добавкой трепела при соотношении 1:3. Образцы из
силикатной смеси запаривали в производственном автоклаве, а образцы из
портланд-цемента и кукермита твердели при / = 80° в течение 90 час
Данные о скорости фильтрации при давлении 0.1 ати приведены в
табл. 116.
Рис. 208. Образец-трубка из силикату- Рис. 209. Фильтрация воды в сипикаль-
ifiana для испытания па фильтрацию цитеразного объемного веса
452
Таблица 116
Материал
Числитель — объемный вес, г!см*
Знаменатель — скорость фильтрации воды, кгЫ* нас
Силикальцит:
е=350 см*] г, . . .
_а=П%_СаО ._ ._._
Силикальцит:
е= !14 смУг, . . .
«=_7,9%СаО ._ . z
Портланд-цемент
марки 400 и песок,
1:3
Гидравлический ку-
кермит и песок, 1:3
1,63
33
1.72
1.88
6020
1/7
10
1,77
0.5
1,85
0,14
_ 1
1800 I
\
2,01
3)40 i 2180
_2,07_
1700
2№
1410
1.NS
1.У7
1140
144
127
1,9
0,025
2,07
167
Гидравлический ку-
кермнт с
добавлением трепела, 1:3 .
l.Sfi
2370
1,93
1350
2_
2920
Из табл. 116 и Рис. 209 видно, что при одинаковом объемном весе
1720 кг/м образцы из обычной силикатной массы пропускают воды в
360 раз сильнее, чем из силикальцитной массы, а образцы из смеси
песка и портланд-цемента объемным весом 2000 кг/л? еще в несколько
раз больше. Водонепроницаемость
^коцосп, фильтрации и 3.miKit\n,cTH
Пропускаемая
жидкое п.
Дистиллированная иода
То же
Вода,
жесткостью1 1.8°
То же2 6.4°
То же3 24,2°
Давление.
0,1
0.0."
2
0,1
0.1
0,1
1 • *
ПеНЬ 1 ДНЯ
3
ЧИН
I
гьи
1 рН-=6.2 своОо-цюпСОг—■ 9 ur/.i;
1 соответственно 6,8 и 36;
лмей
1.39
1.22
35
0,18
.
ОО
0,37
35
I 0,37
j 0,14
Й III
; 0,37
' 0,14
29
1
1 —
i
0,37
0,12
III 8
j
1 0.37
0,12
37
: о.з7
1 0,12
; 45
i
1
чней
0.37
0,12
0,12
0,33
0,14
3 то же, 7,1 и 141.
453
еиликальцитных смесей больших дисперсностей и активностей в
несколько раз больше по сравнению с водонепроницаемостью других
материалов.
Силикальцит, обладая высокой водонепроницаемостью, является
материалом самоуплотняющимся. Под эффектом самоуплотняемости
строительных материалов подразумевается уменьшение скорости
фильтрации воды в зависимости от длительности фильтрация у
некоторых бетонов [242]. Отт приводит по самоуплотнению силикальцита
следующие данные (табл. 117).
Силикальцитные образцы изготовляли из смеси с удельной
поверхностью -350 сл//г, активностью 11 % СаО и объемным весом 1,8 г/сл(*.
При длительной фильтрации жидкости в некоторых случаях скорость
ее уменьшается до ста раз. Более широкие исследования Отта показали,
что чем больше плотность еиликальцитных изделий и дисперсность
смесей, из которых они изготовлены, тем выше самоуплотнение.
Изделия из смесей относительно невысокой дисперсности (е = 350 см/г) под
давлением 2 ати не самоуплотняются (см. табл. 117). Опыты
последнего времени подтвердили, что при больших дисперсностях смесей
можно изготовлять самоуплотняющиеся и водонепроницаемые изделия
также при более высоком давлении воды. По мнению Отта,
самоуплотнение силикальцита вызвано заполнением пор гелем Si02. По нашему
мнению, высокая водонепроницаемость силикальцита объясняется
очень тонкой структурой материала. Проникшая в поры вода
задерживается капиллярными силами, действующими между поверхностями
пор и воды настолько сильно, что она не в состоянии подвинуться
дальше даже при относительно высоких давлениях. Самоуплотнению
способствует также и карбонизация изделия (см. гл. W).
Таблица 117
г срока, кг'мг нас
2
32
12
~~
1Я
ДК..Й
0,27
0,12
'
__
—
14
дней
0,2
0.1
-
16
дней
0,16
0,08
—
—
—
1
моем и
0,08
0.04
0,28
0,26
0,06
месяца
0,04
0,03
0.26
0,11
0,04
3
месяц.!
0,03
0.03
0,26
0,06
0.02
4
месяца
0,02
0,02
0,19
0,03
0,02
5 1 6
месяиешмесяцев
i
—
о.г
0,02
0,02
—
0,14
0,02
0,01
7
месяцев
—
0.11
0,01
0,01
8
месяцев
—
0,11
0.01
0,01
месяцев
—
0,1
—
—
454
Водонепроницаемость силикальцита, которую можно еще
повысить путем пропитки изделий битумом или иными подобными
материалами, имеет большое практическое значение. Если в производстве
будет внедрен способ формования, позволяющий получать из
высокодисперсных смесей изделия объемным весом свыше 1,9 г/Ы, то из
силикальцита, наряду с канализационными, можно будет производить
также и водопроводные трубы.
8.5 Сорбция и продвижение влажности в пеносиликальците.
Сорбция — это способность материалов увеличивать свою
влажность за счет водяных паров из окружающего воздуха. Этот процесс
происходит тем интенсивнее, чем выше относительная влажность
воздуха и ниже температура материала. Понятие сорбции охватывает две
известных из физики формы поглощения материалом окружающей
влажности: адсорбции и абсорбции.
Сорбцию силикальцита определяли следующим образом.
Высушенный до постоянного веса образец весом 30 — 50 г помещали в
тигель и ставили в эксикатор, в котором при помощи налитого на дно
раствора серной кислоты поддерживали постоянную влажность
воздуха. Например, при / = 20° относительная влажность воздуха составляла
40% при концентрации H2SO4 в 45%; влажности 60% отвечала
концентрация в 37%' и т. д. Изменения влажности фиксировали взвешиванием
пробы (Рис. 210). На рисунке показано, что при небольшой
относительной влажности у изделий большей плотности сорбция меньше; при
влажности свыше 60% У изделий большей плотности сорбция больше.
Крутой подъем кривых влажности образцов при высоких значениях
относительной влажности воздуха указывает, что в
пеносиликальците к явлениям адсорб-
,:г~ ; ~] ' j \ ции добавляется капиллярная
! I ! конденсация влажности. Она
I ! "; л-да^тем выше, чем меньше диа-
*.." ; / метр пор.
£(.---- I/ Определения влажности в
** '' двухслойном блоке наружных
стен, заделанном в
холодильный шкаф, позволили
получить следующие данные. В
период опыта средняя
относительная влажность теплой
стороны стенки блока,
выходящей в лабораторию, составля-
■41 1 I I И Т*/ж\ ■ *
Ошос1тельнаявлажностыюзаухе,% ла 65%, что повышает
норматив
Рис.210. Влажность пеносиликальцита в
зависимости от относительной
влажности окружающего воздуха для образцов
разного объемного веса
455
-О
^И
«j 4' \-S,S 4-
8,5 4-S.5-V&
k»
(60%), применяемый в расчетах для
жилых зданий. Внутри холодильного
шкафа относительная влажность
воздуха держалась около границы
насыщенности, т. е. несмотря на высокую
влажность помещения общая весовая
влажность блока снизилась в течение
71 суток с 15,9% до 12,9, или на
0,0562% в сутки. Снижение влажности
составило 4,7 г/час л/. Ее изменение в
период испытаний в отдельных
участках блока представлено на Рис. 211. Из
рисунка видно, что, кроме большого
уменьшения влажности, произошло
также и ее перемещение к области
низких температур. Это объясняется
замерзанием влаги и замедлением ее
выделения из блока. В конце опыта, когда Рши2\\.Распределениевлажно-
блок разрушили, в порах пеносиликаль-ста в сечении офактуренного двух-
цита непосредственно за плотным фак- слойногосиликальцитного блока:
ТурНЫМ СЛОеМ был Обнаружен Лед. Одна- •—вначалеопыта;П—вконцеопыта
ко не было установлено ослабления
соединения между вибрированным и пено-
силикальцитным слоями.
Уменьшение влажности в период опыта объясняется относительно
большой начальной влажностью в блоке, которая значительно
превышала соответствующую этим условиям сорбционную влажность. При
относительной влажности 65% сорбционная влажность доходит до 3 —
4% (см. Рис. 210). Поэтому возможно, что в процессе опыта для
данного материала можно было бы снизить влажность до нормальной. Ниже
приводятся результаты испытаний [351], определившие зависимость
паропроницаемости силикальцита от объемного веса изделий:
иоьомныи нее
500
900
1(300
па ропронми ie
{г!м час мм) (>
. . 0,028
. . 0,015
. . 0,003
8.6 Водостойкость.
В литературе имеются данные о сравнительно высокой водостойкости
силикатного кирпича. По мнению Leduc'a [170], разрушающее действие
на силикатный кирпич может оказать содержащийся в морской воде
сульфат магния. Силикатные образцы, помещенные Krieger'oM [352] в
0,6 %-ный водный раствор супь-
456
фата магния, в течение трехгодичного испытания полностью
сохранились. Опыты Feret'a [352] также подтвердили, что силикатный
кирпич находившийся более 5 лет в морской воде, не показал никаких
признаков разрушения. В Голландии имеется положительный опыт
применения силикатного кирпича для подводного фундамента [353].
Швейцарский силикатный кирпич использовался на постройке Симп-
лонского туннеля, который был в 1944 г. исследован и показал, что
даже в тех местах, где вода постоянно просачивалась через стены туннеля,
силикатный кирпич полностью сохранился. Бетон же вследствие
содержащихся в воде растворенного гипса и глауберовых солей сильно
пострадал и частично разрушился. Отт определил, что прочность
прессованного силикальцита с объемным весом 1,87 г/см после
шестимесячного выдерживания в дистиллированной воде составила 104%, а
после года — 99% начальной прочности. Прочность же литого образца с
объемным весом 1,55 г/'см3 соответственно составила 97 и 85%.
Отт размельчил образцы из силикальцита, силиката,
портландцемента и кукермита, указанные в табл. 116, поместил полученный
порошок в трубки и пропускал через них непрерывным
U к. 1 1 1 1 1 , 1 1
0 50 100 150 бОО Е50 300 350 Ш
Копичзст8о 6c3bi, Л
Рис. 212. Выделите СЮ н.ч различных материалов при пропуске через них:
дистиллированной воды:
V i и1нк*..и.-ды!: / ш» -.тч-чп-цемснт; А'т ■* t ндрлнличсскнй ьунсркянт: К-,-, — то же.
с дпбаякой троиелл
457
потоком дистиллированную воду, свободную от С02, со скоростью
0.5 мл/лпт. Результаты опыта представлены на Рис. 212. Из рисунка
видно, что силикальцитный порошок выделял наименьшее количество
СаО, что указывает на высокую водостойкость силикальцита.
Наши опыты показали, что силикальцит при длительном
выдерживании в воде уменьшает свою прочность на 10 — 15% в зависимости от
объемного веса и активности смеси. Зафиксированы также отдельные
случаи, когда прочность силикальцита, изготовленного из некоторых
вибрированных смесей, не уменьшалась. Практически же плотно
отформованные изделия обладают хорошей водостойкостью.
Силикальцит, а также пеносиликальцит в воде и во влажной среде не
разрушаются. Пеносиликальцитные перегородочные плиты, например, можно
широко использовать в подвалах, ванных и туалетных комнатах и других
местах, где не рекомендуется применять гипсовые плиты вследствие их
разрушаемое™ под действием влаги. Силикальцит с повышением
плотности и при усиленном режиме запаривания увеличивает свою
водостойкость; изготовленный из смеси оптимальной и несколько
меньшей активности, он более водостоек, чем приготовленный с избытком
извести.
8.7 Зависимость размеров силикальцитных изделий от содержания
в них влажности.
В США в 1928 г. определяли размеры силикатного кирпич аг при
его насыщении водой и высушивании [354]. Установили, что с
насыщением водой кирпич набухает, а после высушивания он становится
меньше, чем в воздушно-сухом
состоянии. При повторном насыщении и
высушивании кирпич имел меньше
деформаций, его размеры изменялись
незначительно — до 0,8 мм на 1 л: и в
строительстве в расчет не принимались.
Для выяснения изменений размеров
у силикальцита мы изготовляли
образцы 7X7X21 см, в которые закладывали
полоски из листовой меди (Рис. 213).
На них делали отметки-крестики,
расстояние между которыми измеряли
инструментальным микроскопом с
точностью до 0,001 мм. Измерялись образцы,
насыщен-
2 Л"
i—~~1 j
Рис. 213. Силикальцитный
образец: 1 —образец; 2 — полоски из
458
ные водой после 7 суток их выдерживания во влажном воздухе, 7
суток при комнатной температуре и после высушивания до
постоянного веса при /=105 — 110°.
Разница в размерах силикальцитных образцов, насыщенных водой
и высушенных при /=105 — 110°. составляла в мм/м: у прессованного
силикальцита с объемным весом 1,8 г/см3 — 0,08 — 0,12; у вибриро-
ванного силикальцита с объемным весом \,1г/см3 — 0,22; у пеносили-
кальцита с объемным весом 0,6 — 1 r/ow3 — 1 —1,6.
При повторных насыщениях и высушивании деформации
уменьшались в два-три раза. Изменения размеров образцов из смесей
различной дисперсности и активности оказались настолько малыми, что
установить закономерность не представилось возможным.
8.8 Коррозионостойкость.
В СССР и за рубежом по коррозионостойкости бетонов [355, 356] и
других материалов произведено много исследований. Значительно
меньше рассматривались вопросы коррозии известковопесчаных
изделий. Чеченин [357], изучая коррозию обычных силикатных материалов
и изделий из песка и негашеной извести, установил, что они при
действии коррозии обладают значительно меньшей стойкостью, чем цемент-
но-песчаные растворы на портландцементе. В то же время
коррозионостойкость силикальцитных материалов во многих случаях оказалась
более высокой, чем бетонов на портланд-цементе. Чтобы выяснить
коррозионостойкость некоторых материалов, Отт пропускал воду
различной жесткости через 20-граммовый слой порошка материалов,
указанных в табл. 116, а также иг. Рис. 214. Из рисунка видно, что с ростом
жесткости воды (свыше 3°) количество СаО в силикальците возрастает,
в то же время из других материалов (в том числе изготовленных на
портланд-цементе) СаО интенсивно выделяется. Под действием воды
жесткостью 1,5° начинается выделение СаО и из силикальцита. Это
показывает, что в воде с жесткостью больше 1,5° коррозионостойкость
силикальцита выше, чем бетона на портланд-цементе. Силикальцит
обладает стойкостью и в жестких непроточных водах.
В исследованиях корродирующего действия углекислоты Чеченин
и Отт пользовались следующим методом. В заполненные водой колбы
непрерывно поступал углекислый газ, как это показано на Рис. 215.
Чтобы ускорить коррозию, раствор в колбах ежедневно заменялся
раствором, насыщенным углекислым газом. Результаты приведены на Рис.
216. Из силикальцита выделяется несколько больше СаО, чем из
портланд-цемента, но меньше, чем из силиката и кукермита. Связанное с
этим падение прочности образцов показано на Рис. 217. Оказалось, что
при равных относительных количествах выделившейся СаО
силикальцит сохраняет наибольшую прочность.
459
1 ! /; -'■ - £\—i— i : i ! : i i
i '/ i ' '-;-; го° 3s: uCC iD0 ш 70S
ШгС ! ! i_ i I , I
.0 '00 £90 300 WO tOO 600 WO
i-.вч warm/So Воды, '
Рис. 214. Выделение СаО из различных матерную» npii пропуске через них
bo'uj p.n:i.'i)!<iiioii жесткости:
* — 5,fi°; б - З"1; и — !,!".'>: 5 — силикальцит: / — ииртииид-игиеит; К,- — гидраплйческиВ
кук^рунт; KrT — то же, о чпипг;ко;Ч тропота
Рис. 215. Прибор для изучения коррозии силикальцита под действием■углекислоты:
1 — аппарат Киппа для полученияуглекислого газа; 2 - трубка для адсорбции паров НС1, заполненная
NaHCCs; 3—колбы; 4—образцы
460
/t Coo
150
m
75 100 125
копичеСтбо fodbi, Л
Рис. 210. Выделение СаО из различных материалов при
пропуске через mix растпора углекислоты:
* - СК.-1МКВЛ1.ЩП; Т -- норт.члнд-исмснт; Кг -- гидравлический ку-
Kt-i.Km: К,, - *•"> л.ы с д^ъапк.ч! треп«'лм; >*т - сн-шк-1?
90
и.' '&
it
^"■^^с
О
^
NJ
\>
7
^
>.^
Л
1
./Г, -|
г Г |
1
о
W
.<$
Рис. 2)7. Снижение прочности образцов
fa сжатие различных материалов при
выделении из них СаО: значения 5,2", Л',,
ЛГ|Т и Sm приведены на рис. 21С.
461
Отт изучал действие 0,1%-ной соляной (НО) и 0,1%-ной серной
(H2SO4) кислот на силикальцит. Наиболее сильно действует соляная
кислота, затем серная и в меньшей степени углекислота. Силикальцит
более устойчив и против действия соляной и азотной кислот в
сравнении с бетоном на портланд-цементе. Коррозионостойкость
силикальцита с объемным весом 1.9 г/см против действия растворов сульфатов
Na2SC>4 и MgS04 та же, что и у цементобетона. Устойчивость литого
силикальцита с объемным весом 1,55 г'см3 значительно ниже.
Эти данные подтверждаются и исследованиями коррозионостойко-
сти силикальцита, произведенными на Опытном заводе. Шестилетний
опыт эксплуатации силикальцитных канализационных труб,
изготовленных на шнековом прессе до плотности 1,8 г/см (не покрытых
битумом) показал, что трубы коррозионостойки. Изготовленные вручную с
неравномерной и меньшей плотностью, они были устойчивыми лишь в
сухих грунтах, главным образом песчаных. Трубы ручной формовки,
не пропитанные битумом, начинали разрушаться только в условиях
действия агрессивных грунтовых вод. Исследования показали также,
что силикальцитные трубы небольших объемных весов приобретают
высокую коррозионостойкость, если до укладки они битуминизируют-
ся [358, 359]. Опытный завод проводит наблюдения за состоянием
силикальцитных канализационных труб, уложенных в городских
канализационных сетях, на транспорте сточных заводских вод
(рыбокомбината и маслозавода), в навозной жиже животноводческой фермы колхоза
и т. п. Высокую коррозионостойкость силикальцитных деталей
подтверждает и практика применения свиных кормушек. Сборные
кормушки, изготовленные из обычной производственной вибрированной
силикальцитной смеси, и бетонные кормушки были установлены на
опытной базе Научноисследовательского института животноводства и
ветеринарии ЭССР и в двух колхозах. После трехлетней эксплуатации
бетонные кормушки совершенно разрушились, тогда как
силикальцитные сохранились почти без дефектов.
Основываясь на опыте, можно утверждать, что
коррозионостойкость силикальцита больше всего зависит от плотности материала Она
значительно улучшается и от повышения степени активизации смесей в
дезинтефаторе. Коррозионостойкостью обладают и изделия из смесей
небольшой активности. Плотное формование активизированных
смесей при небольшом содержании извести способствует во время
запаривания образованию микробетонной структуры силикальцита и
уменьшает возможность возникновения гидросиликатов кальция. Поэтому
одним из основных условий изготовления коррозионостойких извест-
ковопесчаных изделий является активизация смеси, отвечающая
требованиям, установленным в гл. IV.
Практически изделия очень высокой коррозионостойкости
462
'?,<-'
«о
w
С. 2
70C
«* 600
I:
$.200
130
*•
■!
|l
—гт=—*
/
К
]__
M
1
^-^/
Ii i i
ГЦ_ !
; Г 1 4
£4
i * t 1Б 32
Госдо")кипепЬностР ?аг-сри6ения, час
Рис. 218. Прочность и коррсвионостотоапь силикальцита в зависимости от иродапжшиельноспт
запаривания:
1 предеяпрочноатшрисжагтт,ш1а^;2- кош^ентра1(чявыделеннойизобр<трСаи,т1п
можно готовить из силикальцитных смесей, активизированных в
дезинтеграторе до удельной поверхности не ниже 600 см /г, при
активности смеси несколько ниже оптимальной и формовании до объемного
веса не менее 1,9 г/а\А
Большое влияние на коррозионостойкость оказывает и
продолжительность запаривания. Хотя при длительном запаривании прочность
изделий и снижается, их структура становится более однородной и
коррозионостойкость повышается. Для выяснения этого вопроса мы
произвели следующий опыт. Из смеси с удельной поверхностью песка
—700 см2/г и активностью 12% были отформованы шестьдесят
цилиндрических образцов с объемным весом 1,8 г/см3. Каждые десять таких
образцов запаривали в течение 2, 4, 8, 16, 32 и 64 час. под давлением
пара 10 апш. Из каждой партии различных сроков запаривания три
образца после извлечения их из автоклава испытывали на сжатие,
остальные были переданы в Таллинский политехнический институт для
определения коррозионостойкости. Испытания проводили методом
пропуска через образцы 0,1N раствора соляной кислоты под давлением 2 am и
измерением выделившегося при этом количества СаО. Результаты
приведены на Рис. 218. На оси ординат также показана концентрация
выделившейся СаО после пропуска через образцы 10 л раствора соляной
кислоты.
Из Рис. 218 видно, что коррозионостойкость образцов возрастает с
увеличением продолжительности запаривания, несмотря
463
на некоторое снижение прочности; это подтверждает наши
теоретические выводы (см. гл. IV).
В итоге можно отметить, что благодаря своеобразной структуре
силикальцита из него можно изготовить конструкции с более высокой
коррозионостойкостью, чем бетонные.
При t=\60 — 200° в автоклаве происходит активное движение
частиц вещества. Оно продолжается, пока не достигается
соответствующее данным физическим и химическим условиям равновесие и не
образуется структура силикальцита. Процессы образования структуры
после запаривания, происходящие в автоклаве, при низких (обычных)
температурах прекращаются. Большинство частиц крепко соединено в
структуре. Силикальцит можно сравнить с керамическими изделиями
или стальными сплавами, которые (в смысле структуры) находятся при
обычной температуре в застывшем и переохлажденном состоянии.
Процесс образования структуры бетонов иной. Здесь гидратация
цемента и образование структуры происходят при обычных
температурах. Образование структуры длится долго, хотя прочность цемента
определяется по ГОСТ 970-41 после их выдерживания через 3. 7 и 28
суток. При работе же бетонов в конструкциях процессы твердения
цемента длятся годами. Частицы материала пребывают в активном
состоянии, в связи с этим бетон поддается корродирующим воздействиям
значительно легче, чем силикальцит. В условиях эксплуатации сили-
кальцитных деталей все процессы образования структуры, за
исключением карбонизации, закончены, а у бетонов они продолжаются.
Именно это и является причиной более высокой коррозионостойкости
первых. Процесс карбонизации свободной извести в силикальцитных
изделиях не снижает, а повышает их коррозионостойкость.
8.9 Морозостойкость.
Вопросы морозостойкости бетонов изучались детально, однако еще
нет полной ясности во всех процессах, связанных с разрушением
бетонов от холода [360]. Представление о морозостойкости состоит в том.
что содержащаяся в бетоне вода при замерзании увеличивается в
объеме на 9% и разрушает структуру камня. Такое представление,
сложившееся еще в прошлом столетии, признается и сей час. Но оно является
слишком общим и недостаточным для понимания многих
особенностей процесса. Остается непонятным, почему разрушение происходит
не сразу, а постепенно, только при наличии многократного
замораживания и оттаивания. Почему многие материалы, относительно слабые,
противостоят многократному замораживанию, а другие, более
прочные, разрушаются после двух-трех циклов.
Механизм разрушения бетона при замораживании по Мещанскому
[242] следующий. Замерзание воды в порах бетона по всей
464
его толщине происходит не равномерно, а постепенно, слоями
параллельно охлаждающейся поверхности. Вода в крупных порах
замерзает скачками по мере падения температуры ниже нуля, а в мелких
порах в зависимости от их размеров — постепенно при температуре ниже
нуля, проходя стадию переохлаждения. При охлаждении каждого слоя
ниже нуля образуются кристаллы льда, которые растут в направлении,
перпендикулярном плоскости охлаждения. Давление кристаллов может
достигать 2000 кг/см2. После прекращения кристаллообразования в
данной зоне температура ее падает, а волна холода продвигается
внутрь, вызывая процесс кристаллообразования в следующем слое. У
податливых (непрочных) материалов при многократном
замораживании возникает слоистая структура, которая при дальнейших циклах
замораживаний-оттаиваний приводит к разрушению образца, — главным
образом, в виде послойного отделения материала
Полагают, что в морозостойкости бетона исключительно большое
значение имеет степень его насыщения водой перед замораживанием.
Было найдено, что существует даже «критическая степень водонасы-
щения», выражаемая цифрой 85%, достигнув которой бетон начинает
катастрофически быстро разрушаться. Было отмечено, что под
вакуумом или при кипячении насыщенные образцы относительно прочного
бетона могут быть разрушены даже однократным замораживанием.
Установлено, что морозостойкость бетона зависит от структуры,
количества и вида пор, от скорости и температуры замораживания и
оттаивания, от степени водонасыщения и т. п.
При замораживании-оттаивании силикальцита протекают такие же
процессы, как и у бетона Но вследствие отличия силикальцитной
структуры от бетонной морозостойкость силикальцита имеет свои
особенности и закономерности. В течение последних 10 лет нами
произведено несколько тысяч испытаний на морозостойкость различных сили-
кальцитных образцов. Опыты выполняли по методике определения
морозостойкости силикатного кирпича, соответствующей ГОСТ 379-41,
по которой насыщенные водой образцы последовательно
замораживались не менее 5 час. при t= — 15° и оттаивались в воде не менее 5 час.
при /= +15°. Как уже было показано, водопоглощение силикальцита
существенно зависит от нагрева образцов при /=105 — 110° перед
насыщением их водой. Нами установлено, что в зависимости от этого
находится также и показатель морозостойкости. Поскольку силикальцит-
ные изделия перед их укладкой предварительно прогреваются, то и
испытания на морозостойкость следует производить, не высушивая
образцы, т. е. не по ГОСТ 379-41.
Морозостойкость прессовавшихся силикальцитных изделий с
объемным весом, превышающим 1,8 г/см3, изготовленных из правильно
составленных смесей, превышает 100 стандартных циклов
465
Габтша 118
Необхо.-шчлм мини
малина» плотность
изделии. ,'Vk1
■1,6 1.75
. 1,75 — 1.9
• 1.9
замораживания и оттаивания. Она увеличивается с ростом удельной
поверхности песка в смеси. Установленная оптимальная активность
смеси и условия прочности изделия, по-видимому, также являются
оптимальными и с точки зрения морозостойкости. В табл. 118 приводятся
некоторые данные морозостойкости прессованного силикальцита.
Все прессованные изделия высокой морозостойкости имеют
однородную структуру. Поэтому при формовании особое внимание следует
уделять равномерному уплотнению смесей. Морозостойкость изделий,
трамбованных из одной и той же смеси до равного объемного веса, по
причине неравномерного уплотнения ниже, чем прессованных изделий.
Например, морозостойкость канализационных труб, трамбованных
вручную, составляет 25 циклов, а изготовленных на шнековом прессе
— 50 — 100 циклов. Черепица, трамбованная вручную при влажных
смесях, приобретает более однородную структуру, чем при сухих,
поэтому изготовленная из высоковлажных смесей, она обладает большей
морозостойкостью, чем из сухих смесей, отформованных до той же
плотности. При определении морозостойкости черепицы было
замечено, что после 25 циклов замораживаний-оттаиваний частицы
силикальцита на ее поверхности крошатся лишь в тех местах, где она
шероховатая. Морозостойкость плит размером 12X12 см, толщиной около 15лш,
изготовленных на револьверном прессе Опытного завода, превышает 50
циклов и позволяет применять их в качестве облицовочных фасадных
плит.
Прочность прессованных силикальцитных изделий после 25 циклов
замораживаний-оттаиваний составляет 85 — 90% от начальной
прочности. Для силикатного кирпича прочность после замораживаний
согласно ГОСТ 379-53 должна быть не менее 77% начальной. Лучшая
морозостойкость силикальцита объясняется также лучшей
морозостойкостью песков, молотых в дезинтеграторе (см. гл. (V, п. 4, 3). У
силикальцитных изделий степень заполнения пор водой доходит до 80 —
97%, морозостойкость же образцов при этом превышает 100 циклов.
Поэтому у силикальцита не установлена «критическая степень водона-
сыщения». Объясняется это, по-видимому, наличием в силикаль-
Коли'Я -Mtn *"с»мларп11.1Ч г i
ЦИКЛОН .5.1М0р.Г'МШ,|Н| Й ! ,. !
и orr.iuii.imn' ни терли- • »Дмьнаи поверхность , Активность
иаемык iiw.im<» ие* ' гнтка в дезинтегрн- | смеси
тмивши на ik-u ронянной сяеси, <•«=.> , ч l.aO
П'фСкГОК |
•.'.-.--.".О ! 250—500 8-12
50 -100 | 500 750 10-15
100-200 : 750 1200 12—18
466
ците большого количества очень малых пор. Исследования [361]
показали, что при диаметре капилляра в 1,57 мм температура замерзания
воды равняется — 6.4°, а при диаметре 0.06 мм она понижается до —
18,5°. Размер пор прессованного силикальцита значительно меньше,
поэтому, можно полагать, что при t = — 15° вода в порах
тонкопористого силикальцита находится в переохлажденном состоянии. Кроме
того, поры в плотно отформованных изделиях из силикальцита не
соединены между собой. Вследствие высокой водонепроницаемости
силикальцита при замораживании поверхности изделия не имеет места и
обезвоживание междуслойных участков из-за процессов
термодиффузии влаги, как это наблюдается у бетонов. Если же в структуре изделий
имеются дефекты и большие поры, тогда при замораживании
силикальцит подчиняется тем же закономерностям, что и бетон.
Структура литого и вибрированного силикальцита по сравнению с
прессованным менее однородна. Формование изделий способами литья
и вибрирования не позволяет получать плотности,, как при формовании
прессованием; в таких изделиях содержится больше крупных пор, и
поэтому морозостойкость литого и вибрированного силикальцита ниже
прессованного. Но при тщательном и интенсивном вибрировании
можно получить силикальцитные изделия, морозостойкость которых
превышает 200 циклов. Нами получены образцы-кубы размерами
10X10X10 см. уплотненные вибрированием до объемного веса 1.82
г/см, изготовленные из дезинтегрированной смеси с удельной
поверхностью песка 510 см2/г, активностью 10,5% СаО, формовочной
влажностью 15,3% и морозостойкостью свыше 200 циклов. Прочность на
сжатие таких кубов после 200 циклов замораживаний-оттаиваний
снизилась с 450 до 385 кг/см". Это показывает, что при сильном и
тщательном вибрировании смеси можно выпускать силикальцитные изделия,
структура которых, размеры пор и их расположение будут не хуже, чем
у изделий, формованных прессованием. При замораживании вибриро-
ванных изделий разрушения начинаются с верхней, свободной от
формы поверхности. При вибрировании же с пригрузкой верхние
поверхности уплотняются до однородной структуры и имеют высокую
морозостойкость.
При формовании изделий способом литья их морозостойкость
ниже, чем изделий, формованных способом вибрирования, и лишь в
исключительных случаях превышает 50 циклов. Обычно
морозостойкость литых изделий составляет 10 — 25 циклов. Морозостойкость пе-
но- и газосиликальцита зависит от величины пор и структуры
материала Опыты показывают, что ячеистый силикальцит обладает
сравнительно высокой (25 — 50 циклов) морозостойкостью в тех случаях,
когда он изготовлен из смесей с удельной поверхностью песка свыше 900
слиг и диаметром пор
467
меньше 1,5 жи. Пено-и газоизделия больших объемных весов
имеют большую морозостойкость. Негашеная известь, как известно, резко
ухудшает однородность структуры, поры становятся открытыми для
проникновения воды, и морозостойкость изделия снижается. Большое
влияние на морозостойкость оказывает способ замешивания в смесь
негашеной извести. Если последняя обрабатывается в дезинтеграторе с
другими компонентами, морозостойкость изделий становится
значительно выше, чем при перемешивании негашеной извести и смеси в
пенорастворомешалке. Мы считаем возможным выпускать пеноизде-
лия с объемным весом 0,6 г/см3 и выше, выдерживающие без
разрушений 50 — 100 циклов замораживаний-оттаиваний. У таких изделий
дисперсность песка в смеси должна превышать 1000 см'/г. а известь и
вода — перемешиваться с песком в дезинтеграторе. Перемешивание с
пеной должно обеспечить в изделии равномерное распределение пор
диаметром не больше 1 мм. Практически такие условия созданы с
применением разработанной на Опытном заводе пенорастворомешалки
непрерывного действия, устанавливаемой непосредственно под
дезинтегратором, в которую непрерывно поступает активизированная сили-
кальцитная смесь необходимой формовочной влажности.
Газосиликальцит при одинаковых смесях и равных плотностях
обладает большей морозостойкостью, чем пеносиликальцит.
Поверхностные дефекты, возникающие при запаривании, снижают
морозостойкость изделий.
8.10 Прочность сцепления силикальцита с арматурой.
Изготовление армированных известково-песчаных изделий
получило развитие главным образом в СССР. Поэтому все основные
исследования по совместной работе арматуры и известково-песчаного
изделия в несущих нагрузку элементах произведены нашими учеными.
Гусаков [3621 установил, что силикатное изделие прочностью на сжатие ~
200 кг/'см1 имеет абсолютную величину сцепляемости Rcd.Cu ДЛЯ
гладкой арматуры в пределах от 22 до 48 кг/слг. В образцах железобетона
прочностью от ПО до 170 кг/слг R^.^ изменяется в пределах от 18 до 23
кг/слг. Красный [47] определил, что сцепляемость арматуры с
материалом равна 9 —12% прочности изделия на сжатие. По Диваковой [363],
наличие сцепления арматуры и пеносиликальцита составляет 8 — 9%
от прочности на сжатие куба и равно 6 — 8 кг/см2. С увеличением
объемного веса изделия сцепляемость арматуры возрастает и достигает
10% от прочности на сжатие. Исследования, произведенные на
Опытном заводе, показали, что сцепляемость арматуры с силикальцитом
несколько превышает сцепляемость с бетоном. В зависимости от
плотности
468
силикальцитных изделий и их структуры она составляет 10 — 30%
от прочности на сжатие. С ростом дисперсности и активности смесей
сцепляемость возрастает, в особенности у пеносиликальцита. У
образцов, формованных трамбованием, сцепляемость с арматурой выше,
чем у вибрированных и литых. При испытаниях несущих
армированных силикальцитных конструкций выяснилось, что их коэффициент
запаса прочности превышает 3, если они армировались по нормам для
железобетона. При этом
K = Alp% /95)
.11 чип
где Мри,—разрушающий момент при испытании на изгиб;
М^», — изгибающий момент при допускаемой нагрузке конструкции.
Исследования, выполненные Раннамяги в 1958 г., показали, что при
равной плотности силикальцитных изделий величина сцепляемости с
арматурой изделий из смесей с гидратной известью гораздо выше, чем
с негашеной известью. Оказалось, что сцепляемость между
силикальцитом и арматурой значительно возрастает с течением времени.
Например, после трехмесячного выдерживания образцов сцепляемость с
арматурой увеличилась почти вдвое по сравнению со сцепляемостью,
установленной через сутки после запаривания. Это объясняется, по-
видимому, уменьшением с течением времени влажности в
силикальците. Прочность изделия при этом увеличивается, но снижается объем.
Причиной повышения сцепляемости с арматурой может быть рост
плотности изделия при карбонизации и усиление молекулярной связи
между возникающим во время запаривания тонким слоем коррозии и
частицами силикальцитнои смеси. Осмотр расколотых армированных
образцов после продолжительного хранения показывает, что арматура
не оголяется, а покрывается слоем силикальцита различной толщины,
что также подтверждает хорошую сцепляемость силикальцита с
арматурой.
8.11 Коррозия арматуры.
Коррозия арматуры в известково-песчаных изделиях детально
исследовалась. На Опытном заводе выяснилось, что коррозия
происходит во время запаривания изделия главным образом под действием
содержащегося в нем кислорода воздуха и воды, а затем в зависимости от
условий хранения изделий она может развиваться дальше.
Потери веса металла арматуры от коррозии определяли на образцах
7X7X7 см, в которые укладывали арматурные стержни из Ст. 3
диаметром 9 мм и длиной 50 мм. Стержни предварительно очищали
спиртом и взвешивали. Силикальцитные армированные образцы-кубы
приготовляли различной плотности
469
и запаривали в производственном автоклаве. Параллельно изготовляли
также образцы из пенобетона и вибрированнаго бетона. Образцы
выдерживали в воздушно-сухом состоянии при температуре воздуха 17 —
25° и относительной влажности 35 — 55%, во влажном состоянии при t
= 20 — 23° и относительной влажности 90 — 95%, в воде при / = 15 —
20°. Образцы находились попеременно в течение 7 дней в воздушно-
сухом и влажном состоянии и попеременно в воздушно-сухом
состоянии и в воде. В установленное время образцы разрушали для выявления
потери веса металла от коррозии. Освобожденные из массы стержни
отмывали в воде и выдерживали в водяной бане в 10%-ном растворе
лимоннокислого аммония, где их освобождали от ржавчины. Перед
взвешиванием стержни дополнительно очищали спиртом. По потере
веса определяли скорость коррозии арматуры в мм/год. На Рис. 219
показаны скорости коррозии арматуры при хранении образцов в
воздушно-сухом состоянии. Как видно из рисунка, коррозия арматуры в
силикальците меньше, чем в бетоне. Согласно ГОСТ 5272-50 металлы
считаются совершенно коррозионостойкими. если скорость
корродирования менее 0,001 мм в год, весьма стойкими при скорости менее 0,01 мм
и стойкими при скорости менее 0,1 мм в год. Исследования показали,
что при хра-
I
I"
а-
Л' /.
Нечссредст-
бенно после
Запаривание
г з б
Продолжительность хранения обрсзца, тес.
Рис 219. Развитие коррозии арматурного железа в образцах, находивишхся в воздушно-сухих
условиях: 1 - пеносиликалырип с объемным весом 0,9 г/см3; 2—вибрированный силикальцит с объемным
весом 1,75 г/см3 3—вибрированный бетон (цемент + песок 1:3); 4—пенобетон с объемным весом 0,95
iIcm3
470
нении образцов в воздушно-сухих условиях арматура оказалась
весьма стойкой. При хранении образцов во влажной среде и
попеременно во влажной и воздушно-сухой арматура оказалась стойкой; при
выдерживании в воде она оказалось весьма стойкой и при хранении
попеременно в воздушно-сухом состоянии и в воде — стойкой.
Наибольшую коррозию арматуры вызвало выдерживание образцов
попеременно в воде и в воздушносухом состоянии, далее во влажном
воздухе, затем при нахождении попеременно во влажном и воздушно-
сухом состоянии и, наконец, в воздушно-сухом. Наименьшая коррозия
арматуры оказалась у образцов, хранившихся в воде. Во всех случаях
интенсивность коррозии с течением времени понижалась.
Высокую стойкость стальной арматуры в известково-песчаных
растворах можно наблюдать на старых строениях, где дверные петли,
находившиеся на воздухе, уже давно разрушились, а их закладные части,
помещавшиеся в растворе кладки, сохранились в течение сотен лет без
значительной коррозии.
При обычной температуре силикальцит находится аналогично
керамическим изделиям в переохлажденном состоянии (см. п. 8), в связи
с чем частицы вещества малоактивны. У бетонов, твердеющих при
обычной температуре, частицы цемента сохраняют еще долгое время
относительно высокую активность. Поэтому арматура в силикальците
сохраняется лучше, чем в бетоне, если защищающий железо силикаль-
цитный слой пропускает вещества, вызывающие коррозию не в
большей мере, чем бетон. Учитывая, что силикальцит имеет меньшую
плотность, чем бетон, арматуру в силикальцитных изделиях надо
предохранять более толстым защитным слоем. На основе исследований и
наблюдений за работой армированных силикальцитных конструкций в
эксплуатационных условиях можно полагать, что увеличения
предусмотренной для бетона толщины защитного слоя арматуры на 5 мм
вполне достаточно, чтобы арматура силикальцитных конструкций и
аналогичных железобетонных конструкций имела одинаковые условия
коррозии.
В литых и пеносиликальцитньгх изделиях невысокой плотности
при работе попеременно во влажных и сухих условиях устойчивость
арматуры против коррозии можно повысить также применением
специальных ингибиторов, как это рекомендуется при изготовлении пено-
бетонов [364].
8.12 Огнестойкость.
Силикатный кирпич считается неогнестойким и поэтому не
употребляется на кладку печей и дымовых каналов. Однако опыты и
практика свидетельствуют о способности силикатного кирпича
выдерживать без всяких дефектов относительно вы-
471
сокие температуры. Хорошая огнестойкость кирпича была
обнаружена еще в начале его применения. Опыты, произведенные в 1910 г. в
Германии на целом здании, подтвердили это. Имеются данные о
хорошей сохранности силикатного кирпича при температуре выше 1000°.
Силикатный кирпич так же, как и глиняный, становится хрупким
только при температуре около 1200° [365]. Для получения огнестойкости,
равной огнестойкости огнеупорных материалов, при изготовлении
кирпича рекомендуется добавлять в смесь азотную кислоту в
количестве 3 — 4% от веса сухого вещества [3'66]. Прессование кирпича и
режим его запаривания остаются обычными. Дпительное нагревание
кладки из силикатного кирпича при / = 1000° показало, что она
становится хрупкой на глубине ~ 3 см. Четырехлетний опыт использования
силикатного кирпича в кладке изразцовых печей дал положительный
результат [367]. В связи с этим в Германии Комитет техники отопления
разрешил применять силикатный кирпич для кладки внешнего
облицовочного ряда паровых котлов. В Дании силикатный кирпич разрешен в
конструкциях, работающих в условиях относительно высоких
температур, за исключением мест, где инструкции предусматривают кладку из
огнеупорного шамотного кирпича [368].
Силикальцит — материал с более однородной структурой, чем
силикатный кирпич, его огнестойкость выше огнестойкости силикатного
кирпича (см. табл. 70). Поэтому силикальцитные изделия можно
применять во всех конструкциях, температура в которых не превышает
800°.
8.13 Модуль упругости.
Исследования, проведенные на Опытном заводе, показали, что
модуль упругости силикальцита зависит от плотности материала/Его
значение приводится в табл. 119.
Примерно такие же результаты получил Скатынский [369]. Гусаков
[362] определил, что у известково-песчаных изделий с увеличением
прочности со 150 до 250 кг/слС модуль упругости интенсивно
возрастает, затем его рост замедляется, а при увеличении прочности от 300 до
450 кг/слГ прекращается. При прочности на сжатие 450 кг/см" модуль
упругости получает макси-
Таблица 119
Модуль упругости,
кг/см"
Пспоснлпкальцит . . . .
. . . 700 — 800 ' Ш0П0 —250(H)
900 — i 000 1 3 1000 — 40 000
Литой силикальцит '~Ч)о—16"0 j 70 000 — 90 000
Ннбрирова >iu силикальцит . . ! 7-0 — 1 950 i 160(00 -200 000
I Кш\ич|ои.'1Ние материала
Объемный вес,
«г/л'
мальное значение — 160 000 кг/слС. Раннамяги [217] при прочности
силикальцита 428 кг/см получил среднее значение модуля упругости
196 000 кг/см2, а у отдельных образцов превысил 220 000 кг/см. При
этом объемный вес образцов был равен 1940 кг/м3. К таким же
результатам пришли Семенов и Schaffler [395]. Последний дает следующую
формулу определения модуля упругости:
/;■ - 6(ЧЮ *'•*'&. (%)
где у—объемный вес ячеистого бетона в высушенном до постоянного
веса состоянии, кг/м ;RK—кубиковая прочность, кг/см. Наши опыты
показали, что более точные значения модуля упругости силикальцит-
ных образцов дает эмпирическая формула
И _. 2500 ■■•-' VRk .
где у—объемный вес сухого вещества изделия, г/см3;
Rk— прочность на сжатие образца (куба), высушенного до
постоянного веса при / = 105°.
8.14 Ползучесть.
Ползучесть является процессом малой непрерывной пластической
деформации, протекающей в материалах в условиях длительной
статической нагрузки. Исследования указывают на значительно меньшую
ползучесть силикальцита в сравнении с бетоном равной плотности,
находящимся в тех же условиях.
В табл. 120 и на Рис. 220 приводятся данные результатов опытов
Райдна[217].
Как видно из табл. 120
и Рис. 220, деформация,
характеризующая
ползучесть, у литого
силикальцита с объемным весом
1510 кг/м3 после 10 мес.
почти равна деформации
бетона с объемным весом
2280 /сг/м3, а
соответствующие данные
Рис. 220. Деформсир/я образцовраз-
личныхматериапов в зависимости
от времени действия нагрузки;
значения!— 1см. в табл. 120.
М '00 >5С .'ОС 2-0 3D0 S50
Г а б л ir ца 120
Условное
обозначение
I
IV
Ш
П
V
МзтЕфиат
Силикальцит (литой)
Бетон
Пеносилпкалышт
Пенобетон
"ъ?чггпй
ВС: С,
A.V W*
1 510
2 28)
900
ппо
! 130
Прочность
на
сжатие,
к? 'см-
220
170
60
ПО
40
.Модул к
vnp\ теги.
AY С.»2
70 000
23'' 000
20 000
30 000
20 000
ЛофОП ШШЯ
О^фЙ
..
посте
Ч мес.
5.7
1,4
14
8.2
■21,4
.IU, ЛМГ
- -_
ГТ( СТ.
. 1и м*?'--
• 6
' 5,3
I 15,6
8,7
! 20
аблица 121
Материал
| Удельная по-
! верхность
песка в деяии.
тегрирочаннон
смеси,
Активность
смеси,
Ч
СзО
! Формо-
1 воч -аи
ИЛ Я/К-
■ ность,
1 %
1
Объемный
вес
cvxoro
в. где*
ст ия.
г см*
ГГредрл
прочности НА СЖП-
ТИ<? KV'i'JH
in ,. 10 . Щ см.
кг: см-
Литой силикальцит .
Пеносиликальцнт .
Вибрированный
силикальцит
420
670
510
i
11,5 | 26
16,2 32
10,6 16,8
1,53
1,23
1,84
250
190
•460
Расчетная
разрушающая
пагр\зка
балки, кг
3400
5500
1300
Появление первой
во .осиной трепшньг
нагрузка,
4200
3750
3600
относительна й прогиб
1 t224
1 1.510
Относительный прогиб
при
допускаемой
нагручче
107
«865
(1370
1: 1140
фициент
/г"
3,5
3,1
2,5
Коэффициент К — отношение нагрузки, при которой появилась трещина, к допускаемой расчетной нагрузке.
S3
474
деформации пеносиликальцита значительно меньше деформации
пенобетона. Можно полагать, что показатели ползучести плотного виб-
рированного силикальцита ниже, чем у соответствующих бетонов.
Меньшая ползучесть силикальцита по сравнению с бетоном
объясняется их структурными различиями. Структура бетона образуется в
течение нескольких лет и потому имеется больше условий для
ползучести, чем у силикальцита, структура которого образуется в автоклаве.
Более высокие показатели ползучести силикальцита в сравнении с
другими материалами, полученные Скатынским. есть результаты
сравнения материалов неодинаковой плотности и прочности.
В табл. 121 рассматриваются некоторые данные испытаний сили-
кальцитных армированных блоков и образцов.
Как видно из табл. 121. прогиб силикальцитных армированных
деталей не превышает нормы даже при такой нагрузке, которая приводит
к образованию трещин. Величина коэффициента запаса 2,5 — 3,5
позволяет уменьшить количество арматурного железа несущей
конструкции.
Несколько опытов испытания деталей до их полного разрушения
показали, что совместная работа арматуры и силикальцита проходит в
условиях, при которых правильно армированные изделия разрушаются
от превышения предела текучести арматурного железа.
8.15 Сопротивление истиранию плиток из силикальцита.
Сопротивление истиранию силикальцитных плиток определяли по
ОСТ 10556-40 на круге Баушингера. Среднюю потерю в весе в граммах
на ПО оборотов, деленную на площадь трения образца в квадратных
сантиметрах, принимали за потерю от истирания. Коэффициент
истирания определяли по формуле
к _ fij_ /|8 (97)
PS '
где h/—толщина плитки до истирания, см;
Pi2—толщина плитки после истирания, см;
С—нагрузка на образец, кг/см";
S— путь, пройденный образцом по поверхности круга, км.
Для керамических плиток класса А коэффициент истираемости
допускается не более 0,65 и для класса Б — 1,3; потеря в весе на круге
Баушингера—не более 0,15 г/см в классе А и не более 0,3 г/см2 в
классе Б.
На Рис. 221 показаны коэффициент истирания и средняя потеря
веса силикальцитных половых плиток, прессовавшихся под давлением ~
100 кг/см2. Из рисунка видно, что к силикальцитным плиткам,
изготовленным из смесей дисперсностью до €00 см /г, предъявляются более
высокие требования, чем к кера-
475
0,181
0,1 s
U.N
o.:
о.зв
l.OS
i<
0,9
4:0.7
t°>S
0.5
0,b
о
\
\
N
V
|Ч
A
r-~"
\
-
У f
и
/1/
J>'
.
гоо
woo
300 Ш 500 BOO 700 600 800
УделЬная поверхность песка в смеси, смг/г
Рис. 221. Зависимость коэффш/иента истирания К и средней потери веса отудельной поверхности
песка в смеси, обработанной в дезинтеграторе: 1 тоффтатяп истирания; 2 потеря веса
мическим плиткам класса А, а к плиткам из смесей другой
дисперсности — к классу Б. Наибольшее сопротивление истиранию оказали
плитки, пресованные из смеси с удельной поверхностью песка ~ 400
см/г, плотность которых была максимальной (~ 1,9 г/сл().
8.16 Долговечность.
Силикальцитные изделия, изготовленные в соответствии с
требованиями технологии и находящиеся в соответствующих условиях
эксплуатации, не имеют дефектов и признаков снижения качества. В связи
с явлением карбонизации структура этих изделий уплотняется и их
прочность с течением времени повышается.
Опыты и почти десятилетние результаты наблюдений за работой
силикальцитных деталей в условиях эксплуатации, а также наличие
крупных сооружений, сложенных на известковом растворе и
сохранившихся в течение тысячелетий в хорошем состоянии, позволяют
предполагать, что силикальцитные изделия обладают большой
долговечностью.
8.17 Некоторые приемы улучшения строительно-технических
показателей известково-песчаных изделий.
Повышение прочности изделия способом приготовления смеси с
добавками менее эффективно, чем применение соответствующих
технологических приемов. Но для улучшения отдельных
476
технических показателей имеются некоторые эффективные средства
и методы, как например снижение водопоглощения силикальцита,
легко достигаемое способом пропитки и обмазки его гидрофобными
материалами. Рассмотрим некоторые из них.
8.17.1 Изготовление цветных известково-песчаных материалов.
Опыты в этой области велись в начальном периоде производства
силикатного кирпича. В 1901 г. [371] рекомендовали изготовлять красный
силикатный кирпич добавлением в смесь окиси железа, желтой
обожженной охры и синего ультрамарина. Но при этом отмечали, что
запаривание изменяла цвет окраски. Чтобы получить нужную окраску,
приходилось готовить смесь с большим количеством краски, что снижало
прочность изделия и повышало его стоимость. Поэтому рекомендовали
[372] покрывать краской только одну сторону кирпича. Для этого к
ручному'прессу, на котором формовали кирпич, прикрепляли
специальное устройство для разравнивания смеси. Формовать кирпич с
цветным покрытием на механических прессах не удавалось.
Изготовление силикатного кирпича различного цвета получило
широкое распространение после первой мировой войны в Англии [373].
Немецкая фирма Lohwald [374] выпускала для цветного кирпича
специальные минеральные краски, которые сами способствуют созданию в
автоклаве структуры новообразований и благодаря этому атмосферо-
устойчивы. Позднее производством цветных силикатных материалов
занимались в Венгрии [375] и других странах.
На заводе «Кварц» были изучены вопросы изготовления цветного
силикальцита. В дезинтегрированную известково-песчаную смесь
активностью 15% добавляли цветные пигменты в количестве !, 5 и 10%.
Образцы формовали прессованием при формовочной влажности 7% и
формовочном давлении 200 кг'.см, а затем запаривали в течение 8 час.
при давлении пара 10 ати.
Результаты приведены в табл. 122 (если цвет образца в графе не
указан, окраска не изменялась). Обычный цвет силикальцита белый с
серым оттенком.
Все образцы выдержали не меньше 15 циклов замораживаний-
оттаиваний.
Цветные силикальцитные плиты и строительные детали в порядке
опыта изготовлялись на Опытном заводе. Наиболее интенсивную и
устойчивую окраску давали добавки молотого глауконитового песка,
порошок красного кирпича и охры в количестве 20%. Изделия с глауко-
нитовым песком после запаривания получали зеленую окраску с
пастельным оттенком; изделия с охрой — желто-розовую; с порошком
красного кирпича, в зависимости от количества, — от розового до
красного. Литые изделия не окрасились: при запаривании на их
поверхности появились пятна и белый налет извести.
Таблица 122
Наименование
пигмент;!
i
| Содер-
; жанме
! mir-
: мен га
! в емс-
! си, %
Прочность
на
сжатие
образца.
кг\ся&
Объемный ;
вес \
Образг.'см* .
j
Цвет
образна
снаружи
Цвет
образца
внутри
Кепигмсптированная
смесь
Бронзовый порошок
Зеленый пигмент
«виктория» (смесь)
Смесь ZnCrO^+MH-
лори-}-заполнитель
688
663
178
i
1,93 ' —
*
1,87 1 Серый с темны
1,93
ми пятнами
Темно-синий
Ультрамарин
Зеленый пигмент
(смесь ZnCrOn-ми-
лорн+заполшпель)
| 10
j 1
! 5
I
I
! ю
Лакблау—бланфикс
(BaS04+
органическая краска)
I Ю
1"Т
КМп04
Железный сурик
Желтый глинистый
песок
!0
I
5
10
1
5
10
10
1,93
553 j 1,92 | Серый
J553
418
322
246
1,95
1,92
1,86
1,84
■-4.1.J
504
467
1,93
1,93
1,93
412
393
240
577
534
1,93
1,93
1.91
1,94
1,92
49!
577
603
627
541
1,92
1,9
1,89
1,93
!,88
!Серый
| Сине-серый
Бледно-
голубой
Бледио-сшшй
Серый
Белы н
Красно-темно-
коричневый
Черный
Светло-
розовый
Розовый
: Светло-серый
i
1 Серый с темно-
коричневым
оттенком
Темно-синий
Желтый оттенок
Светло-желтый
Бледно-светло-
| сшшй
I Свстло-сшшй
| Светло-синий
I сероватый
i То же
Светло-желтый
| Светло-корич-
■. невын
' Темно-корич-
■ непый
• Бледио-
• розовый
1
| Розовый
I
j
478
Продолжение-
Серый глинистый
песок
К)
479 1.87
Свинцовый сурик
1
5
10
700
76L>
771
1,86
1.91
Светло-серый
Светло-
синеватый
Золотая охра
(желтая гидроокись же-
леза+ВаБ04)
Цинковая зелень
Умбра
Асфальтовый пооо-
шок
Глауконнтовая глина
10
1
5
10
Черный оксид
железа
Цинковые белила
10
1
5
10
1
5
10
1
о
10
1
10
749
590
590
761
516
■118
1)27
590
! 1,85
1,81
Бледно-
желтый
Светло-
1 желтый
1,93 ; Желтый
U8
1.S7
1.93
Светло-
зеленый
651
502
332
541
Г:74
574
737
676
,89 Темно-коричне-
: ный.
t
1,85
Светло-коричневый
1,85 Коричневый
1,83
Темно-коричневый оттенок
1,75
1,05
1,*7
1.R9
,91
1,87
1,88
1,91
Серо-темно-
коричневый
Вледно-
зеленый
Светло-
зеленый
Светло-серый Светло-серый
Бледно-
розовый
Розовый
Светло-
желтый
Желтый
Желты;,
оттенок
То же
Темно-коричневый
Светло-коричневый
Коричневый
Темио-кпрнчне-
вый оттенок
Серо-темпо-
корпчпевын
Бледно-
зеленый
Светло-
зеленый
Серый
Темно-серый
577 ! 1,89 | Светлее обык-
12
j новенного от-
1,88 1 тенка силнкаль-
i | цита
5 ' 1.91 i
Серил
I Темно-серый
Светлее
обыкновенного
оттенка
силикальцита
479
Вводить пигмент в смесь наиболее целесообразно дозированием
непосредственно в дезинтегратор.
Опыты показали, что окраска приготовлением смеси с пигментом
связана с большими расходами. При весе 1 ж3 прессованного
силикальцита 1800 кг расход пигмента составляет 90 кгуего относительно
высокая стоимость не позволяет выпускать дешевые цветные силикальцит-
ные материалы. Если применить добавки, вызывающие образование
краски, которые сохранятся при известном постоянном значении рН,
тогда необходимый цвет можно получить и во время запаривания. По
данным Ривлина [376], при запаривании силикальцитной массы рН
снижается с 12,3 до 9,2. Покрытие изделий масляными красками
закрывает поры, прекращает движение водяных паров, что в некоторых;
случаях является нежелательным.
8.17.2 Пропитка изделий битумом.
Опыты придания силикатному кирпичу коррозионостойкости
путем битуминизирования осуществлялись в начале XX столетия. После
первой мировой войны в Германии начали производство битуминизи-
рованного силикатного камня для мощения дорог [377]. Такое жепред-
приятие было создано в Каунасе. Битуминизированный камень
оказался стойким. Испытание известково-песчаной черепицы, пропитанной
битумом [378], не дало положительных результатов, так как под
действием атмосферных условий битум разрушился. Аналогичные
исследования производили с силикальцитными материалами на Опытном
заводе. Привезем наиболее важные результаты опытов.
1. Пропитка силикальцитных и силикатных материалов жидкими
битумами и их исходными продуктами (тяжелым сланцевым маслом)
и последующая их тепловая обработка резко повышают качество
материалов по показателям водопоглощения, кислотостойкости и
морозостойкости.
2. Пропитка возможна в случае применения в качестве
пропиточных материалов жидких и полутвердых битумов самых низких марок
или исходных продуктов, из которых изготовляются битумы, причем
пропитываемые материалы должны быть непременно предварительно
просушены.
3. Процесс пропитки и тепловая обработка пропитанных
силикальцитных и силикатных материалов не представляют технических
трудностей.
4. Силикальцитные и силикатные материалы, пропитанные
битумами, но не прошедшие тепловую обработку, не обладают свойствами
таких же материалов, прошедших тепловую обработку.
5. Тепловая обработка резко повышает и стабилизирует качество
пропитанных материалов, в особенности по показателю их
кислотостойкости.
6. Битуминизированный бетон по условиям пропитываемое™.
480
и свойствам приближается к битуминизированным силикальцитпым и
силикатным материалам.
На Опытном заводе, по предложению инж. Раннамяги, битумини-
зирование силикальцитных изделий производили смазкой поверхности
форм битумом перед заполнением смесью. Оказалось, что при
запаривании битум впитывается в поверхностный слой изделия, улучшая его
устойчивость против химических влияний. Прочность изделий при
этом не снижается.
8.17.3 Гидрофобизация поверхности изделий, и мпрегнирование и
покрытие различными глазурями.
Различные атмосферные условия аналогично влияют на
поверхность известково-песчаных материалов и поверхность бетонов. Для
придания им устойчивости применяли много различных химических
соединений. Произведенные на Опытном заводе исследования
позволили получить удовлетворительные результаты пропитки поверхности
силикальцита парафином, смесью парафина и канифоли и гидрофоби-
зацией препаратов ГКЖ-94. Несколько опытов покрытия поверхности
силикальцитных плит твердеющими при низкой температуре
глазурями было выполнено на Опытном заводе и в Таллинском
политехническом институте.
8.17.4 Повышение сцепляемости и коррозионостойкости арматуры при
помощи различных защитных покрытий.
Для защиты арматуры, применяемой в ячеистых бетонах,
разработаны различные защитные покрытия [364]. Некоторые из них,
имеющие, по литературным данным, лучшие результаты, испытывались при
изготовлении силикальцита. Такими покрытиями оказались: а)
изготовленные НИИЖБ из цемента и -суспензии, казеина и нитрита натрия,
б) из суспензии цементаказеина-хромата бария и из суспензии жидкого
стекла и хромата бария [379] и в) из суспензии цемента и нитрита
натрия. Опыты показали, что покрытия повышают коррозионостоикость
арматуры и ее сцепляемость с силикальцитной массой.
Отметим, что имеется много других возможностей для
дальнейшего улучшения строительно-технических свойств силикальцита. Особое
внимание следует обратить на важное значение будущих исследований
в области уплотнения смесей высоких дисперсностей и активностей до
больших объемных весов при изготовлении крупноразмерных
силикальцитных изделий. Удобные и дешевые способы формования
позволят выпускать из силикальцита искусственный строительный камень,
который по своим техническим качествам не уступит лучшему
природному камню.
481
ГЛАВА 9 ДЕЗИНТЕГРАТОР
Схема дезинтегратора и принцип его работы показаны в
предыдущих главах (см. Рис. 5 и 54). До наших исследовании [37,201] размеры
дезинтеграторов не были еще теоретически обоснованы. Сапожников
отмечает: «До настоящего времени не имеется теоретически
обоснованных формул для определения пропускной мощности и
энергопотребности дезинтеграторов» [380].
Дезинтегратор состоит из двух вращающихся во взаимно
противоположные стороны дисков с круглыми пальцами (билами), которые
расположены на каждом диске по кругу в несколько рядов
перпендикулярно к плоскости вращения, образуя корзины. Пальцы одной
корзины располагаются между двумя рядами пальцев другой. Диски корзин
насажены на валы, расположенные на одной геометрической оси,
каждый с самостоятельным приводом.
Эта широко распространенная машина предложена Карром в 1859 г.
За весь период до создания дезинтеграторного способа изготовления
известково-песчаных изделий (1949 г.) она почти не изменялась. В
литературе рекомендуется применять дезинтегратор для дробления
только очень мягких или хрупких материалов, например: комьев глины,
трепела, мела, каменного и древесного угля, соли, мергеля, твердость
которых по шкале Мооса не превышает 4. В ОСТ 3489 даны габариты
дезинтегратора для измельчения глины, угля и известняка. Других
указаний по выбору размеров диаметра корзин и пальцев и расстояний
между ними не имеется.
В 1948 — 1949 гг. в лаборатории завода «Кварц» автор работал над
повышением качества силикатного кирпича. Первые опыты показали
неэкономичность помола песка в шаровой мельнице. Затем
производили частичный помол: песок обрабатывали между вращающимися
стальными цилиндрами-валками, которые мололи лишь крупные зерна,
и зерновой состав песка становился слишком однородным, что не
увеличивало прочность кирпича.
В результате наблюдений автор пришел к выводу, что наиболее
эффективным должен стать помол песка в мельницах, работающих на
удар. Такими мельницами являются дезинтеграторы.
482
Их применение обещало хорошие результаты потому, что
дезинтеграторы дают продукт помола с различной величиной зерен, а это имеет
большое значение для улучшения уплотнения смесей при работе с
песками однородного зернового состава. Но первые испытания
дезинтеграторов не дали положительных результатов. Тогда возникла мысль
переоборудовать дезинтегратор, уменьшив расстояние между
пальцами.
Прочность изделий из песка, молотого в такой установке,
повысилась в несколько раз. Особенно высокая прочность изделий (1000
кг/слс) была получена, когда в таком дезинтеграторе обрабатывали
песок одновременно с известью. Это был крупный успех в производстве
известково-песчаных изделий. Была поставлена задача добиться
лучших результатов путем усовершенствования конструкции установки.
Возникла необходимость создать теорию, объясняющую принцип
работы дезинтегратора, и разработать формулы для вычисления его
размеров.
9.1. Расчет максимальной производительности дезинтегратора
Дезинтегратор способен максимально обработать такое количество
песка, которое может пройти через внутренний ряд пальцев. Песок
поступает равномерной струей под влиянием силы собственной тяжести.
Через промежуток между двумя соседними пальцами внутреннего ряда
при непрерывном поступлении песка, за время одного оборота корзины
максимально проходит такое количество песка которое может
разместиться в пространстве между двумя пальцами, если при полном
обороте корзины оно полностью опустошается.
При быстром вращении корзин песок, находящийся между
пальцами, испытывает действие больших центробежных сил и поэтому не
может остаться между пальцами. В этих условиях максимальная
производительность дезинтегратора определится
1\к.222.Деташксрзшыдезштеграящх1:
л -двасоседтаначы1акруга;б кругпачырвщвины
следующим образом. Обозначим буквой Ъ {Рис. 222) внутреннюю ши-
483
рину корзины (длина пальца в свету), d—диаметр пальца, а —
расстояние между пальцами и. D/—диаметр внутреннего круга пальцев.
Количество пальцев внутреннего крута к и число расстояний к/
между пальцами будет равно
к = к1* 1- (98)
а + сг
Максимальное количество песка, умещающееся между двумя
пальцами, равняется объему прямоугольного параллелепипеда с размерами
a, btd.
Но практически не происходит заполнения песком всего объема
между двумя пальцами в промежуток времени, когда этот участок
круга пальцев находится под струей материала, вытекающей из течки
дезинтегратора. Если диаметр внутреннего круга пальцев 40 см,
количество его оборотов 1500 в мин. и расстояние между пальцами 3 см, то
этот промежуток круга находится под струей материала
3«60 ! _
* пае
я-«40«1500 1000
Если песок поступает из течки струей со скоростью 3 м/сек., то он
образует между пальцами слой толщиной не больше 3 мм.
Ранее нами делалось предположение, что теоретически
максимальное количество зерен песка, умещающееся между пальцами (при
однократном попадании этого промежутка под струю песка в течение
одного полного оборота), составит при диаметре
Ъ
зерен, равном расстоянию в свету между пальцами а, — штук.
а
При этом максимальный объем песка умещающийся между пальцами,
составит
„ _ жаъ Ъ _ жа2Ь (99)
6 а 6
В течение одного оборота внутренний крут пальцев примет песок и
под действием центробежных сил направит его дальше в объеме
тг тг, я2 Ьа2Ц
V,=V0k= * / (100)
6 а+о
Если число оборотов корзины в минуту обозначить через ttj то
максимальная пропускная мощность V дезинтегратора определится
следующей формулой (6, a, d, D\ в см):
V =Vxn = 1—*\0 5.[г 3/+Щ (101)
а + Ь
484
V =7Tba2nk*W-5.[i 3/+Щ
Эта формула подтверждает высокую производительность
дезинтегратора. Наши опыты показывают, что если корзины вращать мошны-
ми электродвигателями, то можно количество пропускаемых через них
материалов довести приблизительно до производительности,
определяемой по формуле (101). Но при этом снижается тонкость помола и
эффект активизации. Поэтому мы рекомендовали для практического
применения следующую формулу расчета производительности
дезинтегратора [351]:
V =7rba2nk*l0~5.[i 31+Щ (102)
где:
V— производительность дезинтегратора, м /час;
b—длина пальцев внутреннего круга, м;
а—расстояние между пальцами во внутреннем круге, м;
п—число оборотов внутренней корзины в минуту;
к—число пальцев внутреннего (наименьшего) круга.
В конструкции дезинтегратора, где во всех кругах пальцев корзин
расстояние между пальцами примерно одинаковое, внутренний круг,
имеющий меньший диаметр по сравнению с другими кругами пальцев
корзин, пропускает меньшее количество материала, и поэтому расчет
максимальной производительности дезинтегратора следует
производить по внутреннему кругу пальцев по формуле (102). Если пальцы на
кругах расположены не с равными промежутками, может получиться,
что второй и третий крути от центра корзин будут пропускать меньше
материала, чем первый. Заводские дезинтеграторы имеют крути
пальцев с равными промежутками между последними. Следует учитывать,
что количество материала, проходящего через внутренний крут
пальцев, зависит и от скорости падения материала на крут. Поэтому
максимально возможное количество материала, пропускаемое через первый
внутренний крут, зависит и от длины и утла наклона течки.
8.2 Конструктивные размеры дезинтегратора для приготовления
силикальциты* смесей.
Движение кругов пальцев корзин дезинтегратора, показанное на
Рис. 54, позволяет проследить путь песчинки в дезинтеграторе.
Песчинка, попав на первый крут пальцев, получает скорость,
соответствующую скорости пальца, и с этой скоростью она вылетает из
круга. При этом ее путь направлен в одну сторону с вектором скорости
того пальца, от которого она ушла, и пересекает
485
траекторию движения второго ряда пальцев (движущегося в
противоположном направлении). Проскочит ли песчинка второй крут, не
коснувшись пальцев, если она получит от первого круга
соответствующую скорость?
На Рис. 223 показано минимальное расстояние Pi P2 между центрами
второго ряда пальцев, при котором песчинка имела бы возможность
пройти его. не задев пальцев, если бы второй ряд пальцев был
неподвижен. Выведем формулу, по которой определяется расстояние Pi Р2.
Обозначим радиус пальцев буквой г и радиус песчинки буквой р. Пусть
песчинка касается одного из пальцев второго крута в точке М| и
следующего за этим пальца в точке М2. Пусть прямая KLiAL2 изображает
траекторию центра песчинки. Она пересечет соединяющую центры
пальцев линию Pi Р2 в точке А Обозначим: О — центр вала
дезинтегратора, R/ — радиус центров первого круга и R2 — радиус центров
пальцев второго круга Песчинка, попавшая на точку D пальца С первого
круга, получает скорость, равную скорости движения пальца, и
начинает вследствие центробежной силы удаляться от траектории первого
круга пальцев и двигаться по прямой KLiAL2 которая перпендикулярна
к прямой ОК. Путь песчинки на Рис 22Ъ показан пунктирными
линиями; пальцы второго крута соприкасаются с этими линиями в точках Mi
и М2. Поэтому
LjP, ± KLxAL2eL2P2 ± KLXAL2
486
Рис. 223. Схема движения песчинки между первым и
вторым кругами пальцев дезинтегратора
486
Так как
L , f\ —r + р = Рг Z.s,
то
Обозначим угол Lb4P, буквой у (см. рис. 223). Из ЬРуЦА и
ДР2£И имеем
sin 1
Из подобия ДВ/(0 и ABPiLi следует
(rf р) _ /?. (104)
я, я А?, 4- СЯ'
Хорда Р,Р2 в сравнении с радиусом /?2 мала, и поэтому
практически се можно считать равной длине дуги PiP% и
Тогда из АВР\Л имеем
р/^;/л/^т. '105)
Из формул (104) и (105) следует
(г . 0 (Rt -l. СИ) _ 1 „ „ t
Так как
CB + PlB = Ri-Rl, (Ю7)
Из формул (106) и 108) следует
г. п * Г > , ! 1 _ ^ (Ю9)
Р, Р> ten - - — + = . х '
Из формул (103) и (109) имеем
D D 2 #?,fr+p} (ПО)
г\ г"ч — ■—• :
YR* ~ (К,+г+р)*
487
Диаметр песчинок в сравнении с расчетными размерами
дезинтегратора очень мал, поэтому из формулы (ПО) исключаем
о и получаем упрощенную формулу значения расстояния P\Ps
Р,Р2 = -^LL~-. ' <Ш>
I 'l?% - (Rx + rj?
Второй круг пальцев, в действительности не стоит на месте, а
движемся с определенной угловой скоростью в противоположном
движению песчинки направлении, поэтому действительное
минимальное расстояние Р,Р-: больше.
Обозначим «1 — число оборотов первого круга пальцев и
п«— число оборотов второго круга. Песчинка, удалясь от пальца
первого ряда, имеет скорость
г\ 2 с//,/?,.
Допустим, что при движении песчинки на отрезке пути LtL«
*ve скорость равняется первоначальной. Из рис. 223 видно, что
L|/.. = PiP2COs у- f 112)
Из формул (112). (103) и (ПО) получаем
VR*, .'Я. + •- 4 р>»
Пусть скорость вращения второго круга будет такой, при
которой за время движения песчиггки с точки L\ до точки L* палеи
второго круга успеет поренти из положения Р., в положение Р».
Тогда действительное минимальное расстояние между папьцами
второго круга, при котором песчинка теоретически не имеет
возможности проскочить через второй круг пальцев, не задевая их.
будет равно
Р, Р.1 = Р,Р, + РйР,,'. (114)
Обозначим промежуток времени, необходимый для
передвижения пальца второго круга из точки Р., в точку Р2, буквами
\f. Скорость движения второго круга будет равна
?>в = 2 тг п« /?а .
Время At будет равно
М = Я« Р> .
2к w2 Ri
Это время должно равняться времени, необходимому для
прохождения песчинкой пути L\L2, т. е.
488
Ps Я1, _ L, Ц
2 e п. ft 2 яЛ| й|
отсюда
Р,Р: = L,/.., ^; (115>
подставив значение LiL2 из формулы (113), получаем
Р, Я1- = 2 |'/" + р; rA?l + r4-'<l) thRi (Пб>
VV'2 - (R, ■+ г + ?/' "l/?I
Мз формул (110), (114) и (116) находим
, ззгм-р; Г, +«,+/ +p;»,i (П7)
Если «2=0, будем иметь дисмембратор, тогда
я,^а=р1р1а= . 2 *»" + ?; . (ив)
12
V Я8. - (А, -1 •' + ?)'
Применявшийся при исследовательских работах опытный
дезинтегратор имел:
/?, = 14,5 см, /?2= 18,1 см,
Г = 0,8 СМ П-2 = Щ.
Подставим эти значения в формулу (117) и найдем
минимальное расстояние между пальцами, при котором песчинка
теоретически может проскочить через второй круг, не задеваз
пальца:
Р1 Р\ = 6,24 см.
При расчете было принято
и = 0,01 см = -
< 2
(песок из карьера завода «Кварц», см. гл. II).
В действительности опытный дезинтегратор имеет
Р, Pi ~ 3,0 см.
489
Практика производства и опыты показали, что
дезинтеграторы, работающие на приготовлении силикальцитных смесей,
должны иметь расстояние между пальцами меньшее или в
крайнем случае равное величине /\ Я1.,, рассчитанное по формуле
(117).
При вычислении значения Я, Р\> по формуле (117)
используются данные значении R\. Rz, п\, пч, г двух соседних кругов
пальцев. По данным этих значений для первого и второго кругов
получают значение Рх Рх2 для второго круга, по данным второго
и третьего кругов — значение Яд Р\ третьего круга и т. д.
Первый внутренний круг пальцев фактически не принимает участия
в обработке материала.
Расстояние между пальцами этого круга следует выбирать с
учетом необходимости создания конструктивной прочности
корзины и приведенной формулы (102) для расчета
производительности дезинтегратора.
Следует учитывать, что чем да ныне о г центра вала
дезинтегратора обстоят круги при одинаковом радиусе пальцев и
одинаковом расстоянии между кругами пальцев, тем большие
значения Р% Я'3 поручаются по формуле (117).
Рекомендуется на всех кругах расстояние между пальцами
выбирать примерно равное минимальному, вычисленному для
второго внутреннего круга. Прп обработке в дезинтеграторе
обычных мелкозернистых песков можно диаметр зерен принимать
равным нулю. В этом случае формула (117) примет следующий
общин вид:
pt р\1т = _1^1 ' \\ + Шт-' + Г) '"Л, (Н9)
V^m - <Rm-l + Ф Rml "'"■'
где Я1 Р1чт — максимальное расстояние между центрами
двух соседних пальцев круга т, см;
Rm — радиус круга пальцев т, см;
Rm-i — радиус круга пальцев т—!, см;
г — радиус пальцев одинаково принятый для
всех кругов пальцев, см;
пт — число об/мин круга пальцев т;
/?,,,_. — число об/мин круга пальцев т—1.
Дезинтеграторы, работающие на силикальцитных заводах,
изготовленные по чертежам Опытного завода (рис. 224),
выпускают счликальцичные смеси высокого качества.
Длина пальцев первого (внутреннего) круга 90 мм, длина,
пальцев остальных кругов ПО мм. Диаметр пальцев 36 мм.
490
СЖатЬшBosdvx
i
*
Jl
'1000 и 1500 об/мин.
~t2
7
ИзвестЬ и песок
/
/
I
I 1500 об/мин.
1 Y/S/A
V//M
э
Готовая смесЬ
Рис. 224. Схема .нчниптратора Онытьоп) «n>.o;ui
Приводим диаметр кругов пальцев и число их в каждом круге.
Круг пллицек
I
11
11!
IV
V
VI
.4tf.iMVIi>.
400
'192
564
076
768
860
u if
Чт*ло м.1
10
20
28
32
32
36
9.3 Потребление дезинтегратором электроэнергии.
Чтобы определить потребляемую дезинтегратором энергию, были
выполнены следующие опыты. В опытном дезинтеграторе (Рис. 225)
предварительно обрабатывали взвешенный песок, загружаемый
равномерно. Расход энергии для его помола получали вычитанием из общего
количества израсходованной электроэнергии расхода энергии на
холостой ход. Помол производили с песками карьера завода «Кварц» и
карьера «Рахумяэ». Результаты приводятся в табл. 123.
491
MS
Рис.225. Схема опытного дезинтегратора
Из таблицы видно, что при обработке песка в дезинтеграторе расход
энергии, рассчитанной на весовую единицу песка, зависит от
количества песка, пропущенного в единицу времени. Степень нагрузки
электродвигателей только в одном случае превышала 100%. в большинстве она
была ниже 50%, поэтому изменение расхода энергии на помол 1 т песка
нельзя объяснить падением оборотов электродвигателей, возникающим
из-за их перегрузки.
Обозначим количество песка, обрабатываемого в дезинтеграторе
(тонн в час), G и количество энергии на помол 1 т этого песка К
Анализ данных, приведенных в табл. 123, показывает, что GhE
могут быть связаны следующим уравнением:
LnE=A+BG, (120)
где А и В—множители, зависящие от параметров дезинтегратора.
Последующий анализ показал, что значение множителя В
практически не зависит от числа оборотов, а множителя А резко меняется с
изменением числа оборотов электродвигателей. Вычисление множителей
методом наименьших квадратов дало средние значения В = — 0,0876
[201]. Средние значения множителя А получились равными при
оборотах корзин 1450 — 2,258, 950 — 1,388 и 750 — 0,775. Величины
расхода энергии, полученные вычислениями по формуле (120), с этими
множителями отличались в среднем лишь на 7,4% от фактически
наблюдавшихся расходов энергии. При этом принималось во внимание
абсолютное значение разницы. Если учесть знаки отклонений, то средние
арифметические составят всего лишь 0,1%. Последующие опыты и
прак-
40
К)
Таблица 1 23
Месторождение песка
' Количество I Количеств
! КОРЗИН Я.ЗиИГС1рЗ-|
| тора в минуту !
ТИННОГО Et
дезчнте гн»
тире, т'ччс
1450
Карьер завода «Кварц»
950
0,95
1,12
1,-12
1,9?
_ '42
То7*
2,28
3,20
7,52
17,1
Ргсюя энергии
на пимод I m
Песка, квт-ч
Степень нагрузки j
элекгро.твига re
лей при пимолс,
% I
Значение
множители к
в фирмуле il28
10,46
9,'J5
I0,i>9
9,29
7,5?
3,32
3,09
2.81
1,94
1,43
37
30
53
1.8
91
20
27
33
54
91
4.75
4,55
4,96
4,2',
3,4_3_
3.52
З/.'В
2,98
2,06
1,52
ft /О
4.6
4.3
5,9
6
А2.
4,4
5
5,3
5.6
6,3
Карьер «Рахумяэ»
750
1450
950
750
1,42
1,9
2.85
6 22
13,о8
I.''8
У.74
2/51
5, 7
«,76
195
3 0!
5,7
«
9.74
11,5
16.7
1,97
1,85
1.75
1,33
0,8
8,16
6.11
3,2!
2,21
l.fi
1.13
1,52
l.Ui
1.1
0,78
0.76
0,59
10
13
19
31
41
32
82
30
42
Ы)
102
20
29
30
36
38
45
3,35
3,11
2.97
2,26
1,36
3.72
2,79
3,42
2,35
1.7
1.2
2,58
1,97
1,87
1,33
1,29
1
! 4
! 4,3
5
5.6
5
З.и
4,6
JS5
5.3
5
5,3
1 4.5 '
i 4,7
4.6
. 4,2
4.4
! 4,1
493
тика показали, что эпергопотребность дезинтегратора может быть
выражена с достаточной точностью и без экспоненциальной функции.
9.4 Теоретическое определение расхода энергии на помол сыпучих
материалов в дезинтеграторе.
Вопрос определения расхода энергии был бы сравнительно прост,
если бы песчинки имели шарообразную форму, были упругими и
каждый раз попадали бы на точку совершенно гладкого и упругого пальца
в которых происходили бы упругие удары соответствующих
сферических поверхностей. После удара каждое зерно или его осколки должны
получить соответствующую кругу пальцев скорость и выйти из круга, а
затем с этой же скоростью вновь удариться о пальцы следующего
круга, вращающегося в противоположном направлении. В таком случае
расход энергии на помол сыпучего материала в дезинтеграторе легко
можно было вычислить по энергии удара (см. гл. IV), числу ударов,
скоростям и количеству материала.
На Рис. lib показаны поперечные сечения трех следующих друг за
другом пальцев одного крута. Легко видеть, что требуемый удар
сферических тел может происходить у каждого пальца только в одной точке
Л, вектор скорости которой равен v. Характер удара зерна о палец будет
более сложен, если зерно падает в точку В пальца, имеющего круглое
поперечное сечение. Если при таком ударе зерно останется целым, оно
получит вектор скорости V/ который не позволит ему выйти из данного
крута пальцев; если же зерно будет раздроблено, то только некоторые
его осколки смогут получить вектор скорости, позволяющий им выйти
из крута.
Если зерно попадает в точку С пальца, удаленную от центра, то
характер удара будет сложный. В этом случае, если зерно останется
целым, оно получит вектор скорости v2 и в этом направлении выйдет из
данного крута. В случае, если зерно будет раз-
Рис. 226. Три сечения пальцев одного круга. У среднего
сечения показаны возможные удары песчинок
494
дроблено, то только
единичные осколки получат такой
вектор скорости, который
вновь сможет их вернуть на-
j> зад внутрь крута пальцев. Зер-
' '* но. попавшее в точку В. не
пройдет этот крут пальцев
раньше, чем оно не столкнется
с какой-нибудь новой точкой
другого пальца того же или
предыдущего крута и не
получит нужный для вылета век-
Щ тоР скоР°сти- Поэтому на
проход через данный крут
с песчинки, попавшей в точку
В, потребуется затратить
больше энергии, чем
попавшей в точку А. Энергия,
затраченная на проход через круг
пальцев песчинки, попавшей в
точку С, будет меньше.
Сколько зерен песка отлетит от точки А (в сторону В или С),
зависит от скорости движения пальцев (числа оборотов корзин), их
диаметра, расстояния между ними, расстояния между кругами, формы
поперечного сечения пальцев и т. п. Имеет значение и количество песчинок,
находящихся одновременно в дезинтегра- торе, так как они,
сталкиваясь между собой, меняют направление своего движения. От истирания
пальцев непрерывно изменяется форма их поперечного сечения (Рис.
227 и 228). При износе поверхность пальцев в направлении движения
корзин становится плоской с острыми гранями. Песчинки, попавшие
ближе
Ч
Рис. 227. Износ обычных пальцев:
/—пальцы IV круга; 2- -то же И и Укрутов
Рис. 228. Схема износа }юлща
495
к точке А (Рис. 228), отлетают от нее без заметного смещения, а
столкнувшись с пальцем в точках Б иС, частично продвигаются, по
поверхности пальца, чем и вызывают его износ.
В результате исследований нами был разработан следующий метод
определения энергопотребности дезинтегратора При вычислении
расходуемой дезинтегратором энергии предполагалось,, что при каждом
прохождении зерна через крут пальцев тормозится скорость,
полученная зерном при проходе через предыдущий крут, и оно получает новый,
противоположный предыдущему направлению вектор скорости,
соответствующий данному кругу. При такой схеме движения энергия песка
расходуется на работу дезинтегратора для придания зернам
положительных и отрицательных ускорений каждым кругом. Соответственно
этому, если обозначить число кругов пальцев дезинтегратора буквой N,
каждая песчинка должна получить N— 1 раз торможение и N pas
скорость, соответствующую движению круга. Первый крут не тормозит, а
сообщает зернам скорость.
Энергия движущегося тела выражается формулой
W— тг'2 г= °' *'а (121)
2 ' и 2
Линейная скорость каждого круга пальцев равна
где D — днамсф соответствующего круга пальцев;
/г — число оборотов круга.
Общее количество энергии, необходимое дчя торможения и
ускорения песчинок, при одинаковом числе оборотов обеих корзин
выразится
w =- -,-?--я*- Ггd\ + 2d;+ 2d;+...+ й\Л
или
W= 2g (2 Д ^ + ^)'
При
im-N—l
2 2 DJ + Я^ = ГУк
it
формула (123) примет вид
w=9i*_u*& (123a>
2е *
(122>
(123>
(124>
496
Если число оборотов п\ одной корзины отличается от числа
2 2
оборотов /г2 другой, то пк Dk выразится
л\ D\ = 2 (rf ГУ + п[17 + п\ЕГ+...+ п)_, Пг_,) + п) IJN, (125)
где Dn—\ — днамеф предпоследнего круга;
«,-. 1 — число его оборотов;
Av — диаметр последнего круга;
tii - число его оборотов.
Если количество песка, обрабатываемого в дезинтеграторе,
принять в кг'сек равным G\ и диаметр А кругов пальцев в м,
число оборотов корзины пг — в сек. и g=9,81 м/сек2, то расход
энергии в I сек. выразится
Wa = °~f ifkffk [кгм/сек],
или
Wa = 0,736 G' г;г п\ &„ \кв,п] •
Если количество песка С принять в т/час и п — число
оборотов корзин в мин., получим
Wa = 0,381 ■ 10-" Сщ\ 1Ук [кет].
Тогда расход энергии в квг-ч/т материала £/ выразится
Е, = Wa = 0,381 ■ 10-« я8,, £?. . (126)
О k *
9.5 Формула потребления дезинтегратором электроэнергии.
На основании формулы (120) и измерений работы опытного
дезинтегратора нами составлена следующая формула потребления
дезинтегратором электроэнергии:
£,=,,.,44*. 10-н»\"-(а±!)'Л0\ (127>
где е—основание натуральных логарифмов.
По формуле (127) с достаточной точностью можно определять
энергопотребность дезинтефаторов, имеющих конструктивные размеры, мало
отличающиеся от размеров опытного дезинтефатора. При больших диаметрах
корзин и большем количестве оборотов энергопотребность, вьиисляемая по этой
формуле, полу-
497
чается значительно ниже фактической. Поэтому была составлгна
новая формула дчя более широкого применения.
Теоретическая энергопотребность дезинтегратора
определяется по формуле (126)
Et'= 0,381 • 10—«л* ГУк.
Допустим, что фактическую энергопотребность Е находим по
следующей зависимости:
E = kEt. (128)
В данном случае множитель k должен характеризовать
отличие фактических условий обработки песка в дезинтеграторе от
представленных выше. Можно полагать, что коэффициент к
зависит от скорости обработки материала в дезинтеграторе.
В табл. 12.3 были приведены значения k, вычисленные по данным
таблицы и формулам (127 и 128). Значения произведения к на
V Ci примерно постоянны. Надо полагать, что коэффициент А
зависит также от соотношения между теоретически
минимальным и действительным расстоянием между пальцами, при
котором песчинки могут проскочить через круг пальцев, не задевая
ни одного из них. Отсюда
k=f(P'P',G). (129)
Расстояние между патьцами Р,Р$ имеет различные значения
для каждого круга, поэтому практически для вычисления энерго-
иотребпостп дезинтегратора следует брать среднюю величину этих
значении. При рапном расстоянии между пальцами a+d на всех
кругах формула (12У) будет иметь вид
Определив значение Р\Р, но формуле (117) для парных
кругов пальце», по радиусам R\, R'>; R?., Ra, R3, Ri и т. д. находят
среднее значение Р\ РЕ.
Для дезинтегратора, у которого a+d изменяется, значение
(Р р\
У \ w. следует находить по формуле
(Р Р\ 1 j Р Ям Р Р... Р Р\ |
П формуле (130) римские цифры обозначают круги пальцев,
считая от центра дезинтегратора; N — последний круг. Отноше-
Р />'
пне ' 2 лля первого круга не вычисляют.
а 4 it
498
Формула энергопогребпости
E^k^'faK) .» п\1Ук. (131)
Ь \а-\ rf/rp О
По результатам измерений упергопотребпостн различных
дезинтеграторов среднее значение к; можно принять равным
А>, - М- Ю-«;.
При том формула -шергопотреп'.юеч* получит вид
£ = 1,4 • !0-« |/7 ^.Р ' «;^. (132>
Сели число обороти корзин равно, т. е. /7| = Mj = /?. ю
"* "к = "* '>* •
При этом Df находя! но формуле (124). Если же п\^-п>. то
п'к D., вычистим!' по формуле (125).
( ' Л.- определяют по формуле (130). G, как уже было
указано, означает количество материала в г'час, пропускаемого
через дезинтегратор. // — число оборот он корзин, мин., D —
диаметр корзин, м. Е получлот п к,тг-ч па тонну обработанною
материала.
9.6 Область применения формулы, определяющей потребление
дезинтегратором электроэнергии.
Формула (132) выведена по результатам опытов с небольшим
количеством дезинтеграторов различных конструкций и при малом
различии в количестве обрабатываемого материала (скорости дозировки).
Поэтому эта формула действительна при определенных условиях.
9.6.1 Область применения формулы в зависимости от количества
обрабатываемого в дезинтеграторе материала
Выше было показано, что максимальная пропускная способность дезинте-
фатора большая. Возникает вопрос, применима ли формула энергопотребно-
ста и при максимальной зафузке дезинтефатора, определяемой по формуле
(101). -Ясно, что в таком случае дезинтефатор должен иметь электродвигатели
достаточной мощности. Опыт работы со смесительными дезинтефаторами на
заводах «Силикат» и «Мяннику» в Таллине [37,216] и на заводе силикатного
кирпича в Горьком [381] подтвердил, что формула действительна с
достаточной для практических целей точностью и при обработке материала свыше 30
m/час, близком к
499
теоретически максимально возможному количеству для данных
размеров дезинтеграторов.
Опыты с лабораторным дезинтегратором показали, что при
дозировании смеси в количестве 0,1 т/час расхождение между вычисленной и
измеренной энергопотребностью не превышает 30%.
9.6.2 Область применения формулы в зависимости от изменения размеров
дезинтегратора
На Опытном заводе были сконструированы и испытаны различные
дезинтеграторы. Наружная корзина делалась диаметром от 22 до 180.сл/, диаметр
пальцев—от 6 до 80 мм, расстояние между ними б + d— от 17 до 250 мм. При
всех этих размерах расчеты потребляемой энергии по формуле (132) показали
результаты, совпадающие с фактическими расходами. Число оборотов
электродвигателей в минуту принималось от 400 до 10000. При числе оборотов
корзин свыше 4500 об/мин точность формулы снижается. Поэтому расчетные
границы применения формулы следует считать от 400 до 4500 об/мин.
Опыты также показали, что точность формулы снижается при слишком
большой разности между количеством оборотов нескольких корзин и
количеством нулевых оборотов одной корзины (дисмембратор). Пальцы
неподвижного и медленно вращающегося круга не выбрасывают зерна песка в сторону
вращающегося круга, и поэтому характер движения зерен не соответствует
условию вывода формулы. Последняя применима, если число оборотов одной
Рис 229 Расчетные параметры круга пальцев корзин при
треугольном поперечном сечении пальца:
R—радиус круга пальцев; а—расчетное расстояние между
пальцами; а— расчетный диаметр пальца
500
корзины не превышает число оборотов другой более чем в два раза.
Испытывавшиеся дезинтеграторы имели от четырех до восьми кругов
пальцев. Для дезинтеграторов, имеющих поперечное сечение пальцев
различной, не круглой формы, возможность применения формулы не
изучалась. Можно полагать, что формула действительна и при других
сечениях пальцев. В этом случае при вычислении расстояния PtP2
принимают за радиус пальца радиус круга, описанного вокруг поперечного
сечения пальца (Рис. 229).
9.6.3 Точность формулы определяющей энергопотребность дезинтегратора.
Для проверки точности формулы было произведено достаточно
большое количество измерений (табл. 124). Из таблицы видно, что
максимальное расхождение между измеренными и вычисленными
результатами составляет 22%, а среднее абсолютных значений отклонений —
13%. Следовательно, формулу энергопотребности дезинтегратора
практически можно считать достаточно точной.
eessssSs
Рис. 230. Схема ашцсваго
дезинтегратора с брусковыми папырии:
ттгслиельная течка сиетелт корзин; 2
спицы; Ъ колы{а;4—пачыяы;5
крепительные болты ncmMfee; 6 дпинарабочеи части
палыуев
9.7. Расход энергии при холостом ходе
дезинтегратора. К.П Д.
дезинтегратора.
Энергопотребность дезинтегратора
при холостом ходе зависит от
конструкции дезинтегратора и количества
оборотов корзин. Чем больше оборотов
имеет корзина, тем большее
сопротивление воздуха она испытывает, тем
выше расход энергии на холостой ход и
тем ниже коэффициент полезного
действия. Сопротивление воздуха
возрастает с увеличением диаметров круга и
пальцев. Оно зависит и от конструкции
корзин. Если пальцы закреплены на
дисках из листовой стали толщиной 10
— 20 мм, тогда сопротивление воздуха
относительно небольшое; если же
пальцы закреплены к спицам, это вызывает
рост сопротивления воздуха. Схема
такого дезинтегратора приведена на рис,
230.
501
m
j Ю
t-. en **. ю
со Ю »0
- - ■ • e.»
5 s p.E
oo
Oi
CN
T)
T
1.18
1
]
-15
1.33
-
1.25
1
<N
t~
1,17
CD
Zt
CN
CN
«0
CO
ю
1
CM
CN
Cft
7
И;Чл
Hi
liO тг OO b- —;
Сч* —" CO O: to"
—; ОС ~-<
CN —Г -^
—Г r-T
со — *-•
*5 „ Ef
* «I
tj та t-^
ш w v
-
со со го
О- О
CD <b
J3 С
CL С
К а:
к to
П
ю
ев
HCKO
to
4
CL
J3 —
C- =
t:
^
Ю 1С 1/3 Ю
*-: cr — ~
CO О О tr* '.C 'vC
о
Ч С
to
Ы
О
с
Jo
w
4
to .
Ы
о ■
с .
4
Расход энергии на холостой ход зависит также от конструкции
подшипников и от соединения валов с электродвигателями. Клиновое ременное
соединение значительно снижает коэффициент полезного действия дезинте-
502
гратора. Как видно из табл. 124, энергопотребность брутто значительно
больше энергопотребности нетто, т. е. количества энергии, расходуемой на
обработку материалов.
У дезинтегратора D — Ют отношение расхода энергии брутто к
нетто составляет 1,35, что дает коэффициент полезного действия ~
0,75.
Энергопотребность холостого хода значительно снижает
коэффициент полезного действия дезинтегратора. Поэтому следует стремиться
проектировать дезинтеграторы, рассчитанные на полную нагрузку. Для
определения энергопотребности брутто рекомендуется на основе
опытных данных вычисленную по формуле (132) мощность
электродвигателей (нетто) (см. табл. 124) увеличить на множитель 1,3.
Формула .энергопотребности дезинтегратора примет
окончательный вид
Я,рутто = Е ■ 1,3 = 1,8 ■ 10-':, /7р, /j1 ) . ' п\ 1Ук. (133)
| Ч a -f- d Ар G
Множитель 1,3 действителен для конструкции дезинтегратора
Опытного завода. Для дезинтеграторов с колесными корзинами и
клиновой передачей значение множителя следует определить опытным
путем.
9.8 Распределение расхода энергии между корзинами дезинтегратора.
Измерения энергопотребности дезинтегратора показали, что расход
энергии, вычисляемый по формуле (133). распределяется между
электродвигателями корзин при равном количестве оборотов
соответственно следующему отношению:
И™ _^ + ^.+//4-...+ /Л--1 (134>
\\\ -/>;+/7+d;+... + />;._,+ д/
где We„— мощность электродвигателя внутренней корзины;
w„—мощность электродвигателя наружной корзины; D,, D3,..., Dh_,—диаметры
кругов пальцев внутренней корзины; D2, О*..., Д,_3 DN— диаметры кругов
пальцев наружной
корзины. При различном количестве оборотов
корзин формула (134) заменяется следующей формулой:
503
U" rt3D5 + /r/7-f/fZ?-f/f/7-f-- .+ л*0' . (135)
где И/ — количество оборотов внутренней корзины:
п2 — количество оборотов наружной корзины.
9.9. Эффект помола материала в дезинтеграторе.
Эффектом помола дезинтегратора мы называем прирост удельной
поверхности, получаемый материалом при обработке в дезинтеграторе.
Если удельная поверхность размалываемого материала составляла до
дезинтегрирования е(рм~/г и после пропуска еь смг/г. то эффект помола
Ае выразится
Ае = еь—еа
Производственная практика и данные исследований показали, что
эффект помола дезинтегратора при обработке одного и того же
материала пропорционален расходуемой энергии нетто дезинтегратором.
Следовательно,
\е=сЕ=с- 1,4- Ю-6-1/7Л ЯЛ . ' п*П *136)
V Ктт&и g * *'
где с—множитель, зависящий главным образом от свойств
обрабатываемого материала;
Е — энергопотребность нетто, определяемая по формуле (132).
Эффект помола зависит от технологических параметров дезинтегратора —
размеров и расположения пальцев, диаметра кругов пальцев, числа
оборотов корзин, а также от количества G обрабатываемого материала
Практически эффект помола дезинтегратора легко регулируется
увеличением или уменьшением числа оборотов корзин. В формуле (132) это
число является множителем во второй степени. Поэтому небольшое
изменение числа оборотов вызывает значительное изменение
энергопотребности и, соответственно, повышает эффект помола
Если формулу (136) применить на практике, то с увеличением числа
оборотов п корзин или среднего диаметра 0/ кругов пальцев и
снижением расстояния а + d между пальцами или с увеличением значений
PjPJ зависимых от радиусов кругов и диаметра пальцев, можно
получить в дезинтеграторе очень большую тонкость помола, тем более, что
материал проходит через дезинтегратор во взвешенном состоянии,
поэтому вероятность слипания мельчайших частиц значительно меньше,
чем, например, при помоле в шаровой мельнице.
Зерна песка в дезинтеграторе подвергаются ударам большой
мощности, и это дает основание полагать, что размольный
504
эффект специального дезинтегратора тонкого помола может быть
очень велик. Мощность удара зависит главным образом от его
скорости, и поэтому при конструировании дезинтеграторов большого
размольного эффекта следует обратить особое внимание на увеличение
множителя п2/,!)2/,
Основываясь на формуле (132), теоретически повысить размольный
эффект дезинтегратора можно в любой мере, однако существует
определенный предел. Известно, что чем выше дисперсность материала, тем
значительнее энергорасход на помол и тем больше должна быть
скорость удара. Ребиндер называет это явление масштабным фактором.
Начиная с известной тонкости помола, очень трудно осуществить
дальнейшее механическое измельчение частиц. При выводе формулы (132)
не принимался в расчет воздух, находящийся в дезинтеграторе.
Имелось в виду, что зерно песка движется между рядами пальцев, не
встречая сопротивления воздуха, и что скорость зерна при соприкосновении
со следующим кругом пальцев имеет ту же величину, какую она имела
при получении удара от предыдущего круга. Э о предположение было
бы правильным, если бы корзины вращались в пространстве с.
разреженным воздухом и зерна размалываемого материала были бы
достаточной крупности, а их скорость не особенно велика. При работе в
воздушном пространстве движение зерен иное. Движущемуся телу воздух
оказывает сопротивление, величина которого зависит от скорости
движения и размера, формы и характера поверхности тела При большой
скорости движения очень маленьких частиц слой воздуха в несколько
сантиметров может во много раз снизить скорость движения. В гл. IV
приводилось теоретическое соображение о минимальной линейной
скорости зерна песка, требуемой для его дробления и составляющей 23
м/сек. Весьма вероятно, что зерна песка определенной тонкости,
выброшенные с большой скоростью центробежными силами с круга
пальцев в междупальцевом воздушном пространстве значительно
уменьшают свою скорость, и поэтому при столкновении со следующим
кругом энергия их удара ослабевает.
Чтобы выяснить, насколько увеличивается эффект помола
дезинтегратора в разреженном пространстве, был сконструирован
лабораторный вакуумный дезинтегратор (Рис. 231), работающий с большим
количеством оборотов. Корзины такого дезинтегратора рассчитаны на
тонкий помол, вращаются в стальном цилиндре, в герметически
закрытом пространстве, соединенном с вакуумным насосом. Загрузочный
бак, из которого поступает материал, а также бак для материала,
обработанного в дезинтеграторе, также закрываются герметически. В табл.
125 даны результаты испытаний дезинтегратора. При вращении корзин
давление воздуха составляло 100 мм рт. ст. Малая мощность насоса не
позволила создать больший вакуум.
505
Рис. 231. Общий вид лабораторного вакуумного дезинтегратора:
I загрузочный бек; 2- -ручнш секторныйСюзатор;Ъ бак Аля материала, обработанною в оезннтсраторе; 4
-еакхлямыйнасос; 5- коробю!скоростей; ъ-элеюпродвигстши; 7 -герметическизакрытийстсаьнойщ!-
линдр, вкоторащетановяены корзины
Из табл. 125 видно, что при относительно малых и средних
скоростях корзин при обычном давлении воздуха эффект помола примерно
на 10% меньше, чем в среде разреженного воздуха: при больших же
скоростях наоборот. Такой результат можно объяснить тем, что при
меньших скоростях и дисперсностях материала влияние сопротивления
воздуха на скорость удара меньше, удары же зерен друг о друга в связи
с воздушными вихрями увеличивают поверхность материала При
больших скоростях, где дисперсность материала становится высокой
после прохождения первых кругов пальцев, сопротивление воздуха,
тормозящее скорость движения частиц, и связанное с этим уменьшение
эффекта помола становится рельефнее. Из табл. 125 также видно, что
эффект помола у цементного клинкера и песка почти равный, лишь при
средних скоростях корзин он в первом случае немного выше. При
помоле нетвердых материалов, например извести, сланца и сланцевой
золы, размольный эффект в 10 раз выше, чем у песка карьера завода
«Кварц».
Опыт показал, что можно сконструировать дезинтегратор, эффект
помола которого при обработке песка и цементного клинкера будет не
меньше, чем в шаровой мельнице и других агрегатах. При вторичной
обработке эффект помота снижаемся. Если при первой обработке в
дезинтеграторе при большом числе
Количеств» оборот- в корзины
а минуту
Л tn ей каст скорость
большого кр\'э пальиек,
м 'сек
ЙНуТреШГУЙ
4 300
4 300
4 300
4300
6 700
6 700
6 700
6 700__
J 0 750
10 750
10 750
10 750
10 750
10 750
наружной
шитррн ей
КОП^-'НЫ
4 300
4 300
4 300
4 300
6 920
6 920
6 920
6 920
44.7
41,7
44,7
44,7
69,7
69,7
69,7
69,7
наружной
корчины
Расход
энергии не'^о на
дез 'ктсгри-
рона -ие,
квт-ч т
49,5
519,5
49,5
49,5
79.6
79.6
79,6
79,6
6 920
6 920
6 920
6 920
6920
6 920
111,9
111.9
111,9
111,9
111,9
111.9
79,6
79,6
79,6
79.6
79,6
79,6
Таблиц а 125 е>
Прирост удельной
нов pi, ости
с»-1г
1650
1470
1490
1558
Наименование
обработанного Д1атер»ала
I Вращение
j тегратирэ
ft пространств»
5,91
6,55
7,09
8,56
Песок карьера завода Обычном
«Кварц»
То же
Цементный клинкер
завода «Пунане Кукла»
То же
2 380
2 070
2555
2 325
3,01
4,04
3,59
4,9
Песок карьера завода
«Кварц»
То же
Цементный клинкер
завода «Пунане Кунда»
То же
2 660
3 090
2 524
2 780
690
4,48
2.97
6
1,25
565
2,51
1,03
Песок карьера завода
«Кварц»
То же
Цементный клинкер
завода «Пунане Кунда»
То же
Молотый в
дезинтеграторе песок с удельной
поверхностью 3190 сд<г/з
То же с удельной
поверхностью 3880 сиЦг
Разреженном
Обычном
Разреженном
| Обычном
I
' Разреженном
Обычном
I Разреженном
Обычном
I Разреженном
■ Обычном
. Разреженном
507
оборотов корзин в среде разреженного воздуха прирост удельной
поверхности составил 3090 см~/г, то при втором пропуске прирост
оказался только 690 см2/г, а при третьем — 565 см2/г.
9.10 Зависимость удельной производительности дезинтегратора от
размалываемости материала.
Если разделить прирост удельной поверхности на израсходованное
количество электроэнергии при помоле, получим удельную
производительность дезинтегратора
f. = о,!д;. (,37>
где Fe—удельная производительность, лГ/вт-ч; Ае — прирост удельной
поверхности, сл//г; Е—расход энергии на дезинтегрирование, квт-ч/т.
Опыты показали, что при помоле песка карьера завода «Кварц» удельная
производительность составляла в среднем 4,5 м/вт-ч. Последующие
исследования и производственная практика установили примерно такие же
результаты. Поданным табл. 124 и 125, средняя величина удельной
производительности имеет примерно такое же значение. Эти результаты
доказывают действительность гипотезы Риттингера [407] для помола
материала в дезинтеграторе, которую можно вкратце сформулировать:
«работа, производимая при дроблении, пропорциональна поверхности,
обнаженной в процессе этой операции», или
F*=f(V-
где г— размалываемость материала, зависящая от твердости, вязкости
материала и т. п.
Как видно из табл. 125. удельная производительность
лабораторного дезинтегратора при однократной обработке песка карьера завода
«Кварц» в среде разреженного воздуха составляет в среднем 5,02 м2/вт-
ч и в воздухе обычного давления — 3,81 м/вт-ч. Разница составляет
около 23%. При дезинтегрировании цементного клинкера
соответствующие цифры составляют 6,49 и 4,55, и разница около 30%. Средняя
удельная производительность дезинтегратора при помоле цементного
клинкера примерно на 25% выше, чем при помоле песка.
Имеются данные о величине удельной производительности
шаровой мельницы при помоле кварцевого песка [408]. В мельнице
размером 18x18" (45,7X45,7 см) со стальными шарами диаметром 25 мм,
общим весом 112 кг потребовался расход энергии 90 — 103 кгм на 1 м
новой поверхности песка, т. е. 3.6 — 4.1 м/вт-ч. Этот расход энергии
приблизительно равен расходу энергии на помол в дезинтеграторе.
508
Помол в лабораторной
шаровой мельнице песка
карьера завода «Кварц» установил
следующие данные
энергопотребности для мельницы
диаметром и длиной по 500 мм
(табл. 126). Стальные шары в
количестве 60 шт. имели
диаметр 43 — 58 мм и суммарный
вес 30 кг, число оборотов 52
об/мин. В мельницу помещали
15 кг песка. Через
соответствующие промежутки времени
вращения барабана брали
пробу песка в количестве 150 —
250 г для определения
удельной поверхности.
Энергорасход при работе и при холостом
в ходе мельницы находили по
количеству оборотов якоря
электросчетчика с точностью,
допускающей возможную
ошибку не свыше 2%. Расход
энергии брутто — это расход
§ на вращение барабана вместе с
песком, а расход нетто — это
расход энергии на вращение
барабана только с шарами,
равный ~ 360 в/и.
Данные табл. 125 и 126 по-
~ казывают, что удельная произ-
"гз водительность лабораторной
шаровой мельницы в 5 — 10
раз меньше, чем лабораторного
дезинтегратора. По
литературным данным [203], расход
энергии на помол песка в
трубчатой и шаровой мельницах
составляет около 60 квт-ч/т.
На заводе «Пунане Кунда»
(ЭССР) он равен около 160
квт-ч/т. Разма-
Таблица 127
Л.икель: ость
г.имил,-, м т.
Прирост удельной
rui epxnot г и, см-!г
Знергопо"1 ревность,
кет
Удельная
ПРОИЗ О.ШТгЛЫЮСТЬ.
Лг/вЛ!-|(
97/
2/./
10/
23
10 Я/
2.9/
10,5
2.0
(53-i/
273/
10/
181
10,3/
3,8/
10,3
3,2/
15
1355/
953/
59Э
10/
10,3/
10,5
30
3783/
17? 2/
10/
1371
10,3/
3,8/
10,5
3,5/
3,9
Сред !ий прирост
уд*.-ль ой ricntcxf игтн
в минуту, C.W-' гл««
2,7/
3
3.1
%
97/
26/
23
! Ь7/
55/
3G
90/
64/
39
Ь'б/
59/
46
60
6091/
3071/
10/
1998
10,3/
10,5
3,0/
3,0/
2,9
Средние данные
Средние данные,
исключая пдпоми- j
путный помол , . I
3,24.
2,9?/
3,06
3,3/
3,3/
3,3
101/
51/
33
ЮР/
35
111/
57/
3,S
Примечание. Первые цифры означают данные помола в вибромельннце при загрузке материала в количестве 50 кг,
шторые цифры — при загрузке J 00 «г и третьи — 150 кг. g
40
510
лываемость природных песков различна и поэтому сравнение удельной
производительности различных помольных агрегатов должно
проводиться только по результатам помола одного и того же песка.
Нами определялась удельная производительность вибромельницы
5-М-200-С-1,5 при помоле песка карьера завода «Кварц». Оказалось,
что расход энергии вибромельницы при работе без песка, только с
шарами, значительно больше, чем при помоле с песком. Это и попятно,
так как при работе мельницы без песка в ней мелются находящиеся в
корпусе трудно мелющиеся стальные шары. Поскольку
энергопотребность вибромельницы нетто больше энергопотребности брутто, при
вычислении удельной производительности в расчет принимался расход
брутто. В мельницу помещали различные количества песка (50, 100 и
150 кг) при различной продолжительности помола. Результаты
приведены в табл. 127.
Как видно из табл. 127, удельная производительность
вибромельницы имеет примерно постоянное среднее значение 3,3 м/вт-ч, если
исключить из расчета данные одноминутного помола, в которых
возможна относительно крупная ошибка. Следовательно, удельная
производительность дезинтегратора (4,5 j^/вт-ч) выше удельной
производительности вибромельницы на 36%.
Для определения размалываемое™ цементного клинкера помол
производили в специальной установке, в которой I м новой
поверхности был получен за счет затраты 25 — 40 кгм работы [384] или
удельной производительности 9 — 14 лг1вт-ч, что несколько больше
удельной производительности дезинтегратора тонкого помола, которая
составила 7,09 лГ/вт-ч (табл. 125). При помоле цементного клинкера
удельная производительность зависит от сорта клинкера [385, 386],
поэтому нельзя сделать на основании приведенных данных заключение
об эффективности помольного механизма.
Примем за коэффициент размалываемости материала в
дезинтеграторе отношение
.И = Л (138)
4,5'
гдеМ— коэффициент размалываемости материала;
Fe—удельная производительность дезинтегратора при помоле данного
материала,м/вт-ч. Дезинтегратор, применявшийся при исследованиях
качества песков, приведенных в приложении, давал прирост удельной
поверхности у песка карьера завода «Кварц» в среднем 300 см/г.
Отсюда получаем отношение между приростом удельной поверхности
при помоле в этом дезинтеграторе и коэффициентом размалываемости
песка (табл. 128).
511
Таблица 128
Прирост у ie м. 'ой
по»ерхлостн. см"1г
Коэффициент разы;)
jibiiiatMucin
Грелни ■
качеств.
his леке
Балл
качеств
200
2оо-:so:t
зоо- • ico
400-.Г>01)
500—7U0
700
: 0,66
0.6!) - 1
1.00—1,33
| l,; 3-1,6?
1,67-2.33
1 2,33
9S
M
07
78
62
Г •)
10
10
У
7
5
3
Примечание. Данные средних индексов качества в процентах и балл качества см. гл Д табл. 18.
В литературе приводятся значения коэффициента размалываемости
для природного песка в пределах 0,5 — 4, цементного клинкера в
пределах 1,2 — 5 и для сланца и сланцевой золы выше 10.
Можно полагать, что удельная производительность дезинтегратора
выше, чем у шаровой и вибромельницы. При холостом ходе
производственного дезинтегратора расходуется энергия на преодоление
сопротивления воздуха и трение подшипников меньше, чем в шаровой и
вибромельнице.
В шаровой мельнице расход энергии на работу и холостой ход
пропорционален весу размалываемого материала и весу шаров и корпуса,
вес же размалываемого материала по сравнению с весом корпуса и
мелющих тел мал. Такое же положение и у вибромельницы, в которой
размалываемый материал весом всего около 10% от веса корпуса и
шаров вибрирует вместе с ними.
Большая удельная производительность дезинтегратора в сравнении
с шаровой и вибромельницей достигается сильными ударами пальцев
корзин о зерна материала. При помоле силой удара относительно
хрупких материалов, например кварцевого песка и цемента,
энергопотребность агрегата значительно меньше, чем при помоле их силой трения. В
литературе приводятся данные по этому вопросу [387, 388]. В
последнее время шаровые мельницы, размалывающие цементный клинкер,
вытесняются мельницами ударного действия [389,390].
Исследования Таллинского политехнического института [391]
показали, что удельная производительность дезинтегратора зависит и от
твердости пальцев. Ударами пальцев из твердых сплавов и белого
чугуна при их скорости 97 м/сек был получен на 25% больший прирост
удельной поверхности, чем ударами пальцев из стали марки Ст. 3.
Практика Опытного завода подтверждает, что многократное
дезинтегрирование песка снижает удельную производительность установки. В
табл. 129 приво-
512
Таблица 129
Песок обоаЛо-
~erp.uope,
G
(природный
песок)
1
2
Л
4
С
Улельмяй
ittpx
.ость (
с.ы'1г
100
3?9
81)9
1101)
1324
1ЫМ
поиски,
1
1 Удельнля поверх-
1 ность фракции
j 0,1
1
,
i
1
-
мм, см'-(г
500
16?0
1670
Ki.-iO
1 645
17 75
Удельная про-
изколнгель-
Hccib де tun-
Teipaiopa,
Afiliim-4
—
4.5
2,9
3
2,8
2,8
Улельчый вес
геска.
г/см*
2,05
2,619
2,6)7
2,6-15
2 044
2.641
дятся данные по многократной обработке песка в дезинтеграторе.
Из табл. 129 видно, что удельная производительность
дезинтегратора наибольшая при первой обработке песка. Затем она снижается почти
вдвое и остается постоянной при последующих обработках. Почти
равный прирост удельной поверхности при повторном дезинтегрировании
виден и по данным табл. 125. Удельная поверхность наименьших
(диаметром <0.1 мм) частиц песка при всех помолах оказалась практически
равной, что указывает на образование новых поверхностей при
повторных обработках песка за счет размельчения крупных частиц.
Непрерывное уменьшение удельного веса песка при его повторных
обработках в дезинтеграторе указывает на увеличение активизированного слоя
поверхности зерен при каждой последующей обработке {Рис. 232).
<е г.еье
г.ечо
то
те
500 W00
УоелЬняк поверхность песка, см'/г
Рис. 232. Изменение удельного веса песка, молотого в дезинтеграторе: 1 - оошщттъттяюл; 2
многокрсттыйпсмол
Как видно из Рис. 232, удельный вес песка при многократном
помоле снижается примерно вдвое и более, чем у песка, молотого один раз
до той же удельной поверхности. Это соответствует
513
if
>
г ^
^^""
~-~
1
SCO WOO 1500 . 2000
УделЬная побег?-toemb песка, сме/г
Рис. 233. Зависимость содержания железа в молотом песке от удельной поверхности песка-
1 -однократныйпомол;2 многократный номол
процессу помола, происходящему в дезинтеграторе. При многократном
помоле зерно получает от пальцев дезинтегратора большее количество
ударов, чем при однократном помоле песка до той же удельной
поверхности в дезинтеграторе с корзинами, вращающимися с большими
скоростями.
Более слабые импульсы ударов при многократном помоле
производят меньшие разрушения зерна, но в большей мере активизируют
поверхностный слой, что отражается и на уменьшении удельного веса.
Gotte [386] указывает на активизацию песка при помоле. На Рис.
233 показано содержание железа в молотом песке при одно- и
многократном дезинтегрировании до одной и той же удельной поверхности.
Из Рис. 233 видно, что при одной и той же удельной поверхности песка
содержание железа при многократном измельчении значительно
больше, чем при однократном. В первом случае отдельное зерно ударяется
большее число раз о пальцы, что вызывает их больший износ. В
дальнейшем размольной мощностью дезинтегратора будем называть
прирост удельной поверхности (слг/г) при обработке материала с
коэффициентом размалываемости, равным 1.
Получение материала большой дисперсности при многократной
обработке в дезинтеграторе небольшой размольной мощности менее
экономично, чем при обработке в дезинтеграторе большей размольной
мощности. Так как у дезинтегратора каждый ряд пальцев можно
рассматривать как самостоятельный
514
помольный агрегат, то нецелесообразно конструировать
дезинтеграторы со слишком большим количеством рядов пальцев. Хотя в силикаль-
цитном производстве получение требуемой дисперсности небольшим
числом мощных ударов экономичнее, но и слишком малое количество
рядов пальцев тоже нецелесообразно, так как уменьшается объем
активизированного слоя поверхности.
В дезинтеграторе с большим количеством рядов пальцев и большим
числом противоположных движений сырьевые материалы лучше
гомогенизируются. Опыт показал, что в дезинтеграторе с шестью рядами
пальцев все процессы, необходимые для приготовления силикальцит-
ных смесей, происходят в достаточном объеме. Дисперсность,
требуемую для изготовления изделий высокой прочности, следует получать
не повышением числа рядов пальцев, а увеличением диаметра рядов и
числа оборотов корзин.
На Рис. 234 показан
гранулометрический состав песков,
указанных в табл. 129. Из Рис. 234
видно, что в
гранулометрическом составе этих песков равной
удельной поверхности имеются
большие различия.
Многократная обработка
материала через обычный
дезинтегратор по своему характеру
соответствует дезинтегрированию
с большим количеством рядов
пальцев и малым количеством
оборотов корзин.
Выбирая соответствующую
конструкцию дезинтегратора,
можно после помола получать
материал необходимого
гранулометрического состава.
Исследований в этой области
произведено мало, поэтому еще
нельзя указать направлений
1 ранулометрическии состав J r
песков, многократно дезштегрированньк практического использования
(пунктир) и однократно дезинтегрирован- этих результатов для ^улучшения
ных (сплошная линия) до равной удель- уплотняемости смесей,
ной поверхности: :
/, 2,3,4,5 означает, сколько раз обработан i iccok (cm.
табл. 129)
515
9.11 Длительность пребывания зерен песка в дезинтеграторе.
Из Рис. 223 видно, что максимальная длина пути зерна между
двумя кругами пальцев KL2 равняется
Л'/.., = К/?;- (R-rf .
Промышленный дезинтегратор Опытного завода имеет значения Rj
= 20 см, Я2=24,6смиг=1,Ъ см. Подставляя их в формулу, находим
KL* =16,55 см~ 17 см.
По двум последним кругам пальцев R5 = 38,4 см, Rg = 43 см,
KL2V = 22.57 см-23 см.
В шестикруговом дезинтеграторе зерно пять раз проходит путь
между двумя следующими один за другим кругами пальцев. Средняя
длина этого пути равна 20 см, а суммарная длина всего пути — 100 см.
Если принять среднюю скорость движения пальцев 70 м/сек, то зерно
будет находиться в дезинтеграторе 77о сек. Следовательно, можно
полагать, что в промышленном дезинтеграторе зерна находятся не дольше
V5o - '/юо сек. Удары пальцами следуют друг за другом через
промежутки времени
'/ '/
/250" '500
Как мы видели, отдельные зерна и их осколки после ударов о
пальцы могут отскакивать назад, в пространство между кругами.
Некоторое количество осколков проскакивает через следующий
круг пальцев, не получив удара. Поэтому имеются зерна, находящиеся
в дезинтеграторе дольше вычисленного времени, и зерна, проходящие
все крути значительно быстрее.
При совместной обработке в дезинтеграторе песка и извести путь
частиц последней должен быть примерно таким же.
Частицы извести, сталкиваясь на своем пути с зернами песка,
плотно прилипают к ним. Этому помогают поверхностные силы частиц
песка и извести, стремящихся соединиться между собой (см. гл. IV).
Вода, подаваемая в дезинтегратор, способствует, в свою очередь,
образованию в дезинтеграторе хорошо гомогенизированных смесей.
516
9.12 Примеры вычисления размеров дезинтегратора.
9.12.1 Дезинтеграторы для приготовления силикатных и цементно-
песчаных смесей.
Производственная практика и данные исследований показали, что с
пропуском через дезинтегратор смесей извести и песка или цемента и
песка в зависимости от содержания глины получается достаточный
эффект гомогенизации в тех случаях, когда дезинтегратор работает с
размольной мощностью 25 — 50 елг/г. В этом случае дезинтеграторы-
смесители целесообразно делать с четырьмя кругами пальцев.
Допустим, что нам необходимо определить конструктивные
размеры и энергопотребность смесительного дезинтегратора с размольной
мощностью 25 ел/?/г и с пропускной мощностью 30 т/час при диаметре
первого круга пальцев Д = 500 мм и диаметре пальцев 35 мм.
Допустим, что кольца ограждения, препятствующего выбрасыванию песка из
промежутков между кругами, имеют ширину 50 мм, а зазор между
кольцами — 5 мм. Таким образом, расстояние между центрами рядов
пальцев получается 50 + 5 = 55 мм.
Соответственно этому диаметры рядов пальцев и радиусы будут
иметь размеры
D, = 500 мм, /?i = 250 мм
Do = 6i0 „ tf2 = 305 „
D, = 720 ., /?3 = 360 „
/)4 = 830 „ /?4 = 415 „
Пренебрегая величиной песчинки р= 0 и принимая
количестве оборою» обеих корзин равным ni = n2, находим
максимальные расстояния между пальцами для трех следующих друг за
другом рядов пальцев по формуле (119)
■_» 0 5 !.7.г)
Р Р. = , —
' V ЖЪ* ■ С2->+ I.bV _
2."> 4 1.75 ',
1 -f о- = 15.1 см.
■] —
Аналогично определяем
PtPM= 16,2 см и ^,^,11= 17>3 см-
Отсюда
1 «Г|ЧМ. j
Расстояние между пальцами (а + d) следует принять меньшее, чем
найденные теоретические максимальные расстояния. Пусть оно будет в
пределах между 10 и 12 см—такое, при котором число пальцев в
круге дало бы целое число.
Величину D2/, находим по формуле (124)
517
ГУ —
"'к
= 2 [50a + 612-f 7Щ -f 832 = 29690сж2:=2,969л*г.
Дезинтегратор размольной мощностью 25 см2/г расходует
электроэнергию (квт-ч/т) на пропуск 1 т материала по формуле
(137)
£ = 0,1 - Д|'=г2Д - 0,1= 0,55 квт-ч/т.
По формуле (132)
£=1,4. 10- l/j^M""."7!,.^
находим количество оборотов корзин п
0,55 = 1,« • 10-,! I Ж . J. . 2.939 л2 ;
п2 = 6Г0 000; /г = 750 об/мин.
Энергопстребность дезинтегратора нетто составит 0,55 •30 =
= 16,5 кет.
По формуле (133) расход энергии брутто определится
£ брутто = 1,3 • 16,5 :=t: 22 КвГП.
По формуле (134) он распределяется между корзинами
следующим образом:
FMi _ *п(1 + fi,os + 72 г _ ',405 — о 625
U н ~ 500г -f 610s + ТЯ>- + S3C* "~ 18294 '
и Wm -f Wn = 22 к em.
Следовательно, мощность электродвигателя внутренней
корзины должна быть не менее 8,5 кет и наружной — не менее
13,5 кет.
периметр первого круга пальцев равен я -50= 157 см; при
расстоянии между центрами 10—12 см на нем разместится 15
пальцев, или к =15.
По формуле (102) находим ориентировочную длину пальца
на первом круге
b = - V •
71(12ПК
Предположим, что объемный вес материала в сыпучем виде
равеи 1,5 г/ж3.
518
!огда
V = ,3° = 20м*'час; a + d= — =0,104 м; а = 0.069 м
!,5 15
й = — 0,105 w = 10,5 см .
3.1ч • 0,0i)lj2 ■ КЛ) ■ 15
Практически для таких дезинтефаторов размер пальцев
принимается длиной до 10 см.
Действительная производительность рассмотренного
дезинтегратора значительно выше; она доходит до 50 т/час, но при этом корзины
следует снабдить более мощными электродвигателями.
9.12.2 Дезинтеграторы для приготовления силикальцитных смесей.
На Рис. 224 и на стр. 490 приведены диаметры кругов пальцев и их
количество в каждом круге промышленного дезинтегратора,
работающего на Опытном заводе и заводе «Мяннику». Обе корзины, в которых
приготовляются смеси для ячеистого силикальцита, вращаются со
скоростью 1500 об/мин. Обрабатывая смеси для вибрируемых и
прессуемых изделий, внутренняя корзина вращается со скоростью 1500, а
наружная 1000 об/мин.
Произведем расчет энергопотребности такого дезинтегратора.
Пренебрегая и здесь диаметром зерна песка, при вращении обеих корзин со
скоростью 1500 об/мин находим по формуле (119) значение
п п' 2 21,<i 1.R Г , . 2D f 1,8-1
р, Р-л = И 4 .I. = 16,2 см.
1 -1АМ- -.20 f 1,8)= L J
Аналогично J\ P'tV --= 17,4 си; P, /%,= 18,7 см; Pi Pu"lv = 19.6 см
и P,/\v =20.8 см. Отсюда Pt P.;r/,= 18,5 см. По формуле (124)
определяем
Г)\— 2 [40--Ь 49,2й -f 58,4- -f G7.03-f 76,8а] -f_ 8tia = 43196 r.« *
или Z^ = 4,3196 л-.
Среднее значение (a + d) находим по данным, приведенным
па стр. 497, Оно равно 7,18 см.
По формуле (132) при G = 5 т/час энергопотребность
выразится
Е— 1.4 - 10-0"|/1МТГ • 4,32 ■ 1,5-' • 10,!.
) 7,18 5
Е ~ 9,8 квт-Ч:П1.
519
Определим по формуле (137), сколько такой дезинтегратор дает
прироста удельной поверхности песка завода «Кварц» с
коэффициентом размалываемости, равным 1:
Де=EFe • 10 = 9.8 • 4,5 - ! О ~ 440 Ы/Г
Энергопотребность дезинтегратора составит: нетто 9.8-5 ~ 50 кет
брутто 50-1,3-65 кет.
Фактически применяются электродвигатели мощностью для
внутренней корзины дезинтегратора 28 и наружной—40 кет
9.13 Данные по истиранию частей дезинтегратора,
соприкасающихся с песком.
Во время работы дезинтегратора происходит быстрый износ
пальцев. Хотя расход металла в дезинтеграторе на помол единицы
поверхности материала не выше, чем в других агрегатах, износ металла в
дезинтеграторе принципиально отличается от износа в других агрегатах.
Детали, пальцы и кольца кругов дезинтегратора, истираемые в работе,
являются конструктивными частями, поэтому их износ возможен
только в пределах запаса прочности конструкции. Если их размеры
уменьшаются на величину большую, чем допускает запас прочности,
дальнейшая работа агрегата ведет к аварии. Иное положение, например, у
шаровых или вибромельниц, в которых истираются главным образом
шары, помещенные в корпус. При полном износе шаров агрегаты в
основном сохраняют прочность конструкции. В шаровой и
вибромельнице для помола имеется большое количество мелющего металла,
которое у шаровой мельницы достигает нескольких десятков тонн. Вес
пальцев дезинтегратора Опытного завода составляет около 100 кг. Если
износ пальцев при помоле по конструктивным соображениям можно
допустить до 50% от их веса, то расход металла в таком дезинтеграторе
без его ремонта составит всего 50 кг, что в двести раз меньше, чем в
крупных шаровых мельницах. Отсюда виден недостаток конструкции
дезинтегратора, состоящий в малой продолжительности
межремонтного периода. Дезинтегратор можно сравнить с
металлообрабатывающими станками, резцы которых приходится относительно часто менять.
Это не препятствует применению дезинтеграторов для производства
силикальцитных изделий.
9.13.1 Удельный износ и его зависимость от материала пальцев.
Удельным износом N истирающегося материала при помоле в
дезинтеграторе назовем количество материала в мг, израсходованное на
образование 1 лГ новой поверхности зерен песка с коэффициентом,
равным 1.
Относительным износом И^, данного материала назовем отношение
износа этого материала и мягкой стали
"и _ "»т (I3:i)
520
где Диет—удельный износ данного материала;
/fCT—удельный износ мягкой стали в тех же условиях помола
Для определения этих величин на Опытном заводе произведены
испытания, средние результаты которых приведены в табл. 130.
Как видно из табл. 130, удельный износ пальцев, прикрытых
порошком сталинита на 20% ниже, чем пальцев из мягкой стали.
Капроновые пальцы истираются почти одинаково с пальцами из белого
чугуна и покрытыми электродом сталинита, и их относительный удельный
износ составляет 0,6. Удельный же износ пальцев, покрытых
электродом Т = 590. примерно в 10 раз и пальцев из победита в 20 раз меньше,
чем пальцев из мягкой стали. Очень большое истирание имеют литые
керамические материалы. Данные табл. 130 по удельному износу
характеризуют помол в дезинтеграторе. Хотя размеры размалываемых
зерен и незначительны, их ударная энергия относительно большая. У
хрупких материалов под действием ударов от поверхности
откалываются осколки и они разрушаются, мягкие—разрушаются меньше.
Исследования, проведенные в Таллинском политехническом
институте [391], показали, что износ металла пальцев в дезинтеграторе
сопровождается изменением структуры и внутренних напряжений
металла Последний подвергается наклепу: в нем раз-
Таблииа 130
Miirvpita i пальцев
Удель< ь й шнос
И , Л1г!м-
Сталь Ст. 3 н Ст. 4 . . ...
Пальни из мягкой стали с
приваренным 3-.if.il слоем порошка
сталинит,-) _ . .
То же, покрытые 2,5-иш слоем
электрод.) сталинита ....
Гн.1Ь'.м кз перифаллнта на
стальных болтах ....
литого камня на
стальных болтах ....
роговой резины на
стальных болтах . .
белого чугуна па
стальных болтах . . .
капрона
болгах
на стальных
Пальцы из мягкой стали, покрытые
электродом Т-590 иа толщину 5 мм
Победит
От.-.ьсн'етьный
и:ш с И
30-S0
20—45
20 -30
-1200
-1200
300-500
20-35
20—30
5
1,5-2
1
0,8
0,6
-30
-30
-10
~ 0,6
- 0,6
0,1—0,15
0,05
521
виваются микротрещины и возрастают внутренние напряжения
второго и третьего рода. В институте проверялись образцы углеродистых и
низколегированных сталей различной термообработки,
высоколегированной специальной стали, белого чугуна, металлокерамических
твердых сплавов и сплавов сормаитов — всего 24 образца. Оказалось, что
все испытывавшиеся на истираемость стали не имеют заметных
преимуществ по сравнению со Ст. 3. Относительно износостойкими
оказались лишь металлокерамические твердые сплавы типа ВК и ТК; их
износостойкость оказалась в 15 — 20 раз (по объему) выше, чем у Ст. 3.
Клейс [391] объясняет это специфической структурой таких
материалов. Созданием износостойкого материала для пальцев в последнее
время занимался Кировский завод в Ленинграде.
Удельная износостойкость Ишт материала в зависимости от
коэффициента Мразмалываемости песка может быть выражена формулой
//шг = КИ,„И„ ■
/VI
(140)
где К— коэффициент, характеризующий абразивность
дезинтегрируемого материала.
Из данных гл. IX п. 11 значение К для песка карьера завода «Кварц»
равно 1. Численных значений К для других материалов не имеется.
Можно полагать, что К уменьшается с ростом М. Некоторые
наблюдения показывают, что при дезинтегрировании значение К для извести в
десятки и даже в сотни раз меньше, чем для песка.
Опыты показали, что удельный износ шаров из твердой стали
лабораторной шаровой мельницы (п. И настоящей главы) составлял 20 — 30
мг/м, или примерно на 30% ниже, чем износ мягкой стали в
дезинтеграторе. Можно полагать, что при изготовлении шаров и пальцев из
одного материала удельный износ в шаровой мельнице и
дезинтеграторе будет примерно равный. В вибромельнице, работающей с шарами из
шариковых подшипников, удельный износ составил 8 —11 мг/м.
Следует отметить, что вопрос истирания пальцев дезинтегратора
еще мало изучен. Мало исследовались вопросы изготовления пальцев
из дешевого износоустойчивого материала.
9.13.2 Износ пальцев в зависимости от их расположения.
При работе дезинтегратора пальцы одного круга отбрасывают зерна
песка на пальцы следующего, вращающегося в противоположном
направлении. Большая часть зерен непрерывно отбрасывается дальше к
очередному кругу, часть же отлетает назад к пальцам исходного круга,
вызывая некоторый их дополнительный износ. Такой износ
отсутствует у пальцев наружного круга.
Чтобы определить дополнительный износ пальцев, был произведен
следующий опыт. В промышленном дезинтеграторе Опытного
(71
Таблица 131 n>
Наименование
Kpvrn пальцев
IV
Формулы определения износа
пальцев для каждого круга
аналогично формуле (1.25)
0,15 Din',
D\r,\+Dlnlr 014+01^^:014 + 0^1+ D\n\+Dlnl-\
1-0,15 0]п\ , +0.15Djn; -O.VSDznl I -0.15D^«5
VI
Относительный износ,
определенный по формулам для
промышленного дезиитегра- ' i
тора Опытного завода при I I , „,.-.,-
1 500 пб/мин. обеих кслзнн ЗбОх^'оУ I0G 4531X2.25 X. (Г. 17х2.25Х KS6.>X^-;5X , 1157*Х2.25Х 13294Х2,2о
ХЮ" ' ХН.)15 Х"1в XI'!6 ; ХН)6__
Износ, определенный по фор- i
мулам, отнесенным к износу '
пальцев VI круга (I) :
0,03
0,34
0,19
0,67
0,87
Расход металла (кг) при обра- |
ботке 400 г смеси I
42
85
ПО
131
Фактический износ, отнесенный
к нзносу пальцев VI круга
(I)
0,С4
0,32
0,5
0,65
0,84
Примечание. У дезинтегратора Опытного завода я 1=«а=я3=Я4=я&=я«= 1300 об/мин.
523
завода обрабатывали 10 ф песка и определяли износ пальцев
предпоследнего, пятого крута. Он равнялся 2.61 кг. Затем демонтировали
шестой крут пальцев и вновь в тех же условиях пропускали это же
количество. Теперь износ пальцев пятого круга составил 2,21 кг.
Следовательно, износ пальцев пятого крута, вызываемый отскакивающими назад
зернами, был равен 0.4 кг. или примерно 15%. Исследования и
производственная практика подтвердили, что на отдельных кругах пальцы
изнашиваются пропорционально приведенным в табл. 131 значениям.
Значения относительного износа, вычисленные по формулам и
фактически измеренные, совпадают (см. табл. 131).
9.13.3 Износ пальцев в зависимости от влажности песка.
Производственный опыт показывает, что удельный износ пальцев
при помоле влажного песка значительно меньше, чем сухого. При
пропуске через дезинтегратор песка относительно высокой естественной
влажности удельный износ пальцев из Ст. 3 составлял в среднем 26
мг/м2. Можно полагать, что при обработке влажного песка происходит
частичное прилипание его к пальцам. Поэтому часть ударов
происходит не о поверхность пальца а о поверхность прилипших зерен.
9.13.4 Износ колец.
Опыты показали, что износ колец дезинтегратора составляет 10
15% (по весу) от износа пальцев. Если корзины полностью входят одна
в другую и между кольцами имеется небольшой зазор, тогда их износ
небольшой. Если же зазоры между пальцами большие, часть зерен
проскакивает через них и этим повышается износ колец. Приведенные в
табл. 131 данные об относительном износе пальцев отдельных кругов
действительны и для подсчета износа отдельных колец.
9.13.5 Износ пальцев в зависимости от формы поперечного сечения.
Можно полагать, что если во время работы поверхность пальцев
перпендикулярна среднему направлению движения зерен, то их истирание было бы
минимальным. Таким условиям отвечают пальцы, профиль поперечного сечения
которых максимально соответствует профилю износа пальца. Для определения
износа пальцев прямоугольного и квадратного поперечного сечения (Рис. 235)
производили также сравнительные испытания пальцев круглого поперечного
сечения 016 и 19 лш. Обработку песка в дезинтеграторе производили в
количестве 20 г для четырех различных поперечных сечений пальцев с применением
корзин, изготовленных из пальцев одного вида поперечного сечения.
Результаты приводятся в табл. 132.
Из табл. 132 видно, что удельный износ пальцев круглой формы
значительно меньше, а удельная производительность выше, чем у пальцев
квадратной и прямоугольной формы. Износ пальцев по данным табл. 132 можно
выразить следующей эмпирической формулой:
1=CLT,
524
Рис 235. Размеи/ение пачы/евразличного сечения
а—прямоугольного: б—квадршпного
(141)
где /—удельный износ
пальцев, мг/м;
С — коэффициент,
зависящий от
абразивное™
размалываемого материала и
износоустойчивости пальцев;
L — сплюснутость
пальца, т. е. отношение
между наибольшим
и наименьшим
диаметрами
поперечного сечения
пальца,
измеренными через точки
центра тяжести;
Т— массивность
пальца,
определяемая по формуле
т=1
4 S
где S— площадь попфечного сечения пальца.
Приведенным в табл. 132 данным соответствует постоянное значение
коэффициента С= 12.
Таблица 132
Показатель
Средний прирост
удельном поверхности при
помоле, с«2/.'
Сречшш расход энергии
при помоле, кит-ч/т
Удельная
производительность, м2/ат-ч
Удельный износ, мг/м2
Поперечное сечение пальца, мм
круглое 016
6(56
П,1
С
18,7
кр\слое 019
Ki алратпое нрямомоль-
20Х2(> мое 25X30
690
11,1
(5,2
19,3
617
13,1
4,9
47,9
51 Г)
14,2
•'5,6
53Д
525
Рис 236. Износ пальцев различных поперечных сечений в зависимости от количества ооработанного песка
(в тоннах):
а—круглый полег/ 0,16 мм (пятый круг); б—то .же (шестой); в - кругчый палец 0,19 мм (пятый); ■ — пю
же (шестой); д—прямоугольный палец 25X30 мм (пятый) е—тоже (шеапой); ж—квадратныйпалец
20X20 мм. (пятый): з—пю же (шестой);
стрелки показывают направление движения кругов палы/ев
В каких границах действительна формула (141), не исследовано.
Ясно, что при работе форма поперечного сечения пальца постоянно
изменяется. Не изучено также изменение удельного износа во время
помола. На Рис. 236 показано изменение формы поперечного сечения
пальцев пятого и шестого кругов в зависимости от помола
определенного количества песка. Из рисунка видно, что при пропуске через
дезинтегратор равных количеств материала пальцы квадратного и
прямоугольного сечений истираются значительно интенсивнее, чем пальцы
круглого сечения.
9.14 Мокрый помол в дезинтеграторе.
Результаты опытов показали, что если пропустить воду через
дезинтегратор, то расходуется почти в три раза меньше энергии на
единицу веса воды, чем при помоле такого же по весу количества песка. Это
указывает на значительно меньшее, чем у песка, тормозящее действие
воды на вращение корзин.
При помоле в дезинтеграторе совершенно сухого песка удельная
поверхность получается на 30—40% больше, чем при помоле
влажного песка. Это можно объяснить смягчением силы удара водой,
попадающей между поверхностями зерен песка и пальцев. Разница между
удельной производительностью при дезинтегрировании смесей из
песков естественной влажности и смесей формовочной влажности
(мокрый помол) незначительна.
Для обработки в дезинтеграторе смесей формовочной влажности
необходимо было решить ряд вопросов по конструкции
526
агрегата Оказалось, что равномерное увлажнение смеси можно
получить подачей воды в центр дезинтегратора одновременно с известью и
песком. При этом вода проходит между корзинами тот же путь, что и
другие компоненты смеси. С внедрением мокрого помола оказалось
необходимым произвести некоторые изменения в дисках
дезинтегратора, так как влажные смеси сильно прилипали к ограждающему
дезинтегратор кожуху и забивали корзины. Во избежание этого кожух с
внутренней стороны облицовывался резиновой подкладкой, а в
пространство между резиной и кожухом периодически подавался сжатый воздух.
При этом резина вздувалась и прилипший слой смеси отставал. Такой
кожух предотвращает забивание агрегата смесью.
Приготовление в дезинтеграторе смесей с необходимой
формовочной влажностью повышает их качество и упрощает технологический
процесс. Отпадает необходимость в дополнительных смесительных
агрегатах и транспортировке к ним смесей. Формовочные установки
можно помещать непосредственно под дезинтеграторный бункер.
Кроме того, как было указано в т.п. VI, изготовление изделий, формуемых
вибрированием и литьем, можно производить с применением быстрога-
сящихся кальциевых известен вместо гидратной извести. При
дозировании негашеной извести в дезинтегратор и достаточном количестве
воды происходящие в дезинтеграторе процессы обеспечивают
требуемую гомогенность смесей и образование прочной структуры изделий.
Следовательно, в районах, где имеется высококачественная быстрога-
сящаяся известь, применение мокрого помола в дезинтеграторе
позволяет еще больше упростить технологию изготовления изделий.
9.15 Продолжительность работы дезинтегратора в условиях
эксплуатации.
За последнее время улучшены отдельные конструктивные элементы
дезинтегратора. Разработан прочный кожух и надежные в работе
дозаторы непрерывного действия. Наблюдения за работой дезинтегратора
на Опытном заводе показывают, что при годовом выпуске 8 тыс. м си-
ликальцитных изделий продолжительность работы дезинтегратора в
течение недели составляет 48%. ремонт 8,4%. Дезинтегратор в течение
года обрабатывает смесь в количестве, достаточном для изготовления
15 тыс. силикальцитных изделий, а при электродвигателях большей
мощности—до 20 тыс. м.
В дезинтеграторе расходуется не более 1,5 кг металла Ст. 3 нетто на
1 м3 изделия. Этот металл попадает в смесь в виде мельчайших частиц,
и его невозможно использовать. Отход металла, получаемый при
изготовлении пальцев дезинтегратора, а также изношенные пальцы и
кольца нельзя относить полностью на
527
производство самих изделий, так как их можно переплавлять или
использовать, например, в качестве мелющих тел шаровой мельницы. Поэтому расход
металла брутто зависит от того, насколько экономно используется металл на
изготовление пальцев и в какой мере металл изношенных пальцев
перерабатывается для дальнейшего применения. Если на монтажные крюки блоков
берется около 1,9 кг железа на 1 м3 изделия, то расход 1.5 кг металла на подготовку
смеси нельзя считать большим.
Хотя приведенные показатели эксплуатационной стойкости дезинтегратора
удовлетворительные, их можно повысить за счет улучшения износостойкости
рабочих частей агрегата. Возможно, что целесообразнее применять особые
металлокерамические пальцы высокой износостойкости [392]. Желательно
увеличить конструктивные размеры дезинтегратора, что позволит повысить вес
рабочих частей и удлинить межремонтный период. Некоторые результаты в
этой области уже достигнуты. Для сокращения сроков ремонта рекомендуется
своевременно заменять изношенные части дезинтегратора и применять
консольные пальцы, которые легко заменяются без раздвижки корзин [393, 394,
395].
9.16 О рациональных конструкциях дезинтеграторов.
Классификация помольных агрегатов.
По характеру соприкосновения размалываемого материала и мелющих тел
помольные агрегаты принципиально можно разделить на три основные
группы:
- агрегаты, в которых мелющие тела соприкасаются между собой и с
размалываемым материалом (шаровые и вибромельницы, трамбовочные
дробилки и т. д.);
- агрегаты, в которых размалываемый материал соприкасается с
мелющими телами, последние же между собой не соприкасаются (щековая дробилка,
дезинтеграторы, дисмембраторы);
- агрегаты, в которых частицы размалываемого материала соприкасаются в
основном только между собой (пневматические мельницы, дезинтеграторы
специальной конструкции).
Теоретически возможно сконструировать агрегаты последней группы,
которые по эксплуатационной стойкости и энергопотребности будут самыми
экономичными.
Типы дезинтеграторов целесообразно классифицировать:
9.16.1 Классификация по эффекту размельчения.
9.16.1.1 Смесительные дезинтеграторы.
Они имеют минимальный размольный эффект, но совместная обработка в
них компонентов смеси обеспечивает требуемую гомогенность смеси; при
коэффициенте размалываемости материала, равном 1, прирост удельной
поверхности <50 см/г. Такие дезинтеграторы используются при гомогенизации
смесей для силикатного кирпича, цемента, песка, стекла и т. п.
528
9.16.1.2 Помольные дезинтеграторы.
Обеспечивают при коэффициенте размалываемое™ материала I
прирост удельной поверхности от 200 до 1000 ел?/г, требуемую
технологическую активизацию и хорошую гомогенность смеси во
взвешенном состоянии. Применяются для приготовления различных видов си-
ликальцитньгх смесей.
9.16.1.3 Дезинтеграторы тонкого помола.
Обеспечивают при коэффициенте размалываемое™ I прирост
удельной поверхности > 1000 см/г, имеют более высокий эффект
активизации и гомогенизации, чем помольные дезинтеграторы.
Применяются для приготовления смесей самых высокопрочных силикальцит-
ных, газо- и пеносиликальцитных изделий.
9.16.2 Классификация по конструкции.
9.16.2.1 Пальцевые, ситовые и желобчатые дезинтеграторы.
Пальцевые можно подразделить на пальцевые двухстороннего крепления,
у которых пальцы одним концом закрепляются к диску, другим к кольцу, и
пальцевые одностороннего крепления, у которых пальцы проходят через диск
и прикрепляются к нему, а другие концы пальцев остаются свободными.
В 1951 г. было предложено заменить крути пальцев решетками из
перфорированной листовой стали. Под действием центробежных сил размалываемый
материал должен покрывать внутреннюю поверхность решеток (сит). Между
отверстиями на ситах должны образовываться скопления (кучки)
размалываемого материала, высота и форма которых в основном зависят от угла
внутреннего трения материала и величины центробежной силы (Рис. 237). Когда
высота кучек материала превысит определенную величину, часть материала
скатывается с кучек песка в отверстия сита, предотвращая забивку установки.
Размалываемый материал, проходя под действием центробежных сил через
отверстия сита и ударяясь о кучки материала другого сита, должен дробиться так же,
как это происходит в пальцевом дезинтеграторе. При этом теоретически
должен размалываться материал кучек и материал, ударяющийся о них
(выходящий из отверстий сит другого барабана).
В данном случае расход металла должен быть значительно меньше, чем в
обычном дезинтеграторе, так как здесь песок ударяется в основном о песок, а
не о сталь.
В 1951 г. был изготовлен опытный экземпляр такого дезинтегратора и
проведены его испытания. При помоле в нем песка карьера завода «Кварц» была
получена средняя удельная производительность 5,6 м'/вт-ч. После пропуска
4,5 ж3 песка оказалось, что расход металла сит составил 3,7 кг. При приросте
удельной поверхности песка 256 сл//г удельный износ сит составил в среднем
31 мг/м2. Высокий износ происходил потому, что препятствующие износу
кучки песка не удерживались между отверстиями сит на поверхности барабанов
из-за вибрации сит. Это подтверждается
529
Рис 237. Схема дезинтегратора с корзинами из ami:
первый барабан от центра: 2 - втсрой барабан; 3 третий барабан; 4 четвертый барабан; 5
ниппель -кералтчесштгтиизттероого отава: Ь решетки; 7- - насыпь; h - высота насыпи:« -umpima
насыпи: А—направление поступающего песка: ВС, DE, FGt HI траеипории зерен
Рис 238. Схема кругложелобчсяуюго дезинтегратора
530
тем, что на участках, близких к дискам, где вибрация сит была меньше,
их поверхность не истиралась.
Хотя эти опыты и не дали лучших показателей по износу металла в
сравнении с пальцевым дезинтегратором, но они позволяют полагать,
что при усовершенствовании конструкции ситового дезинтегратора
можно получить более износостойкий помольный агрегат, чем
пальцевый дезинтегратор. Такой новой конструкцией может быть кругложе-
лобчатый дезинтегратор (Рис. 238). Слой размалываемого песка,
скопляющийся в желобах такого дезинтегратора, защищает от износа
прикрепленные к диску стальные кольца, в то же время зерна ударяются о
размалываемый материал, скопляющийся в желобах и проходящий
через них дальше. Теоретически в ситовом и желобчатом дезинтеграторах
должны происходить все процессы активизации и гомогенизации,
необходимые для приготовления силикальцитнъгх смесей. Желобчатый
дезинтегратор пока еще не создан.
Трудно предсказать также, в какой мере, например, принцип
электрогидравлического размельчения, а также размельчения при помощи
высоких частот и другие способы, могут быть применимы и насколько
они будут эффективны в производстве силикальцита.
531
ГЛАВА 10 ЭКОНОМИЧНОСТЬ СИЛИКАЛЬЦИТНЫХ
ИЗДЕЛИЙ
Гвоздарев [85] приводит следующие (табл. 133) сравнительные
экономические показатели по производству силикатного и красного
кирпича.
Данные табл. 133 характеризуют преимущества силикатного кирпича.
Основное сырье для его изготовления — песок — более широко
распространен в сравнении с глиной, пригодной для про- изводства
красного кирпича. Именно поэтому выпуск силикатного кирпича в СССР и
за границей развивается интенсивнее, чем красного кирпича. В
настоящий момент в СССР силикатный кирпич является одним из наиболее
дешевых и долговечных стеновых материалов.
Для силикальцитных изделий и силикатного кирпича применяются
одни и те же сырьевые материалы, аналогичны и технологические
процессы изготовления изделий. Поэтому экономическая эффективность
производства силикатного кирпича относится и к силикальцитным
изделиям.
10.1 Сравнение стоимости силикатных стеновых материалов и
силикатного кирпича.
Силикатный кирпич используется главным образом в качестве
стенового материала. Область его использования в других конструкциях
крайне ограниченна. Поэтому стоимость силикальцита и силикатного
кирпича приходится сравнивать в применении к стеновым материалам.
В табл. 134 приведены технико-экономические показатели наружных
стен жилых домов в ценах 1959 г., составленные Госстроем СССР.
Как видно из табл. 134, п. 14, наружная стена из силикатного
кирпича является наиболее дешевой. Стоимость I л{ стены по гр. 4 с
учетом ее монтажа й отделки составляет в прямых затратах 118 руб.1
Некоторые типы несущих стен из ячеистых материалов по этой графе
несколько дешевле, но к стоимости следует добавить стоимость несущих
элементов (каркаса, стен) в размере 13 руб.. определяемую как разницу
между графами 6 и 5. В связи с этим стоимость стен такого типа
возрастает по сравнению со стенами из силикатного кирпича.
Цех силикальцитных изделий завода «Мяннику» выпускает
ячеистые силикальцитные блоки наружных стен толщиной 40 см. Блоки
объемным весом 1 — 1,1 т/мъ изготовляются в вертикальных формах,
имеют совершенно гладкие поверхности. Стены зданий высотой до 5
этажей, собранные из таких блоков, имеют показатели прочности и
теплоизоляционные свойства выше соответствующих показателей стен
из силикатного кирпича (п. 14, табл. 134). Принимая стоимость стен из
силикальцитных блоков и силикатного кирпича по цене 118 руб. за 1
м, определим, сколько при этом должен стоить 1 м силикальцитных
блоков. Такой расчет был произведен Комиссией по внедрению круп-
1 Здесь и далее старый масштаб цен.
532
ноблочного строительства Государственного комитета Совета
Министров Эстонской ССР по координации научно-исследовательских
работ. Прямые расходы на 1 м кладки стены и ее отделки без
стоимости стенового материала представлены в табл. 135.
Таблица 133
Наименование
показателей
в натуральном
исчислении
Кдиница
измерении
Трутовые затраты на
1000 шт. кирпича . .
Выработка на очного
рабочего в год (всех
цехов)
Необходимое- количество
рабочих основных н
вспомогательных цехов
па выпуск 1 млн. шт.
кирпича и год, . . .
Расход силовой мемро-
эиергнн на 1000 шт. '
кирпича I
Расход условного топли- j
на на 1000 шт. кнрпи- '
ча, в том числе . . .
обжиг извести . .
гашение „ . .
запарка кирпичи
Относительная себестои
мость ,
О гноен голыше капиталь- |
пые вложения . . (
Относительный цикл |
производства . . .
•дл.
Производство
силикатного
кирпича
ы;
1Ь!
l.'it)
Производство красного
кирпича
с\хого
прессования
пластического
формование
1,33
159
ни
ж
1,12
152
6,0
74
Z9G
1,0
12
luo
!(Ю
100
147
| 154
i 376
I
i —
1
i 135
f
! 158
, 480
533
Таблица 135
Е-5-63
Ценник,
I—IV ч.
Калькуляция
21
Наименование
Кладка степ:
трудовые затраты
механизмы . . .
Е
-шпица
мерения
I
руб.
I Раствор .
I Транспортировка блоков
; н пределах Таллина с
| погрузкой и разгруз-,
1 кой
Кол II-
41СТПО
0.0С
Стоимость, р>б.
Калькуляция
ИССМ АН
ЗСС.Р
12-167,
ч = 0.5
Складские расходы
, (2,1%) psfi.
' Гкдрофобичация наруж-
i ной поверхности . . м-
Отделка внутренней по-
| верхности стен . . . .,
Прочие материалы
(1.5%) РУб.
Итого 1 м3 степ .'
И того 1 м2 стены ич|
блоков толщиной 40 см'
т ! i,:j
i
14,8:
115
i ни
2.:.
.41.53
0,(1-21
3.8
1,09
9.19
20,9(5
6,9
11,82
0,31
9,5
2,73
0,015 j 0.47
— j 65,18
- ! 2(5,07
Отсюда получим условную стоимость блоков на 1 м стены 118 —
26,07 = 91 руб. 93 коп. и 1 м блоков 91,93-2,5 = 229 руб. 82 коп.
Условная стоимость 1 м блоков франко-завод составит 229,82: 1,015 = 226
руб. 43 коп.
Следовательно, при цене блоков франко-завод 226 руб. за 1 м
ячеистые силикальцитные блоки толщиной 40 см являются самым дешевым
стеновым материалом в СССР. Отметим, что эта условная стоимость
практически была достигнута силикальцитным цехом завода «Мянни-
ку». Фактическая себестоимость таких блоков на этом заводе в феврале
1959 г. составила 225 руб. 91 коп. за 1 м (в пусковом периоде, при
загрузке цеха на 50%).
При равной стоимости 1 м стен из силикатного кирпича и пеноси-
ликальцитных блоков общая стоимость строительства или стоимость 1
м одинаковых зданий из силикальцитных блоков значительно ниже.
Вес стен из силикатного кирпича самый большой из всех типов стен
(табл. 134) и в три раза больше веса стен из пеносиликальцитных
блоков. Влияние веса стен на стоимость I м жилой площади огромно.
Достаточно указать, что больший вес стен повышает стоимость
фундаментов, транспорта и др. Стены из штучного кирпича являются
отживающей конструкцией, не отвечающей современным условиям
Ког(с"г;ук[:.ия наружных
стек м\лих RriMuB
СТ(ШМОСП> 1 ,«S СГеНЕ
1. Крупнопанельные
конструкции стен
Однослойная панель из ке-
рамзитобетона объемным
несом 900 кг/.и3, толщиной 32
см
320
То же, объемным несом 800
кг/м3, толщиной 26 см . . . 200
Однослойная панель из
ячеистого бетона объемным весом
800 кг/.и3, толщиной 28 см . 225
Двухслойная панель из
тяжелого бетона с утеплением
неавтоклавным пенобетоном
объемным весом 500 кг/м3,
толщиной 30 ел ; 305
Ш I !!!!
_4 L_ _5
•125
107
105
123
151
123
128
148
.и
Таблица 134
Трудовие загряш на L ,к2,
lillib
т
Ш
151
136
0,46
0,43
0,17
0,17
244
231
141
0,46 0,17
229
148
0,38
0,17
239
1
2
3
Трехслойная панель из двух
железобетонных скорлуп,
изготовленных методом
проката, с прокладкой между
ними минерадоватньгх плит
объемным весом 300 кг/м3,
толщиной 26 см ..... 220
Трехслойная панель из
железобетонных скорлуп с
прокладкой минераловатных
плит объемным весом
300 кг/м3, толщиной 21 см .
Трехслойная кирпичебетонпая
панель с утеплителем из
минераловатных плит объемным
весом 300 кг/м?, толщиной
25 см
8 ' Двухслойная кирппчебетонная
панель с утеплением из
пеностекла объемным весом
350 кг/м3, толщиной 25 см .
II. Крупноблочные
конструкции стен
Стена из крупных
шлакобетонных блоков объемным весом
1600 кг/м3, толщиной 50 см .
о G
Продолжение
134
147
0,2 ! 241
14о 159
0,51
0.17
266
117
130
0,55
0,17
207
13 i
146
0,53
0,17 239
lb» i 169
О.Ь 0,47
281
ы
'.о
о
I -
ёё§3
in о cm
О _ С=В
t! -^ "75 С
£ 2 S Я
^ X CD ~
« £ " г
Н i° - о
Е3 c „-
£ш 2
И О м м
s£ з- <у
О'— G.
2 Ч К «
" VO ^ Я
2 SS«
5 ~° °
н -. — х
с о J
к о С
3 о .„-
§ с?°
>> =
&п |
sl
•■*! — О
s ю н
о
™ £ я
та о гг
и ч к
«Юс
о
с* и
s (г
ЕГ S
К С
р-| О,
П. К
" «
О "
р о ^ ^
О 03 >> 5
= о J 2
м ч 2
*« и -
° и а с
о в £ к
Ч S о <=-
н п о *-
" « ° а "
^ а к шо
С >> X
« О. О, д. аХ
•п _ гтч ге-г *-,
£ а я В
а
с а ■
*-> ш ^ *-( .
со q >-Н
& « Ч
* « " 2 •
°§* •
о Ё Э.-"
£?"«* .
Я QJ 1
X ffi 1П
х^я
о
'■£—,
3«о
J о
a
я tr;
X о
сгроительства. Новые типы стен должны удовлетворять требованиям
высокой сборности, индустриальным методам работ с применением
комплексной механизации. Стены из пеносиликальцитных блоков
вполне отвечают этим требованиям. Из таких блоков можно монтиро-
537
вать здания в кратчайшие сроки непосредственно с «колес», в два с
лишним раза снизить трудовые затраты на строительной площадке по
сравнению с кладкой стен из штучного кирпича.
10.1.1 Себестоимость силикальцитных блоков.
Силикатный кирпич стал более дешевым стеновым материаломг чем
красный кирпич, лишь после длительного периода развития силикатной
промышленности. С 1880 г. было внедрено много предложений,
упрощающих технологию и позволяющих лучше и рациональнее
использовать новое оборудование. Все же заводы силикатного кирпича достигли
современного уровня развития лишь после первой мировой войны. Но и
в течение последних 40 лет было много сделано в улучшении
технологии производства силикатного кирпича; сейчас в Западной Германии
работают полностью автоматизированные предприятия силикатного
кирпича [396].
Изготовление силикатного кирпича, более дешевого, чем красный,
стало возможным только на крупных заводах, по мощности равных
предприятиям красного кирпича. И сейчас дешевый силикатный
кирпич выпускают только на крупных заводах с годовой
производительностью свыше 100 млн. штук.
Промышленное производство силикальцита начало развиваться
недавно и не достигло еще должного уровня. Необходимо упростить
технологию производства и усовершенствовать оборудование. Еще крайне
мал организационный опыт. До настоящего времени заводы (цеха)
строились главным образом только небольшой мощности,
производительностью 4 — 15 тыс. мъ в год. Если объем продукции завода
силикатного кирпича производительностью 100 млн. шт. составляет около
200 тыс. м в год, то существующие силикапьцитные предприятия
имеют мощность, в 15 — 50 раз меньшую. Поэтому, рассматривая
экономические вопросы изготовления силикальцита, нельзя себестоимость
продукции существующих силикальцитных заводов-цехов сравнивать с
себестоимостью продукции предприятий силикатного кирпича. Однако
уже сейчас имеются силикальцитные заводы, выпускающие стеновые
материалы, которые по стоимости ниже стоимости стен из силикатного
кирпича, а это показывает, что- новое силикальцитное производство
имеет большие экономические перспективы. Судить об экономии сили-
кальцитного производства можно только на основе возможной
себестоимости силикальцита, т. е. себестоимости при его изготовлении на
предприятиях, равных заводам силикатного кирпича по объему
выпускаемой продукции, состоянию технологии, механизации и т. д. В насто-
538
ящее время такие заводы еще не построены, но по имеющимся
материалам можно подсчитать экономическую эффективность силикаль-
цитных изделий по сравнению с такими же изделиями из других
материалов.
Объем силикатного кирпича (250X120X65 мм) равен 1950 avt3, a
объем 513 кирпичей равен I л/3. Вес сухого вещества силикатного
кирпича объемом 1 мъ равен 1,9 г, вес же 1 м ячеистых силикальцитньгх
блоков — 1 пи Примем минимальную активность силикатной смеси 7%
СаО. Активность смесей ячеистых блоков в настоящее время снижена
до ~ 13% СаО. При одновременной совместной обработке в
дезинтеграторе песка и всей извести имеется реальная возможность добиться
дальнейшего снижения активности смеси таких блоков до 10% СаО
(см. гл. VII). В табл. 136 приводятся сравнительные данные расхода и
стоимости изготовления 513 шт. (1 м3) силикатного кирпича и 1 ж" пе-
носиликальцитных блоков. Стоимость 1 т извести при 100%-ном
содержании СаО принята 140 руб., стоимость 1 м песка — 4 руб.
(действующие цены на заводах «Кварц» и «Мяннику»). Стоимость
пенообразователя вычислена по данным Опытного завода и соответствует
фактическому производственному расходу. В ближайшее время
предполагается улучшить обработку сырьевых материалов и приготовление
пенообразователя и снизить расходы на 50%.
Таблица 135
ilOKn^ait'jib
Вес ....
Расход СаО
,. гашеной
■гшести npi-
'-,о СаО . .
Расход песка
Стоимость: luisei'Tii
носка ....
иснообралокатсля
Итог о стоимость
них материалов .
осноп-
ti.l n :-
руб.
руб
Изп^ои.кчш**
:(i)lo кщнш'!.!
!"»,4
Изготовление I w1 пвносили-
к;ньцитнь!Х tuimiii
lip» нршгтод-
стиеичпч
\puiii.e lft5S г.
июо ;
ш i
205
1695
18.62
0,78
!.«
1000
1.W
200
800
18.2
.4.2
3.2
1000
100
114
846
И
ч,зд
1.1)
21.6
к перепек-
18,98
Как видно из табл. 136. расходы на основные материалы для
изготовления 1 м3 силикальцитного блока и силикатного кирпича примерно
равны, в перспективе же имеется возможность снизить стоимость
материалов, расходуемых для выпуска блоков, на 25%.
539
Расход электроэнергии брутто на изготовление 1000 шт.
силикатного кирпича равен 41,7 квт-ч. в том числе на основное
производство — 25,4, карьеры — 2,9, обжиг извести — 12,2 и производство пара
— 1,2 квт-ч. На заводе «Мяннику» эти расходы на основное
производство составляют 25,7 квт-ч. Следовательно, расход электроэнергии на
основное производство при выпуске 513 шт. или I м3 силикатного
кирпича можно принять в количестве 13,5 квт-ч. В 1958 г. в силикальцит-
ном цехе завода «Мяннику» расход электроэнергии на изготовление 1
л? блоков по основному производству составил около 30 квт-ч. Проект
этого цеха предусматривает расход 24 квт-ч электроэнергии. Учитывая
предполагаемое повышение степени автоматизации и механизации
производства, следует считать, что на выпуск 1 м пеносиликальцитных
блоков расходуется 30 квт-чЫ электроэнергии.
Расход условного топлива на пар для гашения извести и
запаривание кирпича в автоклаве на 1000 шт. силикатного кирпича составляет
12 + 64 = 76 кг. По данным Волженского, теоретический расход пара на
запаривание 1000 шт. кирпича равен 396 /сг, в действительности он на
многих предприятиях значительно выше. На заводе «Мяннику» он
доходит до 450 — 500 кг, а с потерями в трубопроводах — до 550 кг.
Можно считать, что средний расход пара на 1 ж силикатного кирпича
равен 250 кг. Диаметр автоклавов силикатного цеха завода «Мяннику»
равен 2 м. объем — 65 м. В автоклав помещается в среднем 20 мь
блоков в формах и вагонетках, весящих около 20 т. Влажность сырца
составляет около 20%. Автоклавный режим принят 1+20 + 4 час.
Определим расход пара на 1 л/3 блока (см. гл. V. табл. 93) и результат подсчетов
сведем в табл. 137.
Принимая экзотермический эффект твердения равным 35 кал/г,
получаем расход пара (при весе сухого вещества изделий 20 т) 7100 —
1300 = 5800 кг, или 290 кг на 1 м силикальдитного блока. Этот
результат соответствует фактическому расходу пара в силикальцитном цехе
завода «Мяннику», если не учитывать потери пара в паропроводах.
Расход пара можно значительно сократить повышением теплоизоляции
автоклавов и постоянным выпуском конденсата в период подъема
давления пара, используя запас тепла конденсата в другом, еще не
разогретом автоклаве (см. гл. V).
Если в блоках создать технологические пустоты, то
продолжительность запаривания можно сократить на 5 час. и расход пара на 1 л/3
блока снизить на 25 кг. Применяя автоклавы диаметром 2,6 м и более и
рационально размещая в них запариваемые детали соответствующего
размера, можно повысить степень заполнения объема автоклава. В
перспективе расход пара на запаривание 1 л/ силикальцитных блоков
можно снизить до 180—200 кг.
540
Таблица 137
п/n
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Расход тепла
Нагрев сухой силикальцитной массы
„ поды сырца
„ форм и вагонеток
„ конденсата при нагревах,
указанных в пунктах 1, 2, 3
Потери автоклава во внешнюю среду
Нагрев конденсата при нагревах,
указанных в пунктах 5 и 6
Потери автоклава во внешнюю среду
при запаривании в течение 20 час.
Теплосодержание пара, заполняющего
свободный объем автоклава при
Расход
тепли,
тыс. ккал
761
692
398
148
362
32
26
1264
156
Относительный
расход
тепла, %
19,8
18
10,4
3,9
9,4
0,8
0,7
32,9
4.1
Расход пара,
кг
1409
1281
737
274
670
59
48
2 341
289
Итого
3 839
100
7 108
Таблица 138
Общее количество рабочих
ОЛмужпвагопше рабочие
1 завод „Минннку",
! производственный
i уровень 1958 г.,
I мощность
25<ЮОл«э п год
По обработке песка и извести . .
„ эксплуатации дезинтегратора .
„ ремонту дезинтегратора . . .
„ приготовлению псносмсси . .
Формовщики
Шоферы мостового крапа ....
Контролеры автоклавного режима
По подготовке форм и распалубке
Дежурные слесари
„ электрики
Подсобные рабочие
Слесари и электрчки,
изготовляющие запасные части машин . ^
Итого рабочих . . ._ . .
_Н т о г о рабочнх_дпей_. ._ _._
И того рабочих дней на
единицу продукции (1 м3) . .
I
2
4
3
10
6
3
15
3
3
3
10
63^
17010
мощность
за иода
500(10 м'
в год
2
3
6
4
12
8
3
30
3
3
4
20
98
26 46)
0,68
мощность
3;>mua
150 (ЯК) лН
и гид
(перспективная^
з
3
10
9
25
16
3
50
6
6
5
40
176
47 5_>0
0,53
0,32
541
На основных работах в силикатном цехе завода «Мяннику> (цех
выпускает 120 млн. шт. кирпича в год) занято 200 человек. Цех
обслуживают 80 механиков и электриков. Годовой расход трудовых затрат
составляет 280-270 = 75 600 чел.-дн. в год, 0,63 чел.-дн. на 1000
кирпичей, или ~ 0,33 чел.-дн. на 1 а/. По данным Гвоздарева, расход трудовых
затрат на 1000 шт. силикатного кирпича составляет 0.98 чел.-дн„ или 0.5
чел.-дн. на \м.
Трудовые затраты на изготовление 1 м силикальцита на заводах
различной мощности определяются по табл. 138.
На силикальцитном заводе мощностью 50 000 ж в год трудовые
затраты на изготовление Я м пеносиликальцитных блоков (см. табл. 138)
равны средним трудовым затратам на выпуск I мб силикатного кирпича
[61], но несколько выше трудовых затрат в силикатном цехе завода
«Мяннику» с годовой мощностью 250 000 м силикатного кирпича. На
предприятии же мощностью 150 000 л/ трудовые затраты на
изготовление 1 л/силикальцитных блоков меньше, чем на заводе мощностью 250
000 ж силикатного кирпича в год.
В цехе силикатного кирпича завода «Мяннику» на замену главных
изнашиваемых деталей (пластин форм, пресса и лопасти мешалки на
каждые 1000 кирпичей) расходуется металла нетто 0,2 кг, брутто — 0,3
кг. При выпуске силикальцитных блоков объемным весом I t/V расход
металла от износа частей дезинтегратора, соприкасающегося с песком,
не превышает 1,5 кг марки Ст. 3 (гл. IX); расход металла брутто почти в
три раза выше. Пластины форм пресса силикатного кирпича
цементируются, изношенные плиты покрываются при помощи электродуги
твердым сплавом и используются в качестве лопастей мешалки. Эти
мероприятия позволили снизить относительный расход металла в
производстве силикатного кирпича. Как мы видели в гл. IX, и в
силикальцитном производстве имеются большие возможности
снижения износа пальцев. Для расчетов возьмем фактический расход
металла в силикальцитном производстве. Цементирование пластин
пресса и покрытие лопастей мешалки сталинитом требует больших
расходов. Поэтому фактические расходы на металл в производстве
силикатного кирпича и силикальцитных изделий можно считать
одинаковыми. В расчетах расход металла в производстве силикатного
кирпича примем на 30% меньше.
В проекте завода силикальцитных изделий с годовой мощностью 50
000 м амортизационные отчисления и расходы на текущий ремонт
приняты в следующих размерах (табл. 139).
Как видно из табл. 139, расходы на капитальный и текущий ремонт
составляют 838,6 тыс. руб., или 16,77 руб. на 1 л 3 продукции. На
предприятиях мощностью 150 000 м в год эта сумма может быть снижена
до 10 руб. В цехе силикатного кирпича
542
Таблица 139
ПНМШ'ТЬ ПО
rv.e re
II.IHIU'HOItiiinU- СТ.ТН'И CMl'rtJ
rt.u\ pvf». j %
I
Строительные работы
Оборудование, монтажные работы
П|>о11.!вод1-твсш11.|й ;i хо.!я«стпе:|-
нын инвентарь
Стальные формы .
11 т о 1 о . ....
3775,7
2882,2
72.2
917,9
7078
2,7
7,1
15
30
Ачортиил-
цнпнные
I IMKCJlL'iniH,
гыс. руо.
101,9
213,3
10,8
2S-U
610.4
jMiiiii и;i
текущий
pi. МО И Г
70
70
70
Р.'1С\'1ДЫ
на
текущий
ремонт,
лн\с. рун-
71,3
149,3
7,6
228,2
завода «Мяннику» мощностью 120 млн. шт. в год фактические расходы
на капитальный ремонт в 1958 г. составили 730 тыс. руб. и на текущий
ремонт — 550 тыс. руб., что составляет 10 руб. 67 коп. на 1000
кирпичей, или 5 руб. 47 коп. на 1 м .
На заводе «Мяннику» 1000 шт. силикатного кирпича стоят 140 руб.,
или \ м (513 шт.) — 71 руб. 82 коп. Если основные расходы (см. табл.
140, п. 6) составляют 55 руб. 85 коп., то расходы на капитальный и
текущий ремонт составят 5 руб. 47 коп. и прочие расходы — 10 руб. 50
коп.
Предположим, что «прочие расходы» пропорциональны основным
расходам. Тогда на предприятии с годовой мощностью
5 71.31
50000 м «прочие расходы» составят
55,85
10,5 = 13 руб. 41 коп.
и на заводе мощностью 150 000 л? в год—9 руб. 92 коп.
Данные расчета стоимости силикальцитных изделий на
предприятиях различной мощности приводим в табл. 140.
Как видно из табл. 140, себестоимость 1 м пеносиликальцитных
блоков на заводе мощностью 50 000 м в год должна быть меньше 105
руб. Поэтому установленная Эстпромпроектом стоимость 1 м3
пеносиликальцитных стеновых блоков 123 руб. 50 коп. явно завышена. При
ценах на пар и электроэнергию по тарифам завода «Мяннику»
стоимость 1 м пеносиликальцитных блоков даже на предприятии
мощностью 150 000 л/3 будет примерно на 1 руб. дороже стоимости 1 м
силикатного кирпича. При действующих всесоюзных ценах на пар и
электроэнергию стоимость силикальцитных блоков равна примерно 64 руб.
(мощность 150 000 м), т. е. она практически будет равна стоимости 1
м силикатного кирпича (мощность 250 000 м). Это и будет возможная
себестоимость силикальцитных стеновых блоков.
10.1.2 Стоимость наружных стен из силикальцита при возможной
себестоимости стеновых блоков.
С развитием силикальцитной промышленности стоимость
наружных силикальцитных стен толщиной 40 см будет неуклонно снижаться.
В табл. 141 дается стоимость наружных стен, составленная по
расчетным данным табл. 140 и 135.
543
Таблица 110
Пиказпгель
U;utmi-
iHaroronJieiiiie
1 .U* t'SlJIHKJU-
ного кирпич. 1 ,
МОЩНОСТЬЮ '
•МММ м<
Н ГОД
И.*п)Г(*нл.ьипе псчш-
с||лпк:|.1ышти|>1х u:.(j
КОИ CiO'liOMIILIM
HL'CGM 1 IHlM*
тпничсчь чпп>!|ое;
S'hxki .«' ', isoocm л
Основные материалы ...
Расходы электроэнергии: . .
по цене завода «Мянннку»
„ тарифам Мосэнерго . .
Расход пара:
но цене завода «Мянннку»
(40 руб/т)
по перспективным ценам
(25 руб/т)
Трудоиые затраты на 1 л3 изделий
Стоимость трудовых затрат на
I л3 при ере шей зарплате
рабочего 12 000 руб. в год . . . .
Расход металла па помол смесей:
нетто, Ci. 3
тнердыс сплавы . . . .
брутто при производстве
сплина того кирпича (твердые
сплавы) н силикальцита (Ст.З)
Стоимость металла (брутто) Ст. 3
но пене 70 кип за 1 кг . . . .
Основные расходы (сумма затрат
но пунктам 1, 2, 3, 4 и 5):
при ценах завода «Мянннку» па
пар и электроэнергию . . .
то же, по перспективным ценам
Раехочы на капитальный и
текущий ремонт ...)...
Прочие расходы
Себестоимость изделий:
но ценам завода «Мянннку» на
пар и электроэнергию . . .
то же, по перспективным ценам
РУб. I
кеш-ч.
р\б. j
нг !
руб. j
чел.-
дп.
l>yt»
руб.
25,4
13,5
3,78
1.43
25'J
10
6,25
0.33
14,67
i
0,1
0.3
55.85
49,75
5,47
10.5
71.82
(15,72
!
24,6
3»
8.4
3,18
290
11,6
7.25
0,53
0,15
4.5
3,15
71.31
61,74
16,77
13,41
101,49
91,92
18.98
30
8.4
3,18
200
0.3 J
V'bfi I 14,22
1.5
0,1
4.5
3,15
52.75
14,53
10
9.92
72,67
64,4"»
Примечание Цена 1 КЕ1-чназаводе«Мяинику»успшновлена28коп...Мосэнерго - Ю.бкоп.
Таблица 141
«к пил1 viviomiw
При ценах па нар н электроэнергию,
установленных па заводе «Мянннку»
При всесоюзных цепах на пар и
электроэнергию
Сгшшис п, 1 м- п.чружиых стен, руб.
при изгпсяиеппп
' eii.lilKa.ll.ut* гпыу futi-
; KUH Н.1 ЗЯКОДе Г ГОДО-
! ВОЙ МОЩНОСТЬЮ
Я)(ХН1.«з
66,67
1)2.84
upti n:troToiueiuiii
силпкальцитных
Г)л<жсл: |[<1 заводе с
годовой мощностью
150 (КК) .«з
55.14
51,85
544
Снижение стоимости наружных стен из пеносиликальцитных
блоков объемным весом 1 т/м возможно в два раза и более в
сравнении с самой дешевой стеной из силикатного кирпича (118 руб. — см.
табл. 134). При дальнейшем развитии производства силикальдитные
блоки наружных стен будут изготовляться объемным весом 0,7 — 0,8
т/м3 и прочностью на сжатие 60 — 80 кг/см2. Из таких блоков можно
собирать стены четырехэтажных зданий толщиной 30 см: они будут
иметь более низкую теплопроводность, чем существующие типы стен.
При этом стоимость 1 м наружных стен будет дополнительно снижена
на 20 —25%.
10.2 Сравнение стоимости армированных силикальцитных деталей
и железобетона.
Качество армированных вибрированных силикальцитных изделий
вполне соответствует таким же изделиям из железобетона. Первые,
имея большую прочность и меньший вес по сравнению с
железобетонными, более экономичны. В гл. V было показано, что при активности
смеси около 10% СаО, удельной поверхности около 400 см~/г: объемном
весе 1,85 — 1,9 т/л/3 при автоклавной обработке на 1 м таких изделий
расходуется 4,4:15 = 0,294 г пара. Расчет себестоимости 1 л? таких
изделий по данным исследовательских работ сведен в табл. 142.
В табл. 143 приведен расчет себестоимости изготовления I м
железобетонных панелей междуэтажных перекрытий Таллинского завода
железобетонных изделий при тех же трудовых затратах и ценах на
материалы.
Сравнение данных табл. 142 и 143 показывает, что стоимость 1 м3
армированных силикальцитных изделий почти в два раза меньше
стоимости таких же изделий из железобетона. Поэтому в настоящее время
на действующих силикальцитных заводах и в цехах, несмотря на их
малую мощность, стоимость армированных силикальцитных деталей
значительно ниже таких же изделий из железобетона. Если при выпуске I
м армированных силикальцитных изделий песок и известь
расходуются на сумму 31 руб. 60 коп., то при изготовлении 1 м железобетонных
изделий стоимость песка, цемента и щебня составляет 80 руб. 36 коп.
Расход пара при пропаривании железобетонных изделий больше, чем
при запаривании силикальцитных. Это объясняется потерями пара в
камерах и относительно большой продолжительностью пропаривания.
Расход электроэнергии на приготовление и формование бетонных
смесей значительно выше, чем при формовании силикальцитных изделий;
расход металла при производстве силикальцитных изделий несколько
выше, чем у железобетонных.
Трудовые затраты на изготовление армированных силикаль-
545
Таблица 142
я./п .
Сгатьп p.ic\<u.i
J Единн-
j ца из-
j мере-
| ПИЯ
Песок
Ичкесть актшшостыо I
Па|) технологический
Расход электроэнергии
В том числе на:
00%
всего
срормокание
приготовление смесей и пр. .
Расход металла псею . . .
В том числе па:
помол смеси п лечиптеграторе
арматуру
по нунк-
И т о г о расход
там 1, 2, 3. 4 и .') . . . .
Трудскше затраты «am .
В то м ч н с л е па:
при! отопление смеси имеете с
гашением и шести и
транспорт проикой песка
формование нчделпн . . .
распалубку изделии и скла-
чывапне
ил отопление арматуры . .
чапарпиапне нчделпн . . .
изготовление и замену паль-
цен дезинтегратора . .
Дополнительные расходы
негго 137,3% or зарплаты
В том числе:
Д1ШОЛ1Ш1 ельпаи зарплата . .
начисления на зарплату . .
цеховые расходы . . .
обще ижодские расходы
И г о )' о
(вт-ч!
ЧС1-
Он.
%
Количество
0,43
0,'С)
0,08
0.04
0,15
0.04
0,00
5.5
48
92
35
1.6
0.18
0.29
17,5
2.5
15
62,9
2.9
60
4
140
40
0,28
ОД 8
0,28
0,7
0,7
0,7
14,44
44,41
44,44
41,44
41,41
41,14
44,44
цитных изделий в два раза меньше трудовых затрат на изготовление
железобетонных, что также имеет большое значение.
10.3 Стоимость силикальцитных канализационных труб, черепицы
и облицовочных плит.
Силикальцитные канализационные трубы, отформованные на шне-
ковом прессе, имеют лучшие строительно-технические показатели, чем
бетонные (см. гл. VIII). В табл. 144 приведены дан-
546
Таблица 143
п n
Наименование статей расходов
Единица п*-
мере-
Коли-
Ценя
единицы м;*-
I мерення.
РУ»
Сумма.
руб.
1
\/
3
1
.)
t)
7
s
i
1 Цемент марки 400 -500 . . .
1 Пар технологический . .
i Расход электроэнергии . . .
[ „ металла для арматуры
Итого расход по пунк-
Трудоныс затраты — всего . .
В том числе на:
приготовление бетона .
формование ... . .
распалубку и
транспортировку готпимх изделий на
склад .
нронагншанис . . .
текущий ремонт
оборудования бетонного цеха . . .
изготовление арматуры
j Дополнительные расходы
! 137.3%
Всего . .
т
"
„
кпт-ч
кг
руо.
чел.-
дн.
в
„
ы
в
ш
"
р\б.
0,S5 ;
1.17
0,21) •'
0,5
28
60
1.05
0.20
0.29
0.26
0.0.4
0,06
0.15
—
4
28
170
40
0.28
0.7
—
44,44
44.44
44,41
14.44
14.44
44,44
14.44
—
3,4
32,76
44,2
20
7,84
42
150.2
46.66
11.55
12,9
11,55
1.33
2,66
6,67
64,06
263.92
ные о количестве труб, формуемых на шнековом прессе в течение 8
час, и скорости подъема шнека.
Как видно из табл. 144, скорость формования труб мало зависит от
их диаметра. В табл. 145 даются данные для расчета стоимости
изготовления труб.
Нами произведен анализ себестоимости черепицы, формуемой на
гидравлическом прессе производительностью 2400 шт. в смену из
дезинтегрированной смеси активностью 10 —11% СаО.
1'л.шеры труб
[
диаметр |
150
200
300 ;
400
мм
1ШСОТЛ
720
720
720
/20
Количеств 'груб,
ииптжлиемых :ta
8 час. шт.
100
96-100
04—100
93-06
Продолжи гельн
Tpj
при
подъем** шпека
240
250
240—250
250—260
Ot
б
II.
пр
Таблица 144
11.11 о |ЧЧП*МШЯ
к.
и
вспомогательных работах
50
50
50
50
547
Таблица 145
1*:13меры
AHiiMeip
!Г>()
200
300
401)
■rnyft
i
1
!
t
MM
HNi-oia
720
720
7:0
7 20
Ко.чшк'г riit> труб, ' Количество
ycr:iii<nt:ii(i':iOMi>i\ ! труо. Jiirpy-
n.i одной H.iпаром- ;k;U'.uux It
ЛИТОПОН ll.tlCHlTKC, h.-lilll H.I H li.l-
IUT. ПМК'ТКЛХ, ШТ.
I
'210
Объем
одной
чрубм.
13
20,4
s\:i
(з:>,4
Объем всех
труб к одном
заполненном
автоклаве,
-«з
2,73
2.28
2,87
1.69
с удельной поверхностью песка 350 — 400 см/г. Результаты
формования и запаривания черепицы рассмотрены в табл. 146.
Дня выпуска силикальцитных плиток для полов и облицовочных
плиток размером 12X12X1,7 см на Опытном заводе был приспособлен
револьверный пресс силикатного кирпича «Бернхард». Результаты
формования и запаривания плиток активностью смеси 12 — 14% СаО.
удельной поверхностью песка около 600 см/г приведены в табл. 147.
В табл. 147 приводится калькуляция себестоимости производства 1
м канализационных труб, 1000 шт. черепицы и 1000 шт.
облицовочных плиток.
Из табл. 148 видно, что при формовании силикальцитной черепицы
на прессе небольшой мощности ее стоимость составляет около 250 руб.
за 1000 шт. При формовании черепицы на специальных мощных
эксцентриковых прессах ее стоимость значительно снизится. Расход
материала и энергии на изготовление 1000 шт. силикальцитной черепицы
составляет только 83,65 руб. Канализационные трубы и облицовочные
плиты из силикальцитной массы имеют невысокую стоимость.
Прейскурантные цены в Эстонской ССР таких же изделий из бетона
составляют: черепица (1000 шт.) — около 600 руб., плитки для полов (1000
шт.)—410 руб., канализационные трубы (за 1 м) — 350—450 руб.
Таблица 146
Наименование пок.и,*телеп
Тглшмща
измерении
Количество
Объем черепицы (1000 тт.) ..,,...
Расход силикальцитной смеси иа
изготовление 1000 шт. черепицы
Колнчсстпо черепицы на одной запарочном
вагонетке
То же. и антокланс па 14 нагопетках . . .
Расход пара на запаривание одного
автоклана, загруженного черепицей ....
Расход элгктро-jiiepniii на формование
1000 шт. черепицы
т
тт.
т
кет-ч
1.3
2.3
290
1 060
2,3
30
Таблица 148 £
ОС
J*
п п
,f [i!HMi_ ItHt .![!!■ CIMT^-'h
И^кпь с содержанием Ю0';Ь зк-
Timiijfi CaO .... ...
Пар технологический . . .
Расход электроэнергии . . .
В то..1 числе на:
формование . .
[шото (ленке смесн и пр. . . .
Рисход металла на помол смеси в
дезинтеграторе
И того расход по пунктам
1, 2, 3, 4 и 5 . . . .". . .
- Трудовые затраты — всего . . .
В том числе на:
; изготовление смесн с гашением
| пзп'.стн и транспортировкой
i т-ска , . ... . .
формование
! распг.лубку и транспортировку
готовых изделий в склад . .
изготовление и замену деталей
Дополнительные расходы 137,3% .
Еипиша
т
:
квт-ч
•
кг
руб.
чел.-дн,-
и
в
'
Пена,
Руб.
4
140
40
0.28
0,28
0,*8
0,7
_
41,44
44,44
44,44
44,44
41,4 \
44,44
-
КЗМЛНЛЕЩП'
(1 ■*<] S
коли-
честна
1,6
0,19
П,45
29
14
15
2,9
0,58
0,06
0,29
0,07
0,1
0,С6
—
I'Hht* Тр\*бН
;л> мм"
стоимость.
руб.
6,4
26,6
18
8,12
3,92
4,2
2,"3
fil.15
25,78
2,67
12.N9
3,11
4,44
2,67
35.4
122,33
Черепица
'
количества
2
0.25
0,57
55
30
25
3,5
_.
1,55
0.08
0,75
0,55
0,05
0,!2
_
(НТО шт.)
стоимость,
pyfi.
8
35
22,8
15,4
8,4
7
2,45
83.65
68,88
з.-б
33.33
24,44
2,22
5,33
94,57
247.1
Плиты для облицовки
стен и покрытия полов
(1000 шг.)
количество
0,31
0,0f'2
0,075
21
16
5
0,7
_
0,5
0/>2
0,32
0,13
0,01
0,02
_
стоимость,
руб.
1,36
8,68
3
5,88
4,48
1,4
0,49
19,41
22,22
0.89
14,22
5.78
0,44
0.89
30,51
72,14
549
Если принять, что 1000 шт. силикальцитных плиток размером
12X12 см покрывают 14,4 м пола, то стоимость 1 м составит 72,14 :
Таблица 147
П;1 ixti'Hnii.iniK' lk)Kaj.li\'.li'li
Единиц.)
измерении
Количество
Ofh.i'M 1000 hi г. плиток . . ....
РаС.ЧОД СПЛИКаЛЫШТИОН СМееИ WA ИМ ОТОИЛС-
НИС: 1000 шт. и.'шгсж
Колпчсч п'о и.'шгок па озноп запарочной
вагоне ГКО
То же, s автоклаве па 14 вагонетках
Р.Ч'чол пара на ишарниапце одного авто-
клана, 1а1ружешюп> плитками . .
Расчо.ч члемролкчтш им форчювапие
11100 шт. плиток . . . ...
0,245
0,11
2 500
35 - 00
2,6
10
14,4 = 5,01 руб. Эти цены с совершенствованием технологии
производства могут быть снижены.
Учитывая данные стоимости силикальцитных блоков и изделий,
следует согласиться с высказыванием Гвоздарева [397J о том, что
трудно переоценить значение силикальцита для жилищного строительства.
10.4 Некоторые принципиальные вопросы экономики
силикальцитных изделий.
Портландцемент и силикальцит состоят в основном из одинаковых
веществ (S1O2 и СаО). Новообразование структуры силикальцита
состоит также из частиц вещества чрезвычайно высокой дисперсности
(см. гл. IV). Можно полагать, что частицы новообразования
силикальцита так же, как и цемент, связаны между собой посредством весьма
тонкой водяной пленки. Следовательно, процессы твердения
портландцемента и образования структуры силикальцита весьма сходны.
Для того чтобы частицы SiC»2 и СаО под действием воды при обычной
температуре подвергались (имеющему место при твердении)
диспергированию (см. гл. IV, п. 3), их приводят в процессе обжига клинкера при
/ = 1400° в новое минералогическое состояние. Чтобы процесс
твердения проходил с практически требуемой скоростью, клинкер
размалывают и получают цемент. При образовании структуры силикальцита
процессы диспергирования и перемещения частиц происходят при
термовлажностных условиях. В связи с этим имеет известное значение
давление пара. Объем и качество этих процессов существенно зависят
от механической подготовки материалов в дезинтеграторе.
Следовательно, исходя из новой теории твердения цемента, можно
полагать, что связи, возникающие при твердении цемента между
частицами цементного камня, и связи новообразования
550
структуры силикальцитных изделий имеют близкий друг к другу
характер. Лучшие строительно-технические показатели силикальцита в
сравнении с бетонными изделиями (см. гл. VIII) можно объяснить
наличием более тонких пор и отсутствием у силикальцита макробетонной
структуры.
Чтобы производить бетонные изделия, нужен цемент. Для этого
надо высушить глину и известняки, размолоть их и гомогенизировать в
мокром состоянии, затем вновь высушить, обжечь в цементный
клинкер при / = 1400° и клинкер размолоть. Далее для получения бетона
цемент надо перемешать с водой, щебнем и песком, произвести
формование и обеспечить твердение в пропарочных камерах. В производстве
силикальцитных изделий обжиг извести проще и дешевле, чем обжиг
цементного клинкера. Сравнение всех процессов изготовления бетона и
силикальцита и их компонентов позволяет установить, почему сили-
кальцитные изделия должны быть дешевле бетонных.
То, что цементные изделия твердеют при обычной температуре и в
пропарочных камерах, а для изготовления силикальцитных изделий
необходима автоклавная обработка, с экономической точки зрения
существенного значения не имеет. При твердении изделий в пропарочной
камере расход пара не меньше, чем в автоклаве. Твердение бетона при
обычной температуре удорожает изделия, так как необходимо иметь
больше форм и площадок для их выдерживания. Поэтому в США
изготовление бетонных изделий с автоклавной обработкой в последнее
время стало вытеснять производство бетона с твердением в
пропарочных камерах и при обычной температуре.
Производственный процесс изготовления силикальцитных изделий
легко автоматизируется. Несомненно, что силикальцит в ближайшем
будущем займет должное место в индустриальном строительстве
наряду с заводским бетоном и железобетоном.
Дезинтегрированный способ можно успешно применять и при
подготовке цементно-песчаных смесей. Опыты [398] показали, что дезин-
теграторная обработка цемента и песка, содержащего глину, повышает
качество изделий и их прочность почти в три раза. На территории
СССР не всюду имеются пески, пригодные для изготовления бетона,
поэтому применение дезинтегрированного способа при изготовлении
цементных изделий имеет также немаловажное народнохозяйственное
значение. По всей вероятности, окажется целесообразным и
использование дезинтегратора в приготовлении сырьевой массы для выпуска
стекла. В дезинтеграторе-смесителе, имеющем пальцы из твердого
сплава, в смеси остается только 0.03% металла от количества
обработанной смеси, поэтому нет оснований опасаться, что содержание
железа в стеклянной массе повредит ее качеству.
Следует отметить, что вопросы экономики производства
силикальцита пока еще очень мало изучены.
551
ГЛАВА 11 МЕТОДИКА ИСПЫТАНИИ АВТОКЛАВНЫХ
ИЗВЕСТКОВО-ПЕСЧАНЫХ ИЗДЕЛИИ
11.1 необходимость стандартизации методики испытаний.
Исследование строительно-технических свойств цемента
производится стандартными методами давно. Стандартные же методы
исследования вяжущего известково-песчаных изделий еще не разработаны.
Каждое исследовательское учреждение в настоящее время изучает из-
вестково-песчаные изделия по своей методике. Иногда в одном
институте одни и те же исследования проводятся по различной методике.
Вяжущее известково-песчаных автоклавных изделий иное, чем
вяжущее цементобетонов (см. гл. IV). Если цемент при изготовлении
бетона является вяжущим материалом, то у известково-песчаных изделий
один из компонентов реакции образования монолита — известь —
считается вяжущим необоснованно. При автоклавном изготовлении
известково-песчаных изделий вяжущими также можно считать песок и
воду. У известково-песчаных изделий нельзя рассматривать вяжущее и
его свойства отдельно от структуры изделий и их свойств.
У изделий из хорошо гомогенизированных смесей мелкого песка и
извести отсутствует макробетонная структура, что позволяет при
помощи сравнительно несложных зависимостей по данным сырьевых
материалов с достаточной точностью рассчитать прочность изделий.
Методика расчета прочности изделий из дезинтегрированных известково-
песчаных (силикальцитных) смесей приводится в гл. IV.
Изучение вяжущего известково-песчаных изделий представляет
сложную задачу. Исследование вяжущего методом испытаний
прочности образцов требует учета всех обстоятельств, связанных с
образованием структуры монолита. При отсутствии необходимых данных
отдельные результаты опытов в редких случаях можно сравнивать между
собой, а тем более находить в них общие закономерности.
Многие исследовательские учреждения при формовании образцов
из известково-песчаных смесей используют постоянное
552
формовочное давление 150 кг/см, а некоторые — 200 кг/см. Это
вызвано тем, что револьверные прессы, применяемые в производстве
силикатного кирпича, имеют равные формовочные давления. Но на
прочность изделий автоклавных известковопесчаных смесей и
структуру его вяжущего решающее воздействие оказывает плотность изделий.
Поэтому, по нашему мнению, образцы важно формовать до
определенного постоянного объемного веса. О качестве образующегося вяжущего
и влиянии добавок можно судить по прочности образцов,
изготовленных только таким образом.
Количество работы, расходуемой на формование образцов до
постоянного объемного веса, характеризует формуемость смеси. Если
образцы прессуются гидравлическим прессом, объем работы зависит и от
скорости формования, в особенности при смесях большой
дисперсности с большим содержанием извести (см. гл. VI). Это объясняется тем.
что расход энергии на удаление воздуха из смеси значительно выше
при быстром уплотнении смеси, чем при мед ценном. Деформация
образцов, прессуемых до постоянного объемного веса, имеет постоянные
значения и не зависит от скорости прессования, поэтому объем работы,
необходимый для формования, определяется максимальным давлением
пресса, величина которого зависит от скорости прессования. Если
образцы формуются не до постоянного объемного веса, то указания в
литературе о том, что «оброзг/ы прессовались под давлением 150 кг/сМ2»,
не позволяют судить о степени уплотнения. При таком прессовом
давлении из одной и той же смеси можно изготовить изделия разного
объемного веса. Именно поэтому результаты сравнительных опытов часто
не совпадают и их трудно использовать для сопоставления.
При испытании цементов применяется стандартный песок с
соотношением вяжущего и песка 1:3. В данном случае вяжущее помещают
в пустотах заполнителя, и при стандартном способе изготовления
образцов получают почти постоянный объемный вес при любом цементе.
Поэтому при испытании цементов по стандартной методике объемные
веса образцов можно во внимание не принимать. У цементобетонных
изделий структура вяжущего (микробетонная структура цементного
камня) возникает почти независимо от плотности заполнителя, она
одинаковая при различной плотности бетонов. Плотность и структура
цементного камня зависят главным образом от соотношения цемента и
воды, т. е. от водоцементного фактора.
Изучение влияния добавок на прочность известково-песчаных
изделий возможно только при изготовлении образцов с постоянным
объемным весом. Практика показывает, что добавки значительно влияют на
сжимаемость смесей. Однако это положительное влияние многих
добавок следует отнести за счет несовершенной методики исследований.
Пример, подтверждающий
553
это, описан нами в 1954 г. в специальной работе [67]. Для прочности
изделий особо важное значение имеет степень гомогенизации смесей.
Последние, приготовленные из одного и того же песка и извести при
одинаковой активности, могут дать при одних и тех же условиях
формования и запаривания в зависимости от способов перемешивания
компонентов различные прочности. В исследованиях известково-песчаных
изделий этому важному вопросу также уделено мало внимания. При
изготовлении образцов компоненты обычно перемешивают вручную,
что ставит результаты опытов в зависимость от индивидуальных
качеств лаборантов, производящих перемешивание. Если условия
перемешивания сырьевых материалов будут стандартизированы, то
расхождение в результатах опытов резко уменьшится. На Опытном заводе
смеси равномерно перемешивают в лабораторном дезинтеграторе,
ко.орый обеспечивает освобождение зерен песка от естественной
цементации, практически не размалывая их.
Стандартизация методики испытаний автоклавных известково-
песчаных изделий крайне необходима.
В настоящей главе рассматривается методика, являющаяся, по
нашему мнению, основой для разработки стандарта. В предыдущих
главах излагались методы лабораторных исследований, поэтому в данной
главе эти методы не освещаются, а дается ссылка на них. Если
методика стандартизирована, указывается номер стандарта.
11.2 Методика оценки сырьевых материалов.
11.2.1 Песок
Удельный вес песка (объемный вес его зерен) определяют по ГОСТ
8735-58, п. 7. Этой же методикой пользуются при оценке песка
природного, молотого и свободного от извести, полученного из известково-
песчаной смеси. Объемный насыпной вес песка в сухом состоянии
(объемный вес в рыхлом состоянии) находят по ГОСТ 8735-58. п. 9 или
по методу, описанному в гл. IV, п. 5. Объемный насыпной вес песка в
партии для перевода количества поставляемого песка из весовых
единиц в объемные или обратно определяют по ГОСТ 8735-58, п. 8.
Объемный вес песка в уплотненном состоянии определяют по ГОСТ 8735-
58, п. 9 в мерном сосуде емкостью 1 л или по методу, приведенному в
гл. IV, п. 5. Пустотность песка находят на основании предварительно
установленных объемного и удельного весов. Пустотность (Ут(Л ) песка
в процентах по объему вычисляют по формуле
Упуст=(1 - ■'" > 100. <И2>
554
у с— объемный вес песка, г/слг;
ур—удельный вес песка, г/см.
В зависимости от объемного веса песка в рыхлом или уплотненном
состоянии получают и его пустотность в аналогичных состояниях.
Влажность песка определяют по ГОСТ 8735-58, п. 11, зерновой состав
—по ГОСТ 8735-58, п. 12.
При вычислении зернового состава песков, вымытых из
дезинтегрированных смесей, навеску берут весом 100 г. Рамки для сит могут
быть круглые или квадратные с диаметром или боковой стороной не
менее 100 мм. Просеивание производят механическим или ручным
способом.
Суммарное содержание пылевидных и глинистых (илистых) частиц
в песке определяют отмучиванием по ГОСТ 8735-58, п. 14, содержание
только глинистых частиц — по ГОСТ 8735-58, п. 16, органические
примеси—по ГОСТ 8735-58. п. 17.
11.2.1.1 Определение удельной поверхности песка.
Для вычисления удельной поверхности сыпучих материалов
имеется много методов. Одним из первых является турбидиметрический
метод [399]. Он состоит в том, что в разные сроки седиментации измеряют
величину абсорбции света и на основе этого вычисляют диаметр частиц
и величину удельной поверхности. Давно существует и метод лайко-
метрический, по кото рому сыпучий материал (удельная поверхность
которого определяется) перемешивается со стандартным угольным
порошком и по изменению его цвета судят об удельной поверхности.
Удельную поверхность определяют и по сопротивлению движению
газов и жидкостей в сыпучих материалах [400, 401]. За рубежом этот
способ широко известен под названием метода Blain'a [402, 403]. Через
слой сыпучего материала определенной толщины пропускают
воздушный поток. Удельную поверхность принимают пропорциональной
квадратному корню от величины оказанного воздуху сопротивления. В
СССР данный метод усовершенствован Гипроцементом [404] и канд.
техн. наук Товаровым [209]. Метод (БЭТ), основанный на трудах
исследователей Brunauer'a, Emmet'a и Teller'a [405], заключается в
измерении адсорбции молекул газа. В разработанном исследователями
Harkins'oM и Jur'om методе (ХЮ) [405] для определения удельной
поверхности измеряют иммерсионную теплоту. Andreassen [406,407]
создал точный метод, основанный на седиментации, Дерягин [408]
определил удельную поверхность сыпучего материала, пропуская через него
разреженный воздух.
Наши опыты по определению удельной поверхности песка при
помощи прибора Товарова показали отклонения в пределах 5% и лишь
отдельные максимально 10%. При перемешивании песков разной
удельной поверхности, например 300 и 1000 см~/г>
555
в равных количествах измерения дают удельную поверхность 0,5
«300+ 0.5- 1000 = 650 oi/Va При смешении песков в различных
пропорциях с различной удельной поверхностью измеренные и вычисленные
величины удельных поверхностей не совпадают в пределах 5%. Это
подтверждает, что пневматический способ измерения дает достаточно
точные относительные значения удельных поверхностей. Пользуясь
этими значениями, по формуле (69) [см. гл. IV] можно с достаточной
точностью рассчитать прочность изделия. Насколько величина
абсолютной поверхности отличается от относительной удельной
поверхности, измеренной пневматическим поверхностемером, никакого
значения для современной теории и техники изготовления известково-
песчаных изделий не имеет.
гдее„-
11.2.1.2 Определение удельной поверхности песка путем вычисления.
Мы показали [73], что удельные поверхности отдельных фракций
вычисляют по формуле
сп=А +fi, ("3)
-удельная поверхность фракции, см/г\
— средний диаметр отверстий двух смежных сит. на одном из
которых фракция осталась, а через другое прошла, мм.
АиВ — постоянные величины, принимаемые по табл. 149.
В качестве примера в табл. 150 даются удельные поверхности
фракций песка по наиболее применяемому набору сит при значениях^
и В указанных в табл. 149. Удельную поверхность фракции <0,1 мм
измеряют пневматическим поверхностемером.
Удельную поверхность песка получают умножением
относительных остатков фракции на приведенные в табл. 150 значения удельных
поверхностей отдельных фракций и затем суммируют результаты.
Пример. Результаты просеивания песка, обработанного в
дезинтеграторе большого размольного эффекта, следующие: остаток на сите
1,2 — 0%, на сите 0,6 — 10%, на сите 0,3 — 20%, на сите 0,15 — 20%,
на сите 0,1 — 30% и через сито 0,1 прошло 20% песка. Удельная
поверхность последней фракции (изме-
Габлица149
Поешнн-
ные
величины
Песок
природ.
(U'c-.ok. обраОигаинми к AtMHHTurp.iTope, с приростом
удельной и<:нирхмисги
i до 50 см-'г
| (iieiio.ihiuo'i |i.i imo.ii>-
, иым эффект)
иг SO vi ЯК) г.мУг
(средний
размольный эффект)
«плис 300 смУг
(больш >й
размольный эффект)
В
31.5
17,7
37,2
14,8
34,1
15,7
41,9
13,8
556
Таблица 150
Фракции, мм
верхним
граница
1,2
().(>
0,3
0,15
(1,10
ренная пн
нижняя
граница
0,1)
0.3
0.1")
и,10
0,00
евматическ!
Природный
песок
5<)
94
171
291
1м повег
Песок обработан и дезинтеграторе
удельной поверхности, с
до 50 j от 50 до 300
удельная поверхность фрам
i
56 | 50
98 ' ЮЗ
180 ' 11)0
312 j 328
)хностемером) составила
с приростов
свыше 300
ни, см'/г
60
107
200
1500 см/г.
Удельную поверхность вычисляют по схеме, указанной в табл. 151.
11.2.1.3 Измерение удельной поверхности песка при помощи
пневматического поверхностемера.
Удельную поверхность фракций песка, меньших 0,1 мм, измеряют
пневматическим поверхностемером. Если удельная поверхность больше 1000 см'/г, её
можно определить пневматическим повфхностемером, не распределяя песок
на фракции. Измерение удельной поверхности меньше 1000 см'/г
непосредственно прибором дает менее точный результат, чем способом вычисления. Если
удельная повфхность меньше 500 см'/г, определения должны производиться
только вычислением.
Для работы с поверхностемерами разработаны соответствующие
инструкции, которые приводятся и в учебниках [404]. Институт ВНИИТИСМ
сконструировал пневматический повфхностемф типа ПСХ-2 {Рис. 239). удобный
для практического применения. Чтобы определить этим повфхностемером
величину удельной поверхности, необходимо:
а) высушить материал при t = 105 —110°;
б) охладить пробу до комнатной температуры и взвесить ее в количестве
С = 3,33 у, с точностью до 0,01 г, где у, —удельный вес пробы;
Таблица 151
ОтИерсПЫ
CHT.I, .1<Ы
0.6
0.3
0,15
0.1
0.1
-. ()1'|И)СНГОЛЬИий
( <К*Г;||'с»К фракции
| на сиге, %
I
1 Ю
20
20
оО
20
Удельна» поверхность
фракции, CAt''-г
<>0
107
200
349
1500
Относительная
поверхность фракции, см-;?
Удельная поверхность песка, см2:г
0
21,*
40
104.7
.300
472,1
557
в) положить в кюветку
кружок фильтровальной бумаги,
вырезанной по внутреннему
диаметру кюветы, и высыпать на нее
навеску, предназначенную для ^ ; , -. _ .*■
испытания. Легким постукивани- ■ ^^
ем разровнять слой, покрыть его
сверху вторым кружком
фильтровальной бумаги и уплотнить "• - i * \
плунжером; ] ' ' '- •> -с (
г) измерить высоту слоя ма- ■* .' ^ '*-
териала L с помощью нониуса на ' . - • <
пленке плунжера и шкалы на - & p§J*; . .
внешней поверхности кюветы; - ; » f\* ', л
д) удалить плунжер из кюве- , •' "*"'*'
ты, открыть кран и с помощью л . *
груши создать под слоем мате- ; ' ■' * *'"*( г ,»
риала разрежение, которое долж- %: **
но быть таким, чтобы жидкость в ._~^ . *
манометре поднялась до уровня * l *Л| -
верхней колбочки; Рис 239. Об,ций ввд прибора ПСХ-2*
е) закрыть кран, измерить по — --*■-•---■- у,; > - »>/-' ч*,-, ^^
секундомеру время Ф
прохождения мениска жидкости в манометре между двумя рисками (при
быстром оседании столба жидкости — между рисками, 3 — 4 при
медленном — между рисками 1 —2);
ж) записать температуру воздуха.
Вычисления. Удельная поверхность вычисляется по измеренным
значениям высоты слоя материала (L) и температуры воздуха (f); в
составленной таблице находят значение М, которое определяется по
формуле
М
[ 0,11 I Ш ' (4.У - Я,:«)"" I '"' |.
где ц—вязкость воздуха при температуре опыта, а также по формуле
г --КУ,У <;-г (144)
где К— постоянная прибора (указана в паспорте прибора); Ф—время,
сек; G—величина навески, г. Дня определения удельной
поверхности порошков с удельной
558
поверхностью меньше 1500 сл^/г навеску следует брать численно
равную удесятеренному удельному весу и измерять время падения
воды манометра между рисками 3 и 4. Величину М в этом случае находят
по таблице для одной трети измеренной высоты слоя, а расчет
удельной поверхности производят по формуле
е --. 1.73 к .. см1 г .
и '
Результаты расчетных вычислений удельной поверхности и
измерений пневматическими поверхностемерами имеют незначительное
расхождение. К этому выводу пришли и другие исследователи [409].
Величину зерен песка, их форму, характер поверхности, размалы-
ваемость песка определяют по методике, рассмотренной в гл. II;
коэффициент размалываемости — в гл. IX; структурную прочность песка —
в гл. IV, п. 5; пригодность песка и индекс качества для производства
известково-песчаных изделий — в гл. II. Индекс качества песка по
показателям природного песка — содержанию Si02, величине и форме
зерен песка, характеру поверхности зерен и размалываемости —
освещен в гл. II.
11.2.2 Известь
Прием и подготовка проб производятся по ГОСТ 1174-51.
Содержание в извести активных СаО и MgO определяется по ГОСТ 1174-51
(при содержании в извести MgO до 5% — по п. 11, свыше 5% — по пп.
12, 13); выход известкового теста — то же, п. 14: содержание непога-
сившихся зерен — то же, п. 15; остаток частиц на сите — то же, п. 16;
влажность гидратной извести (пушонки) и известкового теста — то же,
п. 17; скорость гашения извести — то же, п. 18; объемный вес
известкового теста—то же. п. 19.
Методика испытаний оценки постоянства объема извести, а также
метод определения относительного количества частиц в извести,
гасящихся только в условиях автоклавной обработки, рассмотрен в гл. II.
Оценку влияния ускорителей и замедлителей на гашение извести
производят следующим образом. Берут пробу извести весом около 500
г, помещают ее в герметически закрытый сосуд и определяют скорость
гашения извести без добавок и при различном количестве добавок.
Разность скоростей гашения характеризует влияние добавки на
скорость гашения.
Добавку до перемешивания с известью рекомендуется хорошо
перемешивать с водой.
Количество погасившихся частиц Са(ОН)2 в негашеной извести
определяют по методике, описанной в гл. VII, п. 4.
559
11.2.3 Вода
Степень пригодности воды для изготовления известково-песчаных
изделий определяют по методике, приведенной в гл. II.
11.3 Методика испытаний известково-песчаных смесей и их
формования.
11.3.1 Определение активности смеси.
Среднюю пробу смеси высушивают в термостате до постоянного веса при /=105 —
110е. Размалывают в ступке склеившиеся зерна. В коническую колбу емкостью 250 мл
помещают 5 г высушенной смеси, наливают около 150 мл дистиллированной воды,
добавляют несколько капель фенолфталеина и титруют IN раствором HCI до потери
красного цвета Титрование производят медленно, добавляя каплями соляную кислоту.
Суммарное содержание в смеси CaO+MgO вычисляют по формуле
а = V "Л8 , <145>
где Г—количество НС1, израсходованной на титрование, мл;.
2,8—титр 1 N НС! по СаО, умноженный на 100;
g, — навеска сухой смеси, г.
Активность смеси можно определять, не высушивая смесь, зная ее влажность. В этом
случае ее находят по формуле
_ v ■ '-'•«< 10» + к') (]Щ
К "К)
где w—влажность смеси, %.
11.3.1.1 Определение влажности смеси.
Около 10 г смеси помещают в бюкс, взвешивают и устанавливают в
термостат при /=105 — 110°. Через 2 часа производят первое взвешивание, через
каждые 20 мин. — последующие до получения постоянного веса До
взвешивания бюкс со смесью выдерживают 20 мин. в эксикаторе.
Влажность смеси вычисляют по формуле
*»= к *' 100. <147>
где g — начальный вес смеси (до высушивания); gj — вес высушенной смеси.
11.3.1.2 Определение удельной поверхности песка, содержащегося в
силикальцитной смеси.
В стеклянную колбу помещают 400 г смеси средней пробы, наливают в нее водный
раствор соляной кислоты (1:3), нагретый до 80е, в количестве, обеспечивающем ее
значительный перевес в отношении извести, находящейся в смеси. Смесь 10 мин. взбалтывают
и фильтруют. Песок, оставшийся на фильтровальной бумаге, промывают теплой водой
до получения
560
■Ф90~-
т.
ш
v/>
&
I
J-.''
Щ£
9
V/
УЛ
/
'"/у
_-/
Оброэви
Ё
Ш=
нейтральной реакции. Затем песок
высушивают в термостате при /=105 —
110° и выделяют для ситового анализа
навеску 200 г. Далее ситовый анализ и
удельную поверхность песка
определяют таким же образом, как и у
необработанного или дезинтегрированного
песка (см. п. 2, стр. 554).
11.3.1.3 Показатели удобообрабаты-
ваемости смесей.
Определяют по методике,
изложенной в гл. VI.
11.3.1.4 Показатели прессуемости из-
вестково-песчаных смесей.
я с„^ / Определяют следующим образом. По-
удобообрабатываемости смеси (в « п ,«^ г ,
собранном виде)- казанныи на Рис. 240 цилиндр прессформы
/ - цилиндр; 2 стальной поддон; 3 ПОМвЩаЮТ ПЭ ПОДДОН И ЗаПОЛНЯЮТ еГО ИЗ-
поригень;^ калибр (два полуцилиндра); J веСТКОВО-ПеСЧаНОЙ СМеСЬЮ В КОЛИЧССТВе,
—головка поршня ,
при котором вес сухого вещества (сухого
Са(ОН)г + сухого песка) равен 186.53 г. На
поверхность смеси устанавливают поршень, а на торец цилиндра
калибр, состоящий из двух полуцилиндров. Цилиндр с поршнем и
калибром помещают под гидравлический пресс, который давит на поршень
до тех пор, пока калибр свободно двигается между головкой поршня и
торцом цилиндра. В момент, когда свободное движение цилиндра
прекращается, регистрируют по манометру давление пресса рм (кг/см').
Чтобы воздух мог выйти из смеси, последнюю сжимают с равномерной
скоростью. Продолжительностью сжатия смеси считают время от
момента соприкосновения поршня пресса с головкой поршня пресс-
формы до момента регистрации показания р„ манометра. Ниже
приводится зависимость сроков сжатия смеси от удельной поверхности песка
в смеси (сл^/г):
Рис 240. Форма для изготовления
образца и определения показателей
то
100—200
200—100
400-700
700 —1000
I0O0—I 1|Ч0
М00
0 сек.
!Г) .,
25 ..
30 „
1 мин.
1.5 мни.
2 мим.
Давление у пресса, необходимое для сжатия образца до объемного
веса сухого вещества 1,9 г/си, вычисляют по формуле
561
, — Л''?. (148)
r'.i.t.o '
где S — площадь поршня, см2;
19,69 — поверхность образца-сырца, подвергнутая давлению. Прессуе-
мость смеси находят по формуле
11.3.1.5 Формование образцов постоянного объемного веса сухого
вещества для испытаний.
Формование образцов до постоянного объемного веса производят при помощи
пресс-формы (см. Риа 240). Образцы-цилиндры, изготовленные при помощи формы,
имеют точный объем, поэтому количество помещаемой в форму смеси, необходимое
для получения постоянного объемного веса образца, составит
С=г- 98,175,
где г—требуемый объемный вес сухого вещества, г-'сл/; 98,175 — объем образца, ел,3.
Образцы формуются со скоростью, определяемой поданным на стр. 560. если смесь
имеет оптимальную активность, т. е. соответствующую вычисленной по форму-
1 100
ле— 40,02<?(см.гл.ГУ).
Если активность смеси выше или ниже оптимальной, указанные скорости формования
следует увеличить или уменьшить пропорционально активности смеси и оптимальной
активности. За вес сухого вещества смеси принимают вес смеси, высушенной при t =
105 — 110° до постоянного веса, или сумму весов помещаемых в смесь извести и песка,
высушенных до постоянного веса при той же температуре.
11.3.1.6 Определение степени загустевания смеси в формах пено- и га-
зосиликалъцитных изделий.
Методика определения степени загустевания смеси, необходимой для вьщержива-
ния давления пара в автоклаве без появления в изделиях дефектов, рассмотрена в гл. VII.
Оптимальную формовочную влажность при формовании прессованием
определяют, как указано в гл. VI.
Вязкость силикальцит ной смеси находят методом, изложенным в гл. VI, п. 3.
11.4 Методика испытаний запариваемых изделий.
11.4.1 Метод измерения термического эффекта,
- возникающего при твердении известково-песчаных изделий, —см. в гл. IV, п.
6.
562
11.4.1.2 Метод испытания прочности известково-песчаных
образцов во время запаривания
—см. гл. IV, а 7.
11.5 Методика испытаний свойств запаренных образцов.
11.5.1 Средняя прочность на сжатие сравнительных образцов
- вычисляется по методике, указанной в гл. IV, п. 9.
11.5.2 Определение удельного веса силикальцита
- пикнометрическим способом освещено в гл. IV, п. 8.
11.5-3 Определение водопоглощения и морозостойкости
силикальцита.
В гл. IV, п. 8 и гл. V1U, п. 3 было показано, что степень водопоглощения силикальцита в
значительной мере зависит от того, были высушены образцы до постоянного веса при t 105° до
помещения их в воду или нет. Если образец нагревался после насыщения водой, то при
некоторых соотношениях компонентов смеси водопоглощение ухменьшается до двух раз по
сравнению с водопоглощением насыщенного до высушивания образца. Поэтому при
определении водопоглощения силикальцитнош монолита во всех случаях образец следует
первоначально насытить водой согласно ГОСТ 3586-47, п. 23в и только после этого определять вес
образца, высушенного до постоянного значения. По тем же соображениям морозостойкость
образцов следует определять на невысушенных образцах, а не по ГОСТ 379-41, где
предусматривается высушивание образцов при t =105 — 110° до постоянного веса и определенной
морозостойкости. Подробно этот вопрос рассмотрен в гл. \ТП, п. 9.
11.5.4 Определение свободной окиси кальция и растворимой Si02 в
силикальците,
11.5.4.1 Общие положения.
Одним из методов исследования физико-химических процессов, протекающих при моноли-
тизации известково-песчаных смесей, является определение изменения содержания
свободной окиси кальция и растворимой Si02 в пробе образца (см. гл. IV). Наше исследование [37]
показало, что в воде при автоклавном запаривании известково-песчаных изделий происходит
процесс гидролиза. Поэтому, вычисляя количество свободной извести силикатных и сили-
кальцитных изделий, как это производится при определении активности известково-песчаных
смесей, титрованием суспензии соляной кислотой (анализируемые смесь — вода или смесь
- 10%-ный сахарный раствор) при индикаторе^*получают во всех случаях результат,
завышенный против действительного. Опыты показали, что скорость гидролиза зависит от рН
раствора и.что при длительном титровании и достаточном наличии воды можно шлитровшъ
и всю содержащуюся в изделии связанную известь.
Если производить титрование не суспензией, а раствором, полученным от фильтрования
выдержанной известное время суспензии, то при определении количества свободной извести
можно получить более точные результаты. Наши опыты подтвердили, что количество
извести, переходящее в течение известного времени из известково-песчаного изделия в воду, зави-
563
сит от toi 1ины порошка
564
новообразования и количественного соотношения порошка и воды. При
известном соотношении, когда профильтрованный раствор не насыщен
известью, количество свободной извести, устанавливаемое этим способом, почти
равно определяемому по Emley. С уменьшением соотношения порошка и воды
количество растворенной извести в известково-песчаных изделиях
повышается. Оно возрастает и с увеличением длительности соприкосновения порошка и
воды, но довольно медленно. Разница в несколько часов не оказывает
большого влияния на количество свободной извести. Метод Emley, где титрование
производят в среде абсолютного алкоголя, значительно точнее метода
определения свободной извести в известково-песчаных изделиях титрованием в
водные растворы (в суспензию, сахарный раствор или фильтрат).
В гл. IV, п. 11 было показано, что в структуре новообразования растворимая
Si02 связана особенно прочно, поэтому определение ее количества затруднено
и зависит от метода испытания.
Учитывая это, нами рекомендуется определять в образце свободную известь и
растворимую Si02 следующим образом.
11.5.4.2 Взятие пробы и ее хранение.
В зависимости от поставленной задачи берут среднюю пробу одним из
известных способов [410, 411] или по специально составленной для конкретных
условий методике. Следует строго выполнять правила взятия пробы, так как из-за
небрежности допускается свыше 95% ошибок в анализах силикатов. Физико-
химические изменения, происходящие в материале при водотермической
обработке, при влажном состоянии материала могут протекать ив нормальных
условиях. Поэтому при точных определениях необходимо сохранят пробу в
высушенном виде или производить испытания в течение нескольких дней после
ее взятия.
11.5.4.3 Подготовка к анализу.
Чтобы определить содержание свободной окиси кальция й растворимой Si02,
высушивает 5 —10 г пробы при t = 105 ± 5° до постоянного веса. Сушку
производят при слегка поднятой крышке бюкса. После высушивания при
необходимости пробу измельчают небольшими порциями в фарфоровой или агатовой
ступке.
При определении растворимой Si02 пробу измельчают до тех пор, пока
песчинки не будут очищены от новообразования. При испытании образцов,
изготовленных из тонкодисперсных смесей, материал измельчают до тонины, при
которой он полностью проходит через сито № 0085.
При вычислении свободной окиси кальция пробу измельчает в два
приема После измельчения и пропуска ее через сито № 0085 материал хорошо
перемешивают. Затем 0,2 — 0,5 г пробы измельчают дополнительно в агатовой
ступке до полного прохождения через сито №0063 (10 000 отверстии на см2),
после чего ее анализируют. Для предохранения пробы от увлажнения и
565
частичной карбонизации желательно пробы измельчать в
изоляционной камере, свободной от влаги и углекислого газа атмосферы.
11.5.4.4 Определение растворимой Si02.
Взвешивают 2 — 2,5 г (g) порошка на аналитических весах,
погружают его в химический стакан и в него наливают 50 мл горячего
раствора 2NHC1. Полученную пробу помешивают и при слабом
кипячении выдерживают 5 мин. После этого раствор 10 мин. осаждается и
декантируется через фильтр «синяя лента». Осадок три-четыре раза
осторожно промывают 3 — 5ж? горячей дистиллированной воды и
каждый раз дают раствору несколько минут осаждаться. Воду от
промывки декантируют через тот же фильтр.
После промывки осадок смешивают с 50 мл горячего раствора 3%-
ного NaOH и после этого при слабом кипячении выдерживают 5 мин.
Раствор филь'руют через указанный фильтр. Осадок на фильтре
промывают небольшими порциями горячей воды до полного
освобождения от щелочи. Нерастворимый осадок определяют из осгатка на
фильтре, а растворимую Si02 — из фильтра — обычными
аналитическими методами.
Процентное содержание растворимой БЮг в пробе вычисляют по
формуле
sio'=rino, <149>
А*
где г—количество растворимой S1O2, r; g—вес пробы, г. Процентное
содержание растворимой SKD2 от сухой смеси определяют по формуле
SiO» =-£-(100 - е), (150)
- j-+r
где /—вес нерастворимого осадка;
е — количество гашеной извести, израсходованной на изготовление
образца в процентах от сухой смеси. Процентное содержание
растворимой БЮг от общего количества SKD2, вычисленного по формуле,
составит
SiO"'= г Ш. <151)
J + г
11.5.4.5 Определение свободной окиси кальция.
Для определения свободной окиси кальция наиболее широкое
применение нашел метод Emley. По этому методу свободную известь
определяют в виде СаО и Са(ОН)г- Метод основан на обработке
материала горячей смесью безводного глицерина и абсолютного спирта В
результате взаимодействия содержащихся в силикальците несвязанной
извести и безводного глицерина образуется глицерат кальция. Глицерат
оттитровывается спиртовым раствором
566
бензойной кислоты или уксуснокислого аммония. При этом в раствор
входит лишь глицерат кальция. Свободная окись магния не вступает в
реакцию с глицерином. В опытах используются абсолютный спирт,
безводный глицерин, 0,1 -титрованный раствор бензойной кислоты
или уксуснокислого аммония в безводном спирте, хлористый барий и
1-% спиртовый раствор фенолфталеина.
Приготовление смеси безводного глицерина и абсолютного
спирта, а также оттитрованного спиртового раствора бензойной кислоты
или уксуснокислого аммония приводится подробно в литературе
[404].
В сухую коническую колбу емкостью 150 мл. содержащую 30 mi
раствора глицерина в спирте, вносят 0,2 — 0,5 г порошка
силикальцита. К кочбе присоединяют холодильник и пробу кипятят 5 — 10 мин.
на сетке над электрической плиткой. При появлении розовой окраски
кипящую жидкость через каждые 5 — 10 мин. кипячения оттитровы-
вают раствором бензойной кислоты или уксуснокислого аммония до
исчезновения окраски. Нагревание и титрование повторяют до тех
пор, пока не прекращается появление розовой окраски после 30-
минутного кипячения.
Содержание свободной окиси кальция вычисляют по навеске и
расходу оттитрованного раствора по формуле
CaOfl,„fi. — и %>
где V— количество раствора уксуснокислого аммония или бензойной
кислоты, израсходованного на титрование, мч; С—титр
уксуснокислого аммония или бензойной кислоты, выраженный в г
CaO; G]—сухая навеска, г.
567
1
в
s«
ss
|g
ES
>,=•
1
П-24
11-25
11-20
11-27
П-28
11-2:)
11-:>2
П-33
11-3 1
IKS
Il-3(i
OtKy.in достаплеп
■ )
■ —
Ленинградская обл., Кол-
ппно, IbhopcKnii завод
То же
Бе.чгоротгкпя обл., Лчск-
сеевка, <ааод стронма-
'|( pif.'I. iOlt
То же
10 •ни-К-л '.чхегзиская
опт., Kenrav
fi.\t'('P. С л '.чват. >Кп-
ЛШППО-КолшунаЛЧЮе
упртпгнис (ЭККУ).
«■'мГ-iiiini Л» 18
То же
' ЛсИИМ! р 1 ГГКДМ обл.. i\!l-
К1-.ЧШ.1. Я|1'ЛИ. «.KlIKC-
"m'cK'.i М'нач.:пк»
Лукиио-Тулево
Мхпчянская обл., Mvp-
S
%
К
Й5
>,*.
3
. —
2.65
2,64
2,(55
2.08
2.68
2,92
2.1) 1
2,ИЗ
2,01
2,04
Содержание,
«
О
WJ
4
— —
97,0
99
97,6
91,2
22,(3
98
У 1.4
!
S4.1
■J3.8
g
ё
U
5 7
0.9
0.3
0,5
5.0
В
0
0.0
;,2
1
0.7
0,9
Ж
ъ >Д
ё.'-ё
Ifc
&с2
Big
ьг о^.
о
"
Светлее
эталона
То же
■
..
' Бесцветная
Сиплее
эталона
Бесцветная
t Спет чес
, эталона
i
То >::с
,,
Темнее
3 е р-
Рвамер
7
-
Средне-
зерписткй
Тонкозернистый
..
.,
"
.,
„
Крупнозернистый
i
[Средне-
i зернистый
ijo 0(i,6 I 0,9 ;Светлео Крупно-
n-;j7
n-;;s
11-39
П-40
11-41
11-42
11-43
11-41
(1-45
П-46
Олс'ея. карьер черегшч-
1Ю- '.че'аегрокого ллио-
.ч а
К;' iCCP. Bimna, карьер
П!Г. к и
РСФСР, Лачснное Поле.
к'1'i ер /Клепка
РСФСР. .Точенное Поле,
карьер Канама
Чернигов, Стрийуправлс-
ннс Черниговского обл-
потрсиеоюза
То же
..
Чернигов, Дробянка,
Сушильный завод
Чернигов, Грибовая руд-
ня
Петрозаводск
■2,68
2.06
2,06
2,60
2,06
2,05
2,05
2,05
2,05
2,07
81.9
«0.5
82 5
83
95,3
97.6
95,9
95,4
98
84,8
1,1
1
0,1
0,4
1.6
0,5
3,2
1,2
0,5
0,4
I эталона
То же
зернистым
.Средне-
ucpiiiicTbiil
Крупнозернистый
Дппко-
i зернистый
'.Средне-
зернистый
■Тонко-
i зернистый
i
Бесцветная
Средне-
зеринстый
Крупнозернистый
и a
Форма
8
--
—
Угловатая
Окатйчппн
Зпкр\т.':сн-
Углоната»
Закругленная
Углоиатля
-
-
-
Угловатай
Окяттшая
Закругленна»
Угловатая
_!
I lottcpXIKKTl,
9
_ i
1
1
i
*Л,!Топая |
П^зрачпа:*
1 (рмирачиаи
М.тгипаи
~
Пршрачнвя
-
...
—
С
обложением
То же
Прозрачная
.,
t '-ЪА
JHiL
10 11 '
10,2
•195
9.1 i 513
9.1 I 522
10.6 ' 300
1 1 753
!
;
с\2 1 4;>5
I
7.5 j 4i;;>
■J.l : 3"7
12,3 Г.2»
lo.i ; 3i9
7 з:«)
10,1 312
0,9 ,41)1
9 37У
7,5 330
;
7,5 : 390
7.9
7.5
6.6
10,1
I0f>
270
303
434
■6- и
1LI
220
220
i
313
1GB
123
■215
172
172
190
147
147
I9J
117
159
245
196
196
215
215
196
У.'К-'.Ч!,!
iri-pxi
гич-кл
S-o
E-o
J'.
]
1П8
224
23S
290
;<>6
772
190
(5
92
151
91
101
115
72
9.i
231
117
251
215
143
110
IH [|u-
orrii
слР'г
a
ii
551
4F3 '
483 i
577
812
1056
421
3*
•ISS
690
501
357
512
532
473
384
382
407
384
315
546
При
y/lWlM
nop xi
■5
3S3
259
245
'J87
0-1 ti
281
234
320
388
330
460
2.Г.2
423
452
372
153
2iiS
153
169
172
428
ICC 1
Mi ПП-
DC lit
%
16
228
115
103
9')
37
3S9
1l3
492
■100
3-18
455
240
! 308
, 565
; 378
| 66
1
j 226
61
78
120
1 _
I'372
569
i 1
П-47 :.
11-48
П-51
П-Г>2 i
П-53'!
11-51,
11-55;
|
I
П-56 |
11-57
I
11-58:
I
и-." у;
П-60
П-| 1
11-1)2'
u-oi:
ii-iii'
11-05
I
11-66 i
..-от!
п-68;
i
11-69
11-70
11-71
11-72'
11-73!
I
11-74;
П-75 I
П-76
2
Иовгоролская обл.,
карьер ст. Малукса
Карьер Неболочее
Кировской ж. д.
Горький. Горный
сормовский карьер
Го же
I орький
То же
МурмаН'-кая обл.,
Кандалакша, карьер в
Старых Проливах
Оренбургская обл., Бузу-
,,\h, i.i рои цельное y:i-
раг.ленче ЛЬ 0
Ленинградская обл.,
Колппно, Ижорекнп
чанод
Че iHi'инск. Формовой
ка:>!чЧ>
У.тлси*. i-;jh обл.. Мсле-
кссе (mpiiu.'i посох)
"!;• ,hi'
О.'итса-Чсриочорка, Ин-
'--шуг i:\i. Паирова
'If) jhi-
Куншпскан обл., Лрча-
:ypniJii завод
То :*с
Altu конская обл.,
Хотьковское карьероучрав-
ленне
Каз(.1,1\ Барнаульский
кете imi1 ш ча-ю.ч
Зап (Дпо-К.иахстанская
обл.. Уральск
Петрозаводск
Ташкент, it.'"ок Дарба-
.инг кого завода «Тат-
УчбС.СР, Чнрчик-6
KaiCCP, Чимкент
(белый песок)
КяЧТ.Р. Чимк нт,
(коричневый necOKl
Krt.il-1-P. Чимкент
УССР. Черкассы
То же
. 2,63
. 2.63
: 2,05
; 2,65
■ 2.64
2,64
2,68
2,64
1 2,64
, 2,65
' 2,65
, 2.'■•»
2.66
| 2.66
! 2,о5
: 2,6,i
j
i 2.67
i
2.65
, 2.61
2,7
2.64
2,69
2,62
2.61
2,63
2,65
2,65
2,65
78.2
97,5
9),7
95
91,5
95.3
75,8
Jif,8
85,6
96
92,8
92,5
92,8
r68
91,8
92,1
80
85,7
96
7S,5
9.4,6
58,2
90,8
50.6
92.7
96.4
96,2
90,1
3,1
1.2
0,4
0.4
9,6
0,8
1.2
2.4
3,5
2
3
3.3
0.7
0,3
3,4
2,5
8,1
1.3
2,1
2,1
2
1,9
10,2
4,8
5.5
2
2,2
2
Темнее
эталона
Бесцветная
Светлее
эталона
То же
—
Светлее
эталона
Светлее
Э1алона
Цвет
эталона
То же
Светлее
эталона
То же
»*
„
Бесцветная
Светлее
талона
Бесцветная
Светлее
э галопа
Бесцветная
Светлее
эталона
Бесцветная
Светлее
эталона
Бесцветная
••
Светлее
эталона
Средне-
зернистый
Тонкозернистый
Крупнозернистый
Средне-
зерннстый
Тонкозернистый
Средно-
зернпстый
„
Тонкозернистый
Крупнозернистый
Тонкозернистый
Срелне-
зерннстый
Тонкозернистый
Средне-
зернистый
Тонкозернистый
Средне-
зернистый
Тонкозернистый
"
,.
Средне-
зернистый
570
: 8
—
-
-
-
—
-
—
—
Окатанная
Острограп-
ная
Угловатая
„
„
„
Д'г.вдиатая
Окатанная
Закругленная
1 9
-
—
'
-
._
-
Прозрачная
Чятниам
.,
Маточяя
Прозрачная
Матипля
Прозрачная
Матоиая
Прозрачная
Матопан
Прозрачная
• ю
8,2
7,8
7.4
(1,!)
7.3
8.7
9,5
10
11,7
7.0
7,1'.
7,1
8,2
10.9
13,3
13
11,7
8
12,9
8,4
10,(>
11,8
10,2
9,2
0,7
0,6
0,9
1 .1
f
! 96
379
: 308
1 322
1
■ 382
j 100
1
. 347
573
; 431
403
i 453
' 304
! ЗИЛ
| 50 _>
j 424
.".ко
55S
418
| 390
401
43?
419
283
386
205
333
297
340
1 г->
!
159
245
1 245
245
147
147
, 172
196
221
2 Г;
1
2,.7
25 J
172
13")
209
2Я4
IS.".
196
294
171,5
294
184
331
220
343
294
331
30fi
13
03
173
192
186
178
135
123
175
218
120
170
1 И
125
9S
266
201
15S
179
18")
199
223
192
292
230
253
182
181
175
424
402
215
353
370
457
«92
537
045
392
;;91
301
346
1Л>
5S1
710
721
033
412
710
454
£00
Glo
530
1*0
336
328
347
1 I".
1
J325
: 227
53
i 16s
1
; 298,1
! 317
1
55 i
353
427
272
218
, 220
1 209
. ,42 ч
' 315
470
532
154
227
481
231
:.G0
353
288
.'27
164
147
172
78
130
28
91
385
2.'G
410
209
190
220
121
150
11)5
354
UK
181
282
254
123
210
104
180
121
110
90
185
96
<J8
1 17
107
110
103
109
118
121
81
114
74
125
136
121
143
137
80
87
86
73
119
03
74
83
56
78
63
114
108
121
571
1
П-77
11-78
П-79
П-80
П-81
11-S2
П-В!
11-84
П-85
П-86
П-87
11-88
11-89
П-90
П-91
11-92
П-УЗ
П-94
П-9.3
П-98
11-97
П-98
11-90
П-100
П-101
П-102
П-103
0
УССР, Черкассы
Мг>"ков''кая обл., Ува-
рокскнй район
Краснодар
То же
Ллма-Лта
Воронеж, трест облип-
TPC'ViHO't.1
Iloi-.(ciinrpi кая сил.,
K.ipacYK
Москва, Просктпо-нзи-
скатгльпа» контора
То же
Нгнгорпчучая обл.. кйр:>-
гр ::r. Мллуксл, трест
Дорпргеы-
П.1ВЛ0.1 П р-. K.'tH ГбЛ.,
Экпйисту.уголь
То же
К-ч iCCP, Лнмбажскпй
p.iiVipoMKiiMfiiinaT
Москва, Просктно-нзи-
скателышя кип гора
'Го же
..
Московская обл.,
Подольский завод
стройматериала!
Москва, Проектпо-изы-
скательная контора
То же
Москва, Проектно-нзы-
скательная контора
То же
3
2.65
2,67
2,67
2,68
2,68
2,65
2,61
2,65
2,65
2.66
2<,5
2,63
2,66
2.Г)
2,61
2,67
2.63
2,65
2,67
2,67
2.6 (
2.65
2.63
2,61
2,63
2.66
2,63
4 1
98,2
67,6
8!.2
77.5
70.6
97,2
83
96
93,6
«3,4
95,3
8.>,3
82,8
94.6
ЙВ,4
73,5
3'J.9
93,6
85,1
92,5
93, S
96
87,1
97.4
88,1
92,4
87,6
. 5 J
2.5
0.6
2.8
2,3
1,7
1
1,5
1.2
1,3
1
1.1
4.9
S.3
i3,K
11,8
7.3
15.2
20.2
0,6
4,2
1.7
19.6
10,5
10,9
15,4
20,8
6
Светлее
эталона
Бесцветная
Светлее
эталона
Бесцветная
Светлее
эталона
1о же
Светлее
эталона
Го же
„
»
,,
Светлее
эталона
Го же
Бесцветная
Сщ тлес
эталона
Пс.-цветпая
С. hi-r л 1-е
эталона
Бесцветная
Светлее
эталона
То же
Бесцветная
Спетлее
эталона
То же
572
1- "
'Закруглен
' нал
Углопатая
'Закругленная
,.
„
Закругленная
Острогран-
| паи
'
Закругленная
;
• Углогг'Гай
t3cnp\ глоп-
| пая
ОснплраН'
| п in
Закругленная
Углонятам
Закругленная
Окатанная
j -
Острогран-
пая
1
.° 1
Прозрачная
-
„
..
•>
„
.Матовая
—
С
обложением
То же
Прозрачная
С
положением
То же
—
С
обложением
Го же
Прозрачная
С
обложением
Л> I
6,1
7.3
11,2
11,1
16
7
10,9
7,9
7.9
7,9
8.2
(i,S
11,8
11,7
11,1
12
10,1
8,7
20,0
20,(>
8,9
10,4
24,8
15.4
21.7
21,8
18,9
11
336
370
379
431
313
313
448
ЗоО
288
382
3S.3
258
439
5.'4
343
460
304
317
383
•
; 296
315
231
256
305
26S
279
363
'2.
330
159
220
233
171
209
220
37'.)
306
367
103
171
181
415
355
195
159
269
313
355
269
201
265
250
220
404
380
13
172
68
1G7
178
148
150
100
195
14П
197
201
93
117
39(1
458
210
72
159
316
263
1
192
1 425
833
364
516
591
609
330
359
603
595
563
353
582
40S
402
400
423
333
638
630
815
670
533
447
1315
1315
460
517
1700
890
1400
1410
11160
15 |
436
251
436
417
4! 15
199
472
2' !
219
203
219
2431
473
240
з:>7
430
•Н6
281
1029
1079
208
53
830
481
884
804
551
'« 1
2»!
232
261
2:4
256
129
130
110
163
102
109
270
405
02
73
105
436
169
340
410
140
12
100
118
1/1
133
90
17
141
120
70
80
62
105
88
102
83
по
77
94
76
92
47
78
77
80
28
38
77
63
50
38
22
24
. 36
573
1 1
n-icu;
ii-.o:>j
i
П-КЮ!
П-107'
ll-n К
П-109,
n-noj
П-111|
11-112,
11-113
11-111
П-115
П-llti
П-117
11-118
11-119
Г1-121)!
11-12' !
П-122!
>
П-123
11-124.
t
П-12Ч
П-12б1
H-127
П-131,
11-134 •
n-iss
П-136
11-137
11-138;
1
2
Архангельская обл..
Нарьян-Мар
Москва, Проектпо-изы-
скательпам контора
То же
Алтайский край.
Ку 1уила, СМП-136
Til "AT
- Во.'ЫНСК.'О! 0<\T.,
Телеменомекни рлй-
нромкомГниат
Самарканд, ЮЧ Самар-
клм.'ккоги района
Го же
Лат,<г искан <XP,
Лиепая
Комсомольск на Амуре
Кншннег), Рсси\ блнкан-
cw.ri .пн'орагорин
стройматериалов
То же
Kueri. Укрпромгеол-
проект
То же
3
1
2/56
2,63
2,66
2.69
2 69
2.67
2,66
2,66
2.64
2.7
2.67
-\7
2,09
2.65
2,61
2.65
2.1) 1
2,6 i
2.65
2,65
2.6Г)
2.69
2,64
2.65
2,С5
2.65
2.61
2,64
2.64
2,62
4
95
87,7
96.5
92,9
9!.1
9i.в
96,2
93
82.8
59.0
72
66,5
75
95.6
95.1
<Г>.5
91.1
9 5,6
81.3
81,1
9.U
72
72
94,3
80,1
85.7
74.4
81
94,6
89,5
5
0,0
16,8
3
18.2
17,2
15,8
6,6
19.8
22.1
12
13.5
2.2
4,6
0,1
11.6
11.1
11,1
8,1
2.6
1,6
3.3
3,8
9,3
4,3
3,3
40
22.7
7,6
33,8
6
Светлее
эталона
То же
„
Цпст
эталона
Светлее
эталона
То же
Recti четная
Светлее
эталона
То же
••
„
„
,,
Светлее
эталона
То же
„
„
„
7 \
Тонкозернистый
i редне-
зернистый
Тонкозернистый
„
•■
*
Средне- j
зсрипс.ый |
Тонко-
••ершнтый
Средне- |
зернистый j
«■ ■• i
Крупно- j
зернистый j
Средне- i
зернистый
„
Срелне-
.терииетый
„
,,
Тонкозернистый
Крупнозернистый !
Тонкозернистый
,.
-
Средне-
зернистый
Тонкозернистый
574
._? !
Зактт-
.ICIHKIH
jOcrpo-
{граинли
'ЗакрМ-
."OHJI. '1
lOrim-
'r|li)ll!lil)l
I _, 1
!
1
1 1
;
;У[\!Г1' агая
:3ai.|>>r- 1
'лепная 1
j I
{Oicnaiiii.'in j
Oripc,-
■ГР«1!М?1Я ,
Закруглси-
, па»
Юпро-
граиная
—
t ~_
; )
i _
i 1
'
- '
1 ~
-
-
—
—
—
Закруглен-
ная
У
1
Прозрачная '
,.
~. оО.'юже-
N11141
I
1(1 ЖС ;
1
Ilpnipa>iiian i
" гЛюже-
ulirM
Матовая
Прозрачная
• ■
„
С оо.-юже-
нчсы
—
—
—
—
-
—
-
-
—
С
сближением
1(1
9.4
19.4
10.9
24.4
21,8
2',6
16,2
21.3
21,6
15
15.2
13,7
M.li
12
14,9
15,8
14,7
15.9
11.3
14,1
7,5
15,9
11,3
7,5
12,8
17
2' ,5
20,8
15
19,5
11
.305
375
503
387
3 1
302
263
253
;,6i
400
410
361
314
295
212
242
262
219
396
425
333
710
372
347
457
626
477
627
556
630
12
316
,"07
j
239 !
I
367 •
270 I
239
270
233
270
291
245
245
165
233
234
282
245
282
245
196
171
282
270
j 282
1 319
' 294
313
4)7
196
i
l 184
13
257
405
203
673
747
447
32S
589
521
50b"
410
213
215
230
278
263
298
233
i65
175
197
311
Hit
163
237
257
435
452
273
653
и j
i
448 1
1194 j
i
582 |
1670
NH-
13JO
9)5
23G8
1Ш0
920
873
7ib
624
052
819
918
838
928
611)
798
378
! 936
823
380
710
967
1675
1325
i 860
j
j 1212
15
1
191 I
789
331 |
946;
663
■(43
693 1
779 "
379
411
615
555
356
417
514
608
540
063
441
604
181
625
482
217
473
710
1210
Ы6
587
559
16 i
74
194
132
139
89
211
176
132
168
82
211
260
133
177
153
196
!81
252
2"6
3!1
92
200
141
133
200
276
L83
19i
215
86
17
74
36
96
93
25
25
31
26
33
61
52
55
56
35
29
29
29
27
64
59
100
. 89
' 50
108
, 70
72
35
: 56
1
j 72
:
60
575
■ I
11-139 i Киек, Укрпр(;мгсолпроект
II-iH)i To же
П-141
11-142
11-14.!
11-145
11-146
11-147
11-148
11-14 >
11-156
11-157
11-158
11-159
П-160
П-Ifil I
П-162
11-103
Киев, Укриром-
гсолпроскт
Московская обл.,
Солнечногорск, завод
строим,ci ериллоп
Рига, комбинат «Стройде-
таль» треста «Рига-
строй»
Куйбышев (Волжский
песок)
То же
Рячамь, лаборатория
КЛЛ треста «Стройде-
талм»
Смо.тсннчи, Смолепич-
ский ранпромкомбинат
То же
Шяуляй, Шауляйскнй
комбинат
стройматериалов
Одесса, комбинат № 2
Лнсоискаи обл., г. Иваи-
Фрапко, Икано-фрап-
кпнекий райпромкомби-
пат
Котлас, .Управление
Печорской ж. л, карьер
Лимон'I а.
П-164 ' То же
П-Kwi
Il-I6f> ;
11-167
11-lO.s
ll-ibU.
Грузинская ССР, Хашу-
]1H, УуМ.'ГрсКНП ИЧВОСТ-
коиый запод
Барнаул, трест «Ллтай-
еонмпстрон»
Kyci ш.-шсюи обл.,
Рудный, трест «Соколов-
руастрой»
УССР, трест «Укргеолне-
рудтрест*
_3__
2.64
2,04
2,61
2,64
2, 4
2,61
2,65
2,65
2.64
2,66
2,66
2,68
2.67
2.65
2,66
2,65
2.64
2,64
2,65
2,71
2.6
2,65
2,65
2.65
91,8
96,4
87,8
94.6
91,4
94,9
86,8
85.7
95
83.3
96,3
86
88.5
92,2
83,8
87,2
96,7
92,5
94
62,4
9,9
8,2 {
32.6 |
13,1 I
10,1
6,4
3.6
0,7
0,3
2.4
0,5
0,1
0,3
0,6
1,4
0,4
0,6
> I
"\
5,1 J
Светлее
эталона
То же
82,9
83,4
83,1
95
12,5
2,9
2,7
7,5
'Светлее
То же
Темнее
эталона
576
8
Угловатая
Закругленная
Ока'анчан
Закругленная
-
—
—
—
_
—
—
—
Угловатая
Закругленная
in
Угловатая
Угловатая
Окатанная
Угловатая
»
9
Матовая
С
обложением
То же
Прозрачная
-
—
—
—
-
—
—
—
Прозрачная
,.
"
Матовая
Прозрачная
"
„
Матовая
10
10,8
10,8
16,7
10,8
12.7
10,3
10,2
9,7
8,5
10,6
9,9
6
6
15,9
10
9,9
8,4
9,9
8,9
13,3
9,9
12,4
12,6
17
.!!_.
408
590
551
463
539
553
465
462
449
521
467
268
262-
534
534
467
403
393
362
533
355
613
574
737
■ 2
1S6
196
233
147
147
147
196
245
159
159
190
196
245
294
196
196
245
249
196
245
270
270
215
245
13
251
51>2
216
274
186
147
96
147
157
150
92
134
205
193
125
139
247
148
54
247
219
130
402
14
576
618
990
577
702
547
510
507
437
564
518
646
610
500
507
508
427
518
460
880
ИЗО
676
694
1000
15
325
280
428
361
428
361
393
411
290
407
368
554
476
295
314
383
288
271
312
826
9S3
427
564
598
16
130
83
76
167
157
194
267
429
197
259
245
602
355
144
162
306
207
ПО
211
1523
357
171
434
149
17
92
150
62
92
85
112
96
104
121
109
102
74
75
38
116
101
109
85
91
74
57
102
92
83
577
П-170 ; То же
li-171 '
П-172
11-17 1
П-1 71
11-175
I
II 176:
11-177
П-178
П-17;>|
П-181 I
i
П-182
П-183
11-184
П-18">
П-186
П-187 |
n-18S|
11-18.)'
11-1У11 ,
11-11)1 '
П-19-" :
П-Ы.1 ■
I
11-194 |
1
и-19.">:
П-1 (Hi
П-197
Во1)он1'Ж. Проектная
контор-I Niipuii.ipiuiii Юго-
Horil»ll|Oii Ж. Д., Дор-
lipol'kV
То же
Душанбе, Бюро
технической помощи
Саратов. Рсмонтно-строн-
тс.т: пин трест
Ульяновская обл., Мсле-
Кесс
2,65
2.05
2.65
2.66
264
89
93,9
90,1
91
93.8
2.61
2,65
2,65
| 2,64
I
> 2.65
; 2,64
I 98,2
i
i 97,4
98
I 97,5
!
' 97
i 69
То же
Черкасская обл., Смела,
Смечи некий pailnpoM-
комбннаг
Лагимнгкая ССР. Скруп-
ла. Скрупдскш! paii-
нромкпыГ.нпат
Ташкентская обл., Япгн-
Ер, Главголодпостсп-
строп
То же
Астрахань, трест «Лстра-
ханпромстрой»
2,65 I 95,2
!
2,65 J 91.7
I 94,4
i 93.6
93,1
91,8
94
93,9
90.3
91,7
94,8
2,64
2,65
2,65
2,64
2.64
: 2,65
| 2,04
1 2,65
i 2,(i5
U
t
* )
28,2
9.7
1",8
17,8
1.(5
1,6
2
1,3
1.8
8.9
2
2
9,6
5,7
2,3
1
Cuct.icc
эталона
To же
Светлее
эталона
To же
97,7 . ■ 2.6
,68 I 59,6
! 2,74 60,3
2,63 | 75,9
!
i 2,65 | 91,5
1.9
I
2,3
0,8
Бесцветная
; Свет ice
iэталона
To же
578
8 i
|
Закругленная '
Угловатая
Г. ,
Закругленная
Угловатая
Закругленная
—
Угловатая
Закругленная
Угловатая
Окатанная
Угловатая
Закругленная
!
|
i
i
, Угловатая
1
9 !
С
обложением
Прозрачная
,.
i
Прозрачная ■
..
••
-
Прозрачная ■
„
•
-
I
**
*'
-
С
обложением
.Матовая
!
Прозрачная
i
ю !
17.7
11,9
12
13.7
14,3
н.7 '
H.7I
9.6
8,6
8.0
10
11
9.8
10,2
У,2
9
8.9
9,8
10.6
9,8
10,7
10,1
8,8
11.9
12
12
12
И !
740
579
529
612
359
418
420
511
424
412
279
547
1<>9
470
.372
103
527
527
5,39
457
551
595
359
599
701
455
1 632
_L2J
343
117
172
196
172
220
220
220
220
220
215
517
460
476
.371
10.3
527
527
5.39
456
551
595
•359
599
761
465
652
_13 _
7,31
239
2.30
441
351
141
148
166
158
135
149
116
210
201
198
193
199
185
191
220
195
197
128
54
1
1
108
1 45
j 215
14 j
1055
641
654
091 :
W)2
448 i
1
447
507 i
440 j
440
1005
586
514
538
475
164 1
!
458
514
567
514
573
534
454
665
1*40
1145
587
15 I
324
402
118
25.3
451
307
299
340
282
305
85h
440
298
337
277
271
258
329
376
294
.378
337
324
611
1732
1100
411
16
41
168
177
58
129
218
202
204
178
226
573
301
138
168
140
141
129
178
197
134
194
171
2852
1130
1C0O
2444
192
17
09
9J
91
98
50
106
99
112
103
108
43
98
96
94
82
93
119
109
102
94
100
117
86
97
83
60
107
579
Татарская АССР, Юта-
зинскни район, карьер
«MocKOKKa's. Лпеолямов-
cKiiii па пол сухой
штука гурки ж/б изделии
Башкирски» АССР, г.
Октяиры'кчн. карьер
«K):a:iav
г. Руста*:!!, Управление
кагнпа.м ного етрон-
тели-тиа I! л кавказского
металлургического
завода
г. Урсшыисьая. Глаяго-
лоджипепстрон
Казань, Дорегронтресг,
карьер' Ю.1ИПСКОГО
ApName.iuKan обл..
Няндома. Горисполком
То же
Мрк\1ск.!Я nfu., 1н>дап-
Гю, Управление l)0.i'ii"i-
funicKoii ж. д.
То же
Ташкентская обл., Янгп-
1ф, Главголодностеп-
cipon
Ташкентская обл.. Янги-
1-р, Глаьголодностеп-
строн
То же
Кишинев, Управление
Молдавской ж. д.,
Проектноцекатслыши
группа
То же
Снердлопск.
Строительно-монтажный греет
Караганда, Ураллеежнл-
дорстрон
2,68
2,64 7
50,2
71.8
4.8
8,8
Светлее
эталона
', Средне-
Ьернистый
2,06
2,72
2,1м
2,69
2.69
2,1,9
82
00,8
94,6
75,2
75,2
74,,'!
14,1
1.2
1,6
2,3
1.5
2,1
;ГОНКО-
1еринстый
|Средне-
,зернистый
2,6!) 58,1 j 11,4
72,6 . 0,6
Тонко-
i зернистый
Средне-
зернистый
Тонкозернистый
2,7
2.67
2.68
2,66
72,8
72,5
65.5
61,3
2,6/ ' 01,1
2.6S 64,7
I
i 2.69
' 2.68
! 2,68
I 2,(58
I 2,08
2,65
2,05
2,7.4
Г-6.7
62.1
(>■;,!>
06,1
06,4
932
84,
76
! 5.8
7.8
12,3
1(1,7
12,7
8,3
7,9
14.8
6.5
j 7.2
[бесцветная
Светлее
эталона
То же
Гонко-
зернистый
2,35 | 95,
7 I
0.7
9.6
7,9
Средне-
. (ериистый
I ITohko-
!Бесцветная Iзернистый
s . 1
1
i
1
i
j
Острогран-
ная
Угловатая
- |
.
-
Угловатая
-
»•
Угловатая
::
1
*
iУгловатая
9
—
—
Матовая
Прозрачна'!
—
-
—
—
1 Гролрачнпн
••
Про1рачная
„
.
,
С
обложенном
III
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
7,5
7,5
12
12
1.
594
437
175
012
624
530
514
525
601
117
487
181
442
263
300
385
519
441
510
423
359
j 389
389
386
! 358
12
196
318
209
134
220
220
220
220
209
269
318
318
282
282
245
220
245
245
220
215
245
171
171
472
307
13
138
III
195
386
254
140
176
197
308
251
420
, 412
294
245
, 313
222
i 322
1 354
! 200
' 256
; 235
' Г2У
I 118
I
| 120
i 356
14 !
1205 •
1302
2280
1322
557
601
061
744
1195
70S
1160
11 III
ИЗО
1530
1265
1280
108")
1320
1170
1140
IOCS
382
382
718
758
15
1067
i
1101
2085
936
303
521
185
517
826
517
740
098
836
1285
952
10f8
703
975
904
884
773
253
264
598
402
;o
775
824
1070
212
119
373
275
277
225
2(-6
170
169
284
525
304
477
238
275
340
346
329
190
224
i 498
: из
.7
76
51
51
75
11(1
85
99
81
-
64
. 63
63
58
i 31
! 46
' 48
. 69
■ 54
70
54
1 49
121
i 92
. 01
63
581
П-226
П-227
П-228
П-229
П-230
П-231
П-232
П-233
Трест «Казакуглгеология>
Иртышская
геологоразведочная партия
То же
Краснодарский край,
Майкоп. Гулькевпч-
скос карьероуправле-
IIIIC
То же
,,
УССР,
Геологоразведочная контора «Укрпром-
геолпроект»
То же
..
2,35
2,33
2.7
2,7
2,69
2.67
2,65
2,65
91,5
92
76,5
76,7
77.2
98,5
97,4
98
4,6
4,1
1,7
1.5
0.8
0,37
0.9
0,12
i
I
;Бесцветиая
i
1
*
и
t **
.Светлее
^эталона
'Темнее
эталона
'Светлее
эталона
Тонкозернистый
,
¥>
,
Средне-
зернистый
582
i 8 1 0
"" " !
i
_ j _
_ i
1
Угловатая (Прозрачная
Закруглённая ;
Окатанная
1_
i 1»
1
' 12
: i2
12
12
12
12
12
12
i И
318
300
41»
400
386
301
277
332
,2
319
270
196
196
220
122
67
74
_.L3_
423
307
210
222
186
226
197
154
_J1_
936
972
079
795
692
403
838
406
. I5_|
513
605
!
46-) i
573 '
506 ■
177
1413 !
252
16
121
165
223
258
272
78
72
161
17
52
4ti
67
60
62
66
65
71
583
ЛИТЕРАТУРА
1. Seit warm ist der Kalkmortel bekannt?, «Tonindustrie-Zeitung», 1926, Nr. 14, S. 217.
2. Kalksandstein, «Tonindustrie-Zeitung», 1901, Nr. 87, S. 1494.
3. Herstellung von Kalksandsteinen. «Tonindustrie-Zeitung», 1902, Nr. 34. S. 383.
4. Dr. Wilhelm Michaelist, «Tonindustrie-Zeitung», 1911, Nr. 59, S. 727.
5. Волженский А. В., Основные сведения о развитии отечественной теории и
практики автоклавной обработки строительных материалов. Сб. «Автоклавные
материалы и изделия», АСиА СССР. 1956.
6. «Tonindustrie-Zeitung», 1901, Nr. 138, S. 2050.
7. Das Kalksandsteingespenst «Tonindustrie-Zeitung», 1901, Nr. 13, S. 157, Nr. 20, S. 255.
8. KriegK В., Mineralmehl fur Kalksandsteine, «Tonindustrie-Zeitung», 1933, Nr. 22, S.
263.
9. «Tonindustrie-Zeitung», 1907, Nr. 72, S. 871.
10. Beil G., Bericht uber Studienreise nach Amerika, «Tonindustrie-Zeitung»,
1911, Nr.28,S.348.
11. Tischler E., Uber Kalksilikate, Magnesiumsihkate und Kalkaluminiumsilikate, «Osterr,
«Chemiker-Zeitung». 1905. Hit. 7, S. 146.
12. Ernest T. R., Zur Cpemie des Kalksandsteines, «Tonindustrie-Zeitung»,
1912, Nr.5,S.49.
13. Leduc, Essais sur le Silico-Calcaire, p. 11.
14. 'Quarzmehil fur Kalksandsteine, '«Tonindustrie-Zeitung», 1932, Nr. 63, S. 800.
15. Зсксасон В. П., Матери-алы, повышающие эффективность каменного и бетонного
строительства, Стройиздат Наркомстроя РСФСР, 1940.
16. «Tonindustrie-Zeitung», 1934, Nr. 14, S. 175.
17. Bach ma n n R, Der Schweizer Kalkstein, «Tonindustrie-Zeitung», 1952, Nr. 19/20, S.
305.
18. «Tonindustrie-Zeitung», 1910, Nr. 142, Я 1649.
19. Kalksandsteine mit Zuschlagen. Mitteilung aus dem chemischen Laboratorium fur Ton-
industrie, «Tonindustrie-Zeitung», 1910, Nr. 142, S. 16-19, Berlin.
20. Der Einfluss von Ton in Kalksandsteinmassen. Ziegel-, Kalksandstein- und Mortelindus-
trie. 1912. Nr. 20; Audi «Tonindustrie-Zeitung». 191Z Nr. 132, S. 1767.
21. Krieger В., Bcurteilung von Kalksandsteinen, «Tonindustrie-Zeitung», 1929, Nr. 26, S.
582.
22. «Tonindustrie-Zeitung», 1936, Nr. 51, S. 642.
23. Матусенко В. П., К и с а к о с я н ц С. Т., Можно ли готовить кирпич наподобие
«силикатного» из глины и извести?. «Зодчий». 1916. № 2.
24. Буд ников П. П., К вопросу получения сырцовых не размываемых водою глин,
Труды Государственного экспериментального института силикатов, вып. 21,1927.
25. Будников П. П., О получении глиноизвесткового кирпича, «Строи тельная
промышленность, 1928, № 11/12.
584
26. Созенблиф С. М., Добавка глины в сырьевую смесь для производства силикатного
кирпича, «Местные строительные материалы», 1947, VIII.
27. Яковлев К-Ф., Автоклавные стеновые материалы из известковоглиняных масс. Сб.
трудов РОСНИИМС, 1952, № 1.
28. Хавкин Л. М., Добавка глины в шихту при производстве силикатного кирпича, Сб.
трудов POCIМИМС, 1953, № 2.
29. Опыт производства и применения армированных силикатных изделий в тресте
Лисхимпромстрой. АСиА СССР. 1957.
30. Rusiecki Б., Aryt nowy lekki material budowlani wapniowo krzemionkowy, «Budow-
lan©>, 1954, Nr. 9, audi «Toninaustrie-Zeitung», 1936, Nr. 3/4, S. 59.
31. ZuckeralsZusatzfur Kalksandsteine, «Tonindustrie-Zeitung», 1933, Nr. 57, S. 664.
32. Волженский А. В., Водотермическая обработка строительных материалов в
автоклавах, АСиА СССР, Сообщения, вып. 15,1944.
33. Кржеминский С. Б.. Рогачева О. И.. Ускорение твердения и повышение прочности
силикатных материалов на основе извести, Сб. трудов РОСНИИМС, 1952, № 1.
34. Бутт Ю. М., Кржеминский С. Б., Пути интенсификации процессов автоклавного
твердения известково-силикатных материалов и классификации применяемых для
этого добавок, Сб. трудов РОСНИИМС, 1953, № 2.
35. Матвеев М. Б., Юсчик С. И., Ускорение производства силикатного кирпича,
картотека ТЭКСО. серия 29, карта № 254/14. Институт гехникоэкономической
информации, Госплан СССР, 1950.
36. Krieger В., Kalksanddachsteine, «Tonindustrie-Zeitung», 1928, S. 326.
37. X и н ф И. Б., Дезинтеграторный способ изготовления силикатных и силикальиит-
ньгх изделий, Госиздат, Таллин, 1952.
38. Хавкин Л. М., Производство литой силикатной черепицы. Информационный
бюллетень № 1 РОСНИИМС, Промстройиздат, 1956.
39. Kalksandsteinlabrik Steinag (Osterreich — Wien), «Tonindustrie-Zeitung», 1927, S.
1461.
40. Vereinigte Staaten. Kalksandsteinerzeugung, 1928. «Tonindustrie-Zeitung», 1929, Nr.
I1,S.22I.
41. Vereinigte Staaten. Die Kalksandsteinindustrie im Jahre 1927, «Tonindustrie-Zeitung»,
1928, Nr. 16, S. 293.
42. (Canada Kalksandsteinerzeugung 1927. «Tonindustrie-Zeitung», 1928. S. 1724.
42a Lorenz Б., Der Konkurrenzkampf auf dem amerikanischen Baustoff-markt, «Tonindustrie-
Zeitung», 1927, S. 1515.
43. Курдюмов В. И., Искусственные песчано-известковые камни, СПБ., 1900.
44. Армопеносиликатные плиты для покрытий промышленных зданий, Госстройиз-
дат. 1946.
45. Шварцзайд М. С, Исакович 3. В., Силикатные фасадные плиты, Углетехиздат,
1950.
46. Корнилович Ю. Е., Гулинова М. Г., Строительный микропорит, Изд. Академии
архитектуры УССР, 1952.
47. Красный И. М., Строительные изделия и конструкции из армосиликата, Госстрой-
издат, 1953.
48. Швецов М. С, Петрография осадочных пород, 2-е изд., Госгеолиздат, 1948.
49. Verein der Kalksandsteinfabriken. Vorbericht uber die erste Generalversammlung am 1.
Marz 1901; «Tonindustrie-Zeitung», 1901, Nr. 32, S. 458.
50. Розенблит С. М., Производство силикатного кирпича Изд. НКМП РСФСР, 1938.
51. 3e3glein F. Б.. Reiller L., Untersuchungen uber kalkgebundene dampfgehartete
Kunststeine. «Tonindustrie-Zeitung», 1955,2 Beiheft, Verlag Goslar,
585
52. Olchewsky W., Der Einfluss der Sandbeschaffenheit auf die Gute der Kalksandsteine.
«Tonindustrie-Zeitung», 1912, Nr. HI, S. 1503.
53. Meurer H.. Tonzusatz zur Kalksandstein-Rohmasse, «TonindustrieZeitung», 1902, Nr.
71.
54. 11свзнер Э. Д., Автоклавный кирпич из глинистых мергелей, Сб. научных работ
11ИИСМ МПСМ БССР, Минск. 1954.
55. 1 клипер Э. Д, Силикатный кирпич из минских суглинков, Сб. научных работ,
11ИИСМ МПСМ БССР, вып. 2, Мш гск, 1952.
56. Kriger В., Sandwaschen for Kalksandsteine, «Tonindustrie-Zeitung, 1931, Nr. 70, S. 997.
57. Kalksandsteine aus gipshaltigem Sand. Mitteilung aus dem chemisdien Laboratorium fur
Tonindustrie (Berlin), «Tonindustrie-Zeitung», 1912. Nr. 126, S. 1686.
58. Anderson A.. I. Mc. Callum. The Manufacture of shale-lime bricks at the Phumpherston
Brickworks of Scottish Oil Ltd.OilCannelCoal,Conf.2,p.741-757,1951.
59. Волженский А. В., Шварцзайд М. С, Пути развития производства автоклавных
материалов и изделий, Сб. «Автоклавные материалы и изделия», АСиА СССР, 1956.
60. Хинт И. А.. Производство строительного камня из сланцевой золы и песка. Труды
Второго совещания по расширению использования в строительстве
неорганических частей сланце-кукермита ИССМ АН ЭССР, Госиздат, Таллин, 1955.
61. Гвоздарев И. П., Производство силикатного кирпича, Промстройиздат, 1951.
62. Смирнов Н. Н., Пески для силикатного кирпича, Промстройиздат, 1947.
63. Донской В. Э.. Получение силикатных изделий из прибрежного песка. Сб. трудов
РОСНИИМС, 1956, № 12.
64. Левин С. Н., Влияние щелочесодержаших минералов на свойства строительных
изделий автоклавного твердения Сб. трудов РОСНИИМС 1957, № 13.
65. Gunzelmann R., Der Einfluss des Sandes bei der Herstellung yon Kalksandsteinen unter
besonderer Berucksichtigung der Grossformatsteine. «Tonindustrie-Zeitung», 195Z Nr.
15/16. S. 231.
66. Glasenapp M., «Tonindustrie-Zeitung», 1905, Nr. 29, S. 689.
67. Хинт И. А., О некоторых основных вопросах автоклавного изготовления известко-
во-песчаных изделий, Госиздат, Таллин, 1954.
68. Triffterer, Eine elektrisch betriebene Kalksandstem-fabrik aus Beton und Eisen,
«Tonindustrie-Zeitung». 1928. S. 465.
69. Гордон С. С, Пески для бетонов, Промстройиздат, 1957.
70. Jackson N, Examination of Sand Proposed for Use in Sand-LimeBricks. Dept. Mines.
Mining Rev. Nr. 91, P. 210,1949 (Publ. 1951).
71. Pvxhh Л. Б.. Гранулометрический метод/ изучения песков. Изд. ЛГУ. 1947.
72. Геодорович Г. П., Литология карбонатных пород палеозоя УралоВолжской
области, Изд. АН СССР, 1950.
73. Исследования в области приготовления дезинтегрированных смесей, прочности и
структуры силикальцита и закономерностей их образования, произведенные
Институтом СиСМ АН ЭССР и Опытным заводом УПСМ СНХ ЭССР. Отчеты
исследовательских работ, 1950—1958.
74. Pohl G., Kalkbrennen und Kalkqualitat, «Tonindustrie-Zeitung», 1953, Nr. 9/10, S. 165.
75. БрусиловскийГ. В., Производство извести, Гоехимиздат, 1954.
76. Юнг В. Н., Основы технологии вяжущих веществ, Промстройиздат, 195L
77. БайковА. А., Собрание трудов, ш. II. Изд. АН СССР. 1948. стр. 562—590.
78. Murray В., «Rock Products», 1950 (53), p. 76.
79. Plank F. К, Der Weg der Kalktechnik, «Zement-Kalk-Gips», 1948, Nr. 6, S. 101.
586
80. Azbe V. I., Theorie und Praxis der Kalkerzeugung. Sammelreferat von Muller Willv,
«Rock Products». 1953 (56). Nr. 2. p. 100; Nr. 3, p. 102: Nr. 4, p. 138; Nr. 5. p. 84: Nr. 7.
p. 80; Nr. 9, d. 100; Nr. 12, p. Ill; «Tonindustrie-Zeitung», 1954, Nr. 7/8, S. 110, u. 9/10,
S. 143.
81. К и т a e в Б. И., Теплообмен в шахтных печах, Металлургиздат, 1945.
82. Ruff О., Zs. angew. Chem. 1933,46, S. 2.
83. Seger 3., Cramer E., Kalk fur Kalksandsteine. Mitteilung aus dem chemischen Laborato-
rium furTonindustrie, «Tonindustrie-Zeitung», 191 lrNr. 21, S. 249.
84. Budnikov P. P., Losungsgeschwindigkeit und Brenntemperatur des Kalkes,
«Tonindustrie-Zeitung», 1927, S. 737.
85. Da wihl W., Flushoh R, May K., Zur Kenntnis des Loscbvorganges von gebranntem
Kalk, «Tonindustrie-Zeitung», 1936, Nr. 62, S. 761.
86. Puff rich, Uber einige Zusammenhange swischen Kalkstein, Branntkalk und Loscbkalk,
«Tonindustrie-Zeitung», 1931, Nr 11, S. 159 — 161; Nr. L3, S. 186 — 187; Nr. 14, S.
200—201; Nr. 15, S. 211 —212; Nr. 18, S. 259—250.
87. С п h 1 G., Ergiebigkeitsbestimmungen von Weisskalken, «Zement-KalkGips», 1950,
Nr. 10, S. 228.
88. С п h 1 G.. Vergleichende Untersuchungen uber Trocken-Loschen von Kalk. «Zement-
Kalk-Gips» 1951, Nr. 10, S 263.
89. Flachsenberg P., Tecfinische Probleme der Kalksteinindustrie, «Zement-Kalk-Gips»,
1954,Nr.4,S.109.
90. Бут ф Ю. М. Матвеев М. Б.. Общий курс технологии силикатов.. Промстройиздат.
1948.
91. Сергеев М., Оборудование известковой промышленности (на заводах США),
«Строительные материалы», 1957, № 6, стр. 37.
92. Роса И., Петр В., Обжиг известняка в размолотом состоянии, «Строительные
материалы», 1957, № 2, стр. 33.
93. Kalk fur Kalksandsteine, «Tonindustrie-Zeitung», 19l4,Nr.33,S. 543. AufbereitungdesRoh-
steines, «Silikattechnik», 1957, Nr. 3, S. 102.
94. В i e b e r C, Giiteverbesserung des Schachtofenkalkes durch bessere Aufbereitung des
Rohsteines, «Silikattechnik», 1957, Nr. 3, S. 102.
95. G 1 авезасс M., Dolomitkalk fur die Herstcllung von Kalksandsteinea.
«Tonindustrie-Zeitung», 1901, Nr. 49, S. 761.
96. Bessey G. E., J. Soc. chem. Ind., Chem. and Ind, 1933 (52), p. 443.
97. Krieger В., Hydraulischcr Kalk fur Kalksandsteine, «Tonindustrie-Zeitung», 1912, Nr.
55,S.773;Nr.93,S. 1281.
98. К и с л я к о в Л. Б., Автоклавные строительные изделия на базе зол и шлаков
электростанции, Сб. «Автоклавные материалы и изделия», АСиА СССР, 1956.
99. X и н ф И. Б., Влияние воздуха на процесс обработки изделий в автоклаве,
«Строительные материалы, изделия и конструкции», 1956. № 4.
100. «Tonindustrie-Zeitung», 1928, S. 900.
101. Gunther, Die Herstellung von Kalksandsteinen aus Bunakalk, «Silikattechnik», 1955, Nr.
7 S. 312.
102. Peppel s! V., «Tonindustrie-Zeitung», 1903, S. 220.
103. Krieger В.. Magnesiahaltiger Kalk fur Kalksandsteine. «TonindustrieZeitung». 1932. Nr.
34, S. 447.
104. Бутт Ю. М„ Рашкович Л. Н., Условия существования и свойства фаз в системе
MgO—SiOa—Н20, Сб. трудов РОСНИИМС, 1957,. № 13, стр. 3.
105. Бутт Ю. М., Рашкович Л. Н., Взаимодействие кремнезема с окисью магния при
автоклавной обработке, Сб. трудов РОСНИИМС. 1956. №11. стр. 49.
106. Кржеминский С. Б., Рогачева О. И., Исследование влияния глины на свойства
автоклавных силикатных материалов, изготовленных на основе магнезиальной
извести, Сб. трудов РОСНИИМС, 1954, № 6 стр. 97.
587
107. Кульметев В. М, Освоение магнезиальной извести в производстве силикатного
кирпича. «Строительные материалы». 1933. № 5. стр. 6.
108. Кульметев В. М, Применение магнезиальной извести в произвол стве
силикатного кирпича, Сб. «Местные строительные материалы», выа IV, 1948, стр. 16 —19.
109. Усинцева Г. И., Применение магнезиальной извести в производстве силикатного
кирпича, «Строительные материалы», 1933, № 5, стр. 10.
110. Кржеминский С. А.. Рогачева О. И.. Исследования влияния тонкодисперсных
добавок и тонкости помола извести на свойства силикатного кирпича,
изготовленного на основе чистой кальциевой и высокомагнезиальной извести, Сб. трудов
POCIШИМС, 1953, № 3, стр. 91.
111. Певзнер Э. Д., Силикатный кирпич на высокомагнезиальной (доломитовой)
извести, Сб. трудов НИИСМ БССР, Минск, 1954.
112. Певзнер Э. Д., Демченко А. Я-. Разработка технологии производства силикатных
вибрированных и пеносиликатных изделий на доломитовой извести, Сб. трудов
НИИСМ МПСМ БССР Минск, 1955.
.113. Seigle A., DRP 151377,1902.
114. Fuchs Е., Diplomarbeit, Т. Н. Karlsruhe, Institut for chemische Technik, 1948.
115. Henglein F. A.. Schwa be W., «Zement-Kalk-Gips»», 1949. S. 132.
116. Roschrnann R., «Tonindustrie-Zeitung», 1934, S. 320.
117. Исследования по выяснению возможностей применения золы пылевидного
сжигания горючего сланца в качестве заменителя извести при изготовлении
силикатного кирпича и силикальцитных изделий, произведенные Институтом СиСМ АН
ЭССР и Опытным заводом УПСМ СНХ ЭССР.
Отчеты исследовательских работ, 1950—1958.
118. Mach F., Herrmann R, Zs. analyt. Chem., 1931, Nr. 84, S. 1.
119. Piepenburg W., Kalkloschen, «Tonindustrie-Zeitung», 1952, Nr. 1/2, S. 17.
120. Maune F., «Tonindustrie-Zeitung», 1937, Nr. 61, S. 1050.
121. Wells L. S., Taylor K., Bur. Stand. Journ. Res. Techn, Pap. 19, 1937, «Tonindustrie-
Zeitung», 1938. Nr. 62. S. 353.
122. Краткий справочник химика, Госхимиздат, 1948.
123. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара, Госэнергоиздат, 1958.
124. Хинт И. А., Измерение термического эффекта процессов, происходящих при
автоклавном образовании известково-песчаных монолитов, Известия АН ЭССР, т. VI,
Серия технических и физико-математических наук, 1957, № 3.
125. Budnikov P. P., Gulinova L., «Stroit. Mater,» 1r36,16 «Tonindustrie-Zeitung», 1936, Nr.
60, S. 899; 1937, Nr. 61, S. 548.
126. No da Т., «Tonindustrie-Zeitung», 1938, Nr. 62, S. 353.
127. Григорьев П. Н„ Кузнецов А. М„ Известь, ее производство и применение.
Госиздат, 1944.
128. Kosmann В., Kalk for Kalksandsteine, «Tonindustrie-Zeitung;», 1914, Nr. 63, S. 1069.
129. Логинов Г. И., Физико-химические основы производства известковопесчаных
блоков на основе гидратационного твердения извести вибрационного помола
Груды совещания по применению вибропомола в промышленности строительных
материалов, Промстройиздат, 1957, стр. 141.
130. Ребиндер П. А., Глава «Поверхностные явления и адсорбция» в книге В. А.
Наумова «Химия коллоидов», Госхимтехиздат, 1932.
131. Ребиндер П. А., Логинов Г. И., Новые физико-химические пути в технологии
строительных материалов, Вестник АН СССР, № 10.
132. Maiquori G.. Atti d. Fondaz. Politechn. Sonderdruck, Neapel. 1936.
133. Hartman H., Wegener W.. Beitrag zum Loschveitialten von Weisskalk in Abhangigkeit
von Brenntemperatur und chemischer Zusammensetzung, «Zement-Kalk-Gips», 1954,
Nr.6,S.229.
588
134. Rosen stein E., Acta Univers. Latviens, Kimij. Fakult, Ser. II. 1931, Nr. 2, S. 133.
135. Rodt V.. «Tonindustrie-Zeitung», 1937.Nr6'l. S. 147.
136. Белянкии Д. С, Иванов Б. В., Лапин В. В.. Петрография технического камня, Изд.
АН СССР, 1952.
137. Стольников В. В., Электронно-микроскопическое исследование процессов
гидратации цемента, Доклады АН СССР, т. LXX1, вып. 2, стр. 339.
138. Sliepcevich С. М, Gil dart D. L, Katz. О. L, Crystals Irom Portland Cement Hydration.
Tud. Eng. E cheu.. 1943. Nr. 11, p. 1178.
139. Rodczewski О E., Eitel W., Muller H. O., Zur Hydratation ies Trikalziumsilikats, «Die
Naturwissenschaften», 1939,27,5.807.
140. Graf E., Anforderungen an Kalkloschtrommeln, «Tomndustrie-Zeilung», 1926, Nr. 45, S.
816.
141. Шварцзайд М. С, Псвзнер Э. Д и др., Крупные силикатные блоки на негашеной
извести, НИИСМ МПСМ БССР, Минск, 1956.
142. Шварц за йд М., Левин С. Гусаков В., Сборные детали из силикатного бетона,
«Строительные материалы», 1957, № 6, стр. 12.
143. Осин Б. В., Негашеная известь. Промстройиздат. 1954.
144. Фальков И. А., Стеновые блоки на извести-кипелке, Труды совещания по
применению вибропомола в промышленности строительных материалов,
Промстройиздат, 1957, стр. 209.
145. Зацепин К. С, Производство стеновых блоков естественного твердения на основе
вибропомола извести. Труды совещания по применению вибропомола в
промышленности строительных материалов, Промстройиздат, 1957, стр. 151.
146. Iltittig G. R, Wissenschaftliche Problcme des Zerkleinerns von Kalk, «Zement-Kalk-
Gips» Sondernummer April 1954, S. 151.
147. Seldis R., Zs. angew. Chem., 1906, Nr. 19, S. 105. Cement Hydration. Ind. Eng, Chem, 1943. Nr.
11, p. 1178.
148. Glasenapp M.. «Tonindustrie-Zeitung». 1906. Nr. 30. S. 469.
149. Back man A., Uber die Grundbedingungen der Geschmeidigkeit des Baukalkes, «Ze-
ment-Kalk-Gips», 1953, Nr. 2, S. 37.
150. Rodt V., Zum Erhartungsproblem des Kalkmortels, «Tonindustrie-Zeitung», 1936, Nr. 8,
S.97.
151. Tippmann, «Zement», 1950, Nr. 19, S. 1225.
152. Alberti K., Untcrsuchungcn iiber Hartbrand-Weichbrand, «TonindustrieZeitung» 1955,
Nr. 23/24, s!" 388.
153. Piepenburg W., Einfluss der Loschbedingungen aut" die Eigenschaften der Hydrate,
«Tonindustrie-Zeitung», 1955, Nr. 23/24, S. 388.
154. Gra£ «Bautenschutz», 1,34, Nr. 5, S. 138.
155. Ребиндер П. А., Логинов Г. И., Сухова В. П., Исследование гидратационного
твердения негашеной извести, Доклады АН СССР, 1954. т. XCLX, № 4, стр. 569.
156. Hundeshagen, «Bautenschutz», 1934, Nr. 5, S. 12.
157. Donath, «Tonindustrie-Zeitung», 1926, Nr. 50, S. 744,817.
158. Wurtzner, «Zement», 1934, Nr. 23. S. 572.
159. Разоренов А. С, О получении высокопрочных изделии из известково-песчаной
массы, «Строительные материалы», 1935, Кч 5.
160. Журавлев В. Ф„ Химия вяжущих веществ, Госхимиздат, 1951.
161. Noack, Der Kalksandstampfbau, «Tonindustrie-Zeitung», 1926, Nr. 5, S. 72.
162. Hell wig F., Der Lehmbau. Verlag Hochmeister u. Tirol, Leipzig, 1922.
163. Glasenapp M., Theoretische Erorterangen iiber Kalksandsteinfebrikation. «Tonindustrie-
Zeitung», 1900, Nr. 121, S. 1703.
164. Glasenapp M., «Tonindustrie-Zeitung», 1904, S. 383,405,447.
165. Glasenapp M., Weitere Untersuchungen uber Kalksandsteine, Rigasche Industrie-
Zeitung», 1904, Nr. 12, S. 163.
166. Rinne R, «Tonindustrie-Zeitung». 1903, Nr. 27, S. 192.
167. HirschH., «Tonindustrie-Zeitung», 1922,Nr. 46, S. 1185.
589
168. Ernest T. R., Zur Chemie des Kalksandsteins, «Tonindustrie-Zeitung», 1912, Nr. 36;
Nr. 5. S. 49: Nr. 8. S. 93. см. также «Trans Amer. Ceram. Soc».. 1911. XIII P. 648 —
668.
169. Em ley W. A., Klein A. A., Sanborn СМ., Ceramic Bulletin, 1915. Nr. 17,p.471.
170. Leduc E., Conservatoire des Arts et Metiers, Bull. 13, 1J08, S. 1; см, также
«Tonindustrie-Zeitung», 1909, Nr. 33, S. 1332.
171. Dawihl H.. «Tonindustrie-Zeitung». 1933. Nr. 57. S. 226.
172. Дементьев К. Г., Технология строительных материалов, Киев, 1910.
173. Grime F., В esse у G. E., Trans. Brit. Ceram. soc, 1 32,32, p. 14.
174. Смирнов Н. Н., К микроструктуре силикатного кирпича, Труды Государственного
экспериментального института силикатов. 1926.
175. Kosmann В., Die Calciumsilikate der Kalksandsteine, «TonindustrieZeitung», 1912, Nr.
27,S.381,Nr.49,S.693.
176. Hun des ha gen F, «Zement» 1937, Nr. 26, S. 628.
177. Ippach H., Der Einlluss der Hartetemperalur und der Hartezeit auf die Festigkeit von
Kalksandsteinen, «Tonindustrie-Zeitung», 1935. Nr. 8, S. 59.
178. Flint B. E., Mc Murdie H. F. Wells L. S., Bur standards J. Res, 1938, Nr. 21, p. 617.
179. de Senarmont Ff., (1851) реферат; W. EiteL, Physikalische Chemie der Silikate. 2. Au-
flage, 1941, Leipzig.
180. NagaiSh..Zs.anorg.Chem, 1932, Nr. 206. S. 'V/\Nr.207.S.321.
181. Schlapf er M., Niggli P., Zs. anorg. Chem, 1914, Nr. 87, S. 52.
182. Kohler W., Uber die Bildung kristallisierter Calciumsilikathydrate, «Tonindustre-
Zeitung», 1953, Nr. 62.
183. Бутт Ю. М., Кржеминский С. А., Исследование взаимодействия гидрата окиси
кальция с кремнеземом и глиноземом при водстепловой обработке. Сб. трудов
РОСИИИМС, 1953, № 2, стр. 75.
184. Кржеминский С. А., Рогачева О. И., Подбор состава сырьевой смеси для
силикатного кирпича .и других известково-песчаных материалов, Сб. трудов РОСИИИМС,
1953,№2,стр. 191.
185. Бутт Ю. М., Кржеминский С. А., Теоретические основы ускорения твердения и
повышения прочности известково-силикатных материалов, Сб. трудов
РОСНИИМС, 1953, № 3, стр. 3.
186. Фальков И. А., Влияние некоторых технологических факторов на свойства
силикатного кирпича. Сб. трудов РОСНИИМС, 1953, № 3» стр. 61.
187. Будников П. П., МатвеевМ. А., ЮрчикС И., Влияние давления пара на физико-
механические свойства силикатного кирпича с добавкой гранулированного
силиката натрия. Доклады АН СССР. 1951. т. 81 .№2. стр. 255—258.
188. Кржеминский С. А., К теории интенсификации процесса автоклавного твердения
силикатных материалов на основе извести, Сб. трудов, РОСНИИМС, 1953, № 4,
стр. 127.
189. Будников П. П., Матвеев М. А., Юрчик С. И., К теории интенсификации
производства силикатных стройматериалов с помощью добавок кристаллогидратов.
Доклады АН СССР, 1952, т. 84, стр. 1021 —
. 1024.
190. Кржеминский С. А., Рогачева О. И., Исследование влияния различных
ускорителей твердения и активных тонкодисперсных добавок на скорость и прочность
силикатных материалов на основы извести. Сб. трудов РОСНИИМС. 1953. № 5. стр.
139.
191. Бутт Ю. М., Влияние поверхностно-активных веществ и молотого боя на
прочность известково-силикатных материалов, Сб. трудов РОСНИИМС, 1954, № 7,
стр.55.
192. Буп Ю. М.. Майер А. А.. О влиянии кристаллических заправок на твердение
вяжущих материалов при автоклавной обработке. Сб. трудов РОСНИИМС, [957,
стр.35.
590
193. Кржеминский С. А., Рогачева О. И., Сокращение расхода извести в производстве
силикатного кирпича и других силикатных материалов и изделий на основе
извести, Сб. трудов РОСНИИМС, 1953, № 4, стр. 145.
194. Бутт Ю. М„ Паримбетов Б., Исследование процесса взаимодействия основных
глинообразующих минералов с известью при водотеплоеой обработке. Сб. трудов
РОСНИИМС, 1955, № 9, стр. 95.
195. Taylor H. F., Hydrotermale Reaktionen im System CaO — Si02 — H20. J. chem. soc,
1950, December. J. chem. soc. 1951, December. J. chem. soc. 1952. March: «Tonindus-
trie-Zeitung», 1952, Nr. 17/18, S. 279.
196. Бутт Ю. М., Рашкович Л. H., Реакции в системе СаО — БЮг — Н20 и гидрация
силикатов кальция. Сб. трудов РОСНИИМС, I95G, № 10, стр. 77.
197. Бутт Ю. М., Майер А. А., Изучение процесса взаимодействия кремнезема с
гидроокисью кальция при автоклавной обработке. Сб. трудов РОСНИИМС. 1958. №11.
стр.35.
198. Michael is, Erhartungsprozess der kalkhaltigen hydraulischen Bindemittel, Dresden, К
09,Steinkopff.
199. Mtiller E., Bindemittel und Festigkeit dampfgeharteter Kalk-Sandgemische, Universitat
Tubingen. Dissertation. Juli. 1956.
200. Волженский А. В., «Строительные материалы», 1930, № 11 —12,1932, № 7.
201. Хинт И. А., Дезинтеграторный способ изготовления силикатных и силика льцит-
ных изделий, Таллин, 1950.
202. Левинсон Л. Б., Прейгерсон Г. И., Дробление и грохочение полезных ископаемых,
Гостоптехиздат, 1940.
203. Сапожников М. Я., Булавин И. А., Машины и аппараты силикатной
промышленности, Промстройиздат, 1950.
204. Rose H. E., Eine Untersuchung des Kraftbedarfs von Kugelmuhlen unter Verwendung
von Kleinmodellen, «Tonindustrie-Zeitung», 1956, Nr. 9/10, S. 143.
205. Сапожников М. Я., Конструкция вибрационных мельниц и режим их
эксплуатации, Труды совещания по применению вибропомола в промышленности
строительных материалов, Промстройиздат, 1957, стр. 30.
206. Хинт И. А., К технологии производства известково-песчаных изделий,
«Строительные материалы, изделия и конструкции». 1956. № 9.
207. Бутт Ю. М., Майер А. А., Влияние способа помола на форму и характер
поверхности частиц песка, Сб. трудов РОСНИИМС, 1956, Jsb 10, стр. 51.
208. Васильев А. М., Основы современной методики и техники лабораторных
определений физических свойств грунтов, Госстройиздат, 1953.
209. Товаров В. В., Прибор для измерения поверхности цемента методом
воздухопроницаемости. «Цемент». 1947. № 3. стр. 15.
210. Хинт И. А., Новый метод определения качества минеральных сыпучих
материалов, применяемых в качестве заполнителей бетонов и в качестве кислотного
компонента при изготовлении известково-песчаных изделий, Бюллетень новой
техники, № 9, Таллин, 1958.
211. Frederiekson A. F.. Mosaic structure of quartz. «Am. Mineral» 1955. Nr. 1/Z P. 1 u
«Tonindustrie-Zeitung», 1957, Nr. 5/6, S. 96.
212. Ребиндер П. А., Вибропомол — наиболее эффективный современный метод
измельчения, «Строительные материалы, изделия и конструкции», 1956, № 1, стр. 8.
213. Классен В. И., Попова Э. И., К механизму измельчения мелких кварцевых зерен в
шаровых мельницах. Доклады АН СССР, т. 85,1952, № 1, стр. 149.
214. КузнецовВ. Д, Физика твердого тела, т. II Изд. «Красное Знамя». Томск, 1941.
215. Бартенев Г. М., Зависимость прочности от времени действия нагрузки при
хрупком разрыве, Доклады АН СССР, т. 71,1950, № 1, стр.23.
591
216. Разработка конструкции дезинтегратора и других специальных установок.
Разработка технологических параметров и расчетных формул дезинтегратора Институт
СиСМ АН ЭССР и Опытный завод УГОЛ СИХ ЭССР, Отчеты исследовательских
работ, 1950—1958.
217. Разработка технологии производства различных видов силикальцитных изделий,
составление указаний по технологии производства. Определение строительно-
технических свойств и технико-экономических показателей изделий, Институт
СиСМ АН ЭССР и Опытный завод У1ICM СНХ ЭССР. Отчеты исследовательских
работ, 1950—1958.
218. Большая советская энциклопедия, т. 28, стр. 45.
219. Бидерман В. Л., Теория удара, Машгиз, 1952.
220. Янке Е., Эмде Ф., Таблицы функций с формулами и кривыми, Физматгиз, 1959.
221. Фри1 и С. Э.. Гиморе ва А. В.. Курс обшей физики, т. 1. Госфизматгиз. 1958.
222. BeilbyG., Aggregation and flow of solids, London, 1921.
223. Ray R. C, Proc. Roy soc. (A) 101,1922, p. 50J u 102; 1923, p. 640.
224. Meldau R., Robertson H. S., Die Bruchilachen ieingemahlener Mineralpulver, «Tonin-
dustrie-Zeitung», 1952, Nr. 23/24, S 365.
225. Arnold G. W., An electron-refraction investigation from the disturbed surface of quartz
due to abrassives. Naval Research Laboratory Washington DC Report 4271. 1953: см.
также «Tonindustrie-Zeitung», 1955, Nr. 5/6, S. 77.
226. Primak W., Fuchs L. H., Die Auswirkung der Kemreaktorenbestrahlung auf einige Ei-
genschaften von Kieseisauregias und Qiiarz, «Tonindustrie-Zeitung», lb57, Nr. 13/14, S.
241.
227. Дилакторский Н. Л., К вопрос} о методике термического анализа (Работа с
блоками новой конструкции), Труды четвертого совещания по экспериментальной
минералогии и петрографии, вып. 11, 1953, стр. 38.
228. 1 litchen С. S., A method for the experimental investigation of hydrotrtermal solutions,
with notes on its applications to the solubiliti of silica Inst. Min. Met. Bull, 44-th Session,
1936, p. 255.
229. Mehrmaliges Marten von Kalksandsteinen, «Tonindustrie-Zeitung», 1912, Nr. 66, S. 911.
230. Gunzelman R., Fine Untersuchung des Einilusses von Hartedruck, Hartezeit und CaO
Gehalt bei der Herstellung von Kalksandsteinen bei Drucken von 8 bis 40 atti,
«Tonindustrie-Zeitung», 1956,Nr. 1/2, S. 1.
231. Albert L. Moglichkeiten zur Guteverbrsserung von Kalksandsteinen. «Silicat-Technik».
1955,Nr.2.S.78.
232. Бутт Ю. М., Кржеминский С. А., Рогачева О. И, Интенсификация процесса
автоклавного твердения силикатных • материалов на основе извести путем повышения
давления насыщенного пара при водотепловой обработке, Сб. трудов
РОСНИИМС, 1953, №4, стр. 139.
233. Кржеминский С. А., К вопросу о динамике процесса автоклавного твердения
силикатных материалов на основе извести. Сборник трудов РОС1ШИМС, 1953, № 5,
стр. 125.
234. Кржеминский С. А., Исследование динамики процесса автоклавного твердения
силикатных материалов на основе извести. Сб. трудов РОСНИИМС, 1954, № 7,
стр.73.
235. Бутт Ю. М., Паримбетов Б., Исследование процесса автоклавного твердения из-
вестково-песчаных материалов, Сб. трудов РОСНИИМС, 1954, № 8, стр. 41.
236. Кржеминский С. А.. Исследование процесса автоклавного твердения известконо-
кремнеземистых материалов, Сб. трудов POCI ШИМС, 1955, № 9, стр. 117.
237. Pohl G., Einige Untersuchungen iiber Hartedruck und Hartezeit in der Kalksandsteinin-
dustrie, «Zement-Kalk-Gips», 1957, Nr. 9, S. 354.
238. X а в к и н Л. И., Фурман Р. В., К динамике твердения известковоглиняных
изделий в автоклавах, Сб. трудов РОСНкШМС, 1957, № 13.
592
239. Б у д н и к о в П. П., Петровых Н. В., Влияние дисперсности массы и температуры
гидротермальной обработки на процесс формирования к свойства силикатного
строительного материала, Труды Московского ордена Ленина химико-
технологического института им. Д. И. Менделеева, вып. XXIV, Вромстройиздат,
1957.
240. Хинт И. А., Образование прочности известково-песчаного монолита во время
запаривания, Известия АН ЭССР, № 4,1958.
241. Кир и ее н ко И. А., 11роектирование состава бетона без учета цемен того
отношения, Гостехиздат, Киев, 1950.
242. Моша некий И. А., Плотность и стойкость бетонов, Госстройиздат,. 1951.
243. С к р а м т а е в Б. Г., Попов Н. А. и др., Строительные материалы,.. Промстройиз-
дат, 1952.
244. 1 Icnglcin F. A., Makromolekulare Chemie. 1951, Nr. 6. S. 71.
245. Burchartz, Die Prtifung und Eigenschaften der Kaiksandsteine. Verlag J. Springer,
Berlin, 1908.
246. К У к о л е в Г. В., Химия кремния и физическая химия силикатов, 11ромстройиз-
дат, 1951.
247. Лебедева Д. А., Опрецеление свободной окиси кальция в портлащщементных
клинкерах. «Цемент», 1948,№ I. стр. 16.
248. Будников П. П., Кравченко М. В., Информационные сообщение Научно-
исследовательского института цемента, 1950, № 5, стр. 1.
249. Kuhl Н., Die Emartungstheorie im Wandel der Zeiten, «ZementKalk-Gips», 1958, Nr.
12, S. 525.
250. Hay den K-. Das Erstarren des Portland-Zementes. «Zement-Kalk-Gips».. 1957. Nr. I. S.
16.
251. Stober W., Adsorbtioneigenschaften und Oberflachenstruktur von Quarzpulvem, «Kol-
loidzs», 1956, Nr. 1, S. 17; см. также «Tonindustrie-Zeitung»,. 1957, Nr. 9/10, S. 174.
252. R о d t V., Zum Erhartungsproblem der Silikatmortel, «Tonindustrie-Zeitung», 1937, Nr.
33. S. 371.
253. D a w i h 1 W., Uber den Hartungsvorgang beim Kalksandstein, «Tonindustrie-Zeitung»,
1933, Nr. 22, S. 266.
254. SeifertR, Buhl R., Seifcrt K-, Feinstrukturelle Uberlegungen zum; Adsorbtionsvorgange
an Quanzgerenzflachen, «Kolloidzs», 1 '55, Nr. 3, S. 146; см. также «Tonindustrie-
Zeitung», 1957,Nr. 17/18, S. 366.
255. I le d vail J. A.. Sintering and Reactivity of Solids, «Ceramic» Age 65. f 55. Nr. 2. p. 13:
см. также «Tonindustrie-Zeitung», 1957, Nr. 7/8, S. 128.
256. Walker R. F., Mechanism of Material Transport during Sintering,. «J. Amer. Ceram.
Soc».38, 1955, Nr. 6, p. 187; см. также «TonindustrieZeitung», 1957,Nr.7/8. S. 128.
257. Kalousek G. L., Login dice I. S., Do d son V. H., Studies on the limerich crystalline solid
phase in the system lime-silicawater, «J- Amer. Ceram. Soc», 1954, Nr. I, P. 7 — 13, см.
также «Tonindustrie-Zeitung», 1955, Nr. 1/2, S. 12.
258. Weiss A., Zur Kenntnis der faserigen Siliciumdioxyd-Modifikationen, «Zs. a. rg.
Chera», 1954, Nr. 1/2, S. 59; см. также «Tonindustrie-Zeitung»» 1955, Nr. 7/8, S. 114.
259. Хинт И. А., О методе определения удобообрабатываемости известковопесчаных
смесей. «Строительные материалы». 1958. № 7.
260. Бонштедт-^пл ецк а я Э. Н., Определение удельного веса минералов, Изд.
АН СССР, 1951.
261. Kaiksandsteine und Kohlensaure, «Tonindustrie-Zeitung», 1934, Nr. 56. S. 676.
262. Хавкин Л. М., Исследование изменения прочности силикатного кирпича после
запаривания и методика ускоренного повышения прочности' кирпича до 15-
дневной, Сб. трудов РОСНИИМС, 1954, J\9 8, стр. 91.
263. Krieger В., Kalksandstein-Formlinge, «Tonindustrie-Zeitung», 1931, Nr. 83, S. 1162.
593
264. «Tonindustrie-Zeitung», 1907, Nr. 87; 1909, Nr. 121.
265. Б у т т Ю. M. Влияние кристаллических затравок на скорость твердения и
прочность известково-силикатных материалов при различных режимах автоклавной
обработки, Сб. трудов РОСНИИМС, 1954. № б, стр. 89.
266. Кржеминский С. А., Оптимальные режимы автоклавной обработки известково-
кремиеземистых материалов при минимальном расходе извести, Сб. трудов
РОСНИИМС, 1954. № 7. стр.103.
267. Кржеминский С. А., Исследование влияния содержания извести в сырьевой смеси
и дисперсности песка на прочность известково-кремнеземистых материалов
автоклавного твердения, Сб. трудов РОСНИИМС, 1955, № 9, стр. 225.
268. Хавкин Л. М., Левин С. Н., Влияние удельной поверхности компонентов шихты и
объемного веса прессованных силикатных изделий на их прочность. Сб. трудов
РОСНИИМС, 1954. № 8. стр. 61.1956,^ 10. стр. 115.
269. Кржеминский С. А., Рогачева О. И., Исследование зависимости прочности
известково-кремнеземистых материалов от их объемного веса и уточнение методики
подбора состава смеси, Сб. трудов РОСНИИМС, 1955, № 9, стр. 159.
270. Graf О., Gasbeton, Schaumbeton, Leichtbeton, Stuttgart, K- Witiwer, 1949.
271. Ippach К, Studien zur Frage der Kalksandleichtsteine, «TonindustrieZeitung». Nr. 85. S.
1049 u. Nr. 86, S. 1062; 1936, Nr. 97, S. 1198 u. Nr. 94, S. 1157.
272. Rothfuchs G., «Zement», Nr. 24,1935, S. 8.
273. Кржеминский С. А., Рогачева О. И., Сравнительная эффективность различных
тонкодисперсных добавок и степени уплотнения известково-кремнеземистых
материалов автоклавного твердения, Сб. трудов РОСНИИМС, 1956, № 10.
274. Herstellung von Kalksandsteinen, «Tonindustrie-Zeitung», 1901.Nr. 106, S. 1712.
275. Фурман Р. В., Хавкин Л. М., Влияние различных добавок и местных красителей на
качество силикатного кирпича, Сб. трудов РОСНИИМС, 1953, № 5, стр. 165.
276. Б у т т Ю. М., Паримбетов Б., Влияние двухводного гипса на свойства известково-
глиняньгх материалов гидротермального твеодения. Сб. трудов РОСНИИМС,
1955, Kb 10, стр. 69.
277. KennedyG.С,«EconomicGeology», 1950,54,629.
278. Р о h 1 G., Wird Quarz beim Loschen in der Kaiksandsteinindustrie von Kalk ange-
griffen?, «Tonindustrie-Zeitung», 1956, Nr. 21/22, S. 374.
279. Drakebusch W., Der Massensilo in der Kalksandsteinfabrik, «Tonindustrie-Zeitung»,
1911.Nr.97,S.1163.
280. Klehe Th., Die Homogenisierung der Zementrohmasse auf trockenem Wege,«lonindus-
trie-Zeitung», 1920,Nr. 70, S. 1240.
281. EineneueKalkJosch-undMischtrommel,«Tonindustrie-Zeitung», 1928,S. 1446.
282. En dell J., Ober die Herstellung von Kalksandsteinen, «Zement-Kalk-
Gips»,1953,Nr. I1,S.406.
283. Reich H. F., Ober die Mischung fester Komponenten, «TonindustrieZeitung», 1957, №.
1/2, S. 6.
284. Bin neues Aufbereitungsverfahren, «Tonindustrie-Zeitung», 1954, Nr. 7/8, S. 120.
285. E n d e 11 J.. Mischen in der Kalksandteinindustrie. «Tonindustrie-Zeitung». 1955. Nr.
11/12. S. 167i
286. Хавкин Л. М., Свойства известково-глиняных смесей в зависимости от начальной
влажности глины и длительности смешивания. Сб. трУдов РОСНИИМС. 1954. №
7, стр. 63.
287. ВолженскийАВ., Некоторые факторы производства силикатного кирпича,
«Строительные материалы», 1935, №9, стр. 17.
594
288. Волженский А. В„ Вопросы производства кирпича. «Строительная
промышленность», 1928. № 10, стр. 759.
289. Волженский А. В., Запаривание бетонных камней, «Строительная
промышленность», 1934, № 7, стр. 36.
290. Волженский А. В., Запаривание силикатного кирпича, «Строительные
материалы», 1930, № 11 —12, стр. 122.
291. Волженский А. В.. Гидротермальная обработка строительных материалов
перегретым паром, «Строительные материалы», 1937, № L, стр. 26.
292. «Tonindustrie-Zeitung», 1935, Nr. 76, S. 946.
293. 1st iiberhitzter Dampf fur das Harten von Kalksandsteinen brauchbar?, «Tonindustrie-
Zeitung», 1928, S. 83.
294. SchncllhartUng von Kalksandsteinea «Tonindustrie-Zeitung», 1928, S. 1907.
295. Хинт И. А., Установка для автоматического регулирования режима работы
автоклавов, газета «Промышленность строительных материалов», 1953, № 93.
296. Семенов И. А., Исследование строительных свойств пеносиликата, несущей
способности и жесткости сжато-изогнутых элементов зданий из этого материала
(АСиА); Свойства автоклавных бетонов и изделий из них, Госстройиздат, 1958.
297. В о 11 е n s t e i n О., R e i n k e F. A.. Kondcnsat als Kesselspeisewasser. «Tonindustrie-
Zeitung», 1927, Nr. 55, S. 978.
298. Kingery W. D., Symposium on Thermal-Fracture, «Journal of the American Ceramic
Society», 1955, Vol. 38, Nr. 1.
299. Хинт И. А., К вопросу производства изделий из силикальцитных смесей,
Информационный бюллетень В1-ГИИСтроммаш,№ 1,1957.
300. Rollinger, Allgemeines fiber die Verdichtung und Formgebung, «Betonstein-Zeitung»,
1955,Nr.11,S.5l7.
301. Отт Р., Исследование коррозии силикальцита, Таллин, 1955 (на эстонском языке).
302. Lagerung von Kalksteinrohrnasse, «Tonindustrie-Zeitung», 1911, Nr. 18, S. 209.
303. Г у р в и ч Р. М, Розенблит С. М, Производство известково-песчаных блоков
способом трамбования. «Строительные материалы». 1934. №7.
303а. Т у р к о в П. А., Современные методы формования строительных деталей с
применением вибрации, Сб. научных работ, вып. V, изд. AII БССР, Минск, 1957.
304. Д е с о в А. Е., Вибрированный бетон, Госиздат 1956.
305. Кудрявцев Б. Б., 11ростые опыты с ультразвуками, Учпедгиз, 1954.
306. Разоренов А. С. ШпаршайцМ. С. Р о й т б е р г Я- Ю.. Центробежный способ
изготовления стройэлемсптов и проблема широкого использования известково-
песчаной массы, «Строительные материалы», 1934, № 8.
307. ШварцзайдМ. С, О применении центрифугирования в производстве
силикатных изделий, Сб. «Автоклавные материалы и изделия», АСИА СССР, 1956.
308. Giessen von Kalksandsteinen, «Tonindustrie-Zeitung». 1932. Nr. 55. S. 703.
309. «Tonindustrie-Zeitung», 1898, Nr. 27, S. 315.
310. Розенблит С. М, Опыты по изготовлению литых известково-песчаных материалов
с использованием отходов производства, «Строительные материалы», 1934, № 6.
311. Хинт И. А., Об опыте производства силикальцитных деталей для сборного
домостроения, Бюллетень «Силикальцит», Таллин, 1958, № 1.
312. Хинт И. А., Об опыте производства силикальцитных деталей для сборного
домостроения, Всесоюзное совещание по строительству, Сообщение, 1958.
313. Хинт И. А., Заводское производство силикальцитных изделий, «Строительные
материалы», 1955, №3.
595
314. Wolf К, Welsch H., Leichtbaustonemit Schaumstruktur. Z Angew. Chem., 1935, Nr. 41,
S.642.
315. VI Pohjesmaiset rakennuspaivat Helsinkissa, 2 — 4/VI — 55. Сб. докладов. I.
Simeliusen perillisten KirjapainesO/X. Helsinki, 1957.
316. I lummel A., Grundsatzliches vom LeichtbetDn, «Tonindustrie-Zeitung»,
1938,Nr.3,S.31.
317. Frenkel G., Grundsatzliches zum Gas- und Schaumbeton. «TonindustrieZeitung». 1944,
Nr. 9/10, S. 109.
318. I Icrmann E., Keller H., Gasbeton, «Tonindustrie-Zeitung», 1957, Nr. 3/4, S. 65.
319. DRP 467716, 580191, 55919, 568196, 342316, 347057, 574793, 588196, 524796,
537505.
320. Valore R. C, Zcllcnbeton, «J. Amer. Concrete Inst.» 1954. Mai. p. 773: см. также
«Tonindustrie-Zeitung», 1955,Nr. 11/12, S. 188.
321. Кривицкий М. Я., Волосов Н. С, Заводское изготовление изделий из пенобетона и
пеносиликата, Госстройиздат, 1958.
322. Pfanner J.. Schaummittel fur Schaumbeton, «Silikattechnik». 1955. Nr. 9. S. 396.
323. Информационное сообщение № 4 Министерства строительства предприятий
машиностроения, 1952.
324. Кудряшев И. Т., Автоклавные ячеистые бетоны и их применение в строительстве.
Госстройиздат, 1949.
325. Баранов А. Т., Пенобетон и пеносиликат, Госстройиздат, 1956.
326. Баранов А. Т., Алюмосульфонефтеновый пенообразователь для ячеистых бетонов,
Сб. работ ЦНИПС, 1953, стр. 43.
327. Розепфсльд Л. М. 11енообразователь ГК производства ячеистого бетона Сб.
работ 1_Ц ГИПС, 1953, стр. 57.
328. Аршинов М. А., Ячеистые бетоны на некалиевом пенообразователе, Сб.
материалов по обмену опытом, Госстройиздат, 1954.
329. Вогпег Н., Ytong, der Leichtkalkbetoa seine Kigenschaften und Erzeugung,
«Tonindustrie-Zeitung». 1951, Nr. 7/8. S. 99.
330. Gran holm J., Kevytbetoni ja rappaus. VI Pohjoismaiset rakennuspaivat Helsinkissa, 2 —
4/VI— 55. J. Simeliusen perillisten kirjapainos O/Y, Helsinki, 1957.
331. Die Erzeugung von Gasbeton in skovde, Schweden, «Silikattechnik», 1957, Nr. 6, S.
254.
332. An der egg F. O.. It's Microporite. «Rock Products», 1936, Nr. 5. p. 48.
333. Rudnai G., Magyar. Baustoffe fur Wohnbauten, «Tonindustrie-Zeitung», 1957, Nr. 3/4,
S.67.
334. Ortengien J. C, First Ytongplaint in North America, «Roch Products», 1955, Nr. 4, p.
222; см. также «Tonindustrie-Zeitung», 1957, Nr. 15/16; S. 279.
335. Хинт И. А., Нымкюла Э., О некоторых основных вопросах производства пеноси-
ликальцитных изделий, «Информационный листок о новейших практических
достижениях в области техники, технологии и организации производства силикаль-
цитных изделий», Опытный завод УПС СНХ ЭССР, Таллин, 1958.
336. Эскуссон К., О некоторых основных вопросах изготовления газосиликальцитных
изделий, «Информационный листок о новейших практических достижениях в
области техники, технологии и организации производства силикальцитных
изделий». Опытный завод УПСМ СНХ ЭССР. Таллин, 1958.
337. Завадский В. С, Автоклавные газобетоны, Госстройиздат, 1957.
338. Леви Ж. П., Легкие бетоны (перевод с французского), Госстройиздат, 1958.
339. Калинина Н. А., Газобетон, Научно-технический отчет, Латвийское
республиканское правление Промстройматериалов, Рига, 1956.
340. Godvil А. В., Ytong, Marmor, Kalksten. Stokholm, 1956.
596
341. Кудряшев П. Т., Технологии производства за границей ячеистых бе гонов на
основе газа и их свойства, «Строительная промышленность,
1957, №1, стр. 51.
342. Ивянский А. М., Железобетонные конструкции, I осстройиздат, 1950.
343. Amerikanische Kalkstein-Normen, «Tonindustrie-Zeihing», 1928, S. 709.
344. Warmeschutz ETB-Erganzung Ш. Juni. 1947.
345. Cam merer J. S., Die Feuchtigkeitseigcnschaften des Ziegelsteines. Schriftenreihe des
WirtschaftsverbandesderZiegelindustrie, 1950, H. 2.
346. Hummel, Huttenmann, Fortschritte und Forschungen im Bauwesen, Reihe B, Heft 2.
347. Хинт И. А., Кузьмииов В. Б., Изготовление и применение силикальцита, Орг-
трансстрон. 1957.
348. Иоосфи X., Хинт И., Иванд X., Силикальцит — новый строительный материал,
Госиздат, Таллин, 1957.
349. Раннамяги Л., Теплозащитные качества двухслойных силикальцитпых блоков для
наружных стен жилых домов. «Информационный листок о новейших
практических достижениях в области техники, технологии и организации производства
силикальцитных изделий», Опытный завод УПСМ СИХ ЭССР, Таллин, 1958, стр.
86.
350. DIN 106 Kalksandsteine, «Tonindustrie-Zeitung», 1927, S. 245.
351: Хинт И. Б.. Кузьминов В. Б.. Производство силикальцита и его применение в
жилищном строительстве, Таллин, 1958.
352. Krieger В, Kalksandsteine im Mcerwasser, «Tonindustrie-Zeitung», 1927, S. 907.
353. I lollandische Kalksandsteinnorm, «Tonindustrie-Zeitung», 1928, S. 1020.
354. Langenanderungen an Kalksandsteinen, «Tonindustrie-Zeitung», 1928, S. 1802; «Rock
Products» Vol. 31. Nr. 19.
355. Kallauner O., Uber die Korrosion von Zementmortel und Beton durch Flussigkeit,
«Tonindustrie-Zeitung», Nr. 86, S. 756.
356. Москвин В. M., Коррозия бетона, Госстройиздат, 1952.
357. Чеченин М. Е., Исследование стойкости известково-песчаных строительных
материалов автоклавного твердения. Автореферат. ИИИСТ. АСиА СССР. 1953.
358. Безобразов Б., Хинт И., Битумирование строительных материалов из известково-
песчаных смесей, «Строительные материалы», 1958, № 12, стр. 17.
359. Безобразов Б., Хинт И., Битумирование силикальцитных и силикатных
строительных материалов. Бюллетень «Силикальцит», Таллин,
1958. №1.
360. Schumann Th., Ratsel urn die Zerstorungen durch Frost, «Die Ziegelindustrie», 1954, H.
6, S. 192; см. также «Tonindustrie-Zeitung», 1955 Nr. 5/6, S. 79.
361. Брилинг Р. Е., Исследование морозостойкости строительных материалов в
наружных ограждениях. Исследования по строительной физике. Сб. № 4. Госстройиздат.
1951.
362. Гусаков В. П., Исследование прочностных и деформативных свойств силикатного
бетона на негашеной извести, Сб. «Свойства автоклавных бетонов и изделий из
них», АСиА, 1958.
363. Дивакова Е. К. Пеносиликат и его физико-технические свойства как материала
для несущих конструкций. Автореферат, ЛИСИ, 1958.
364. Москвин В. П., Алексеев В. II., Коррозия арматуры и способы борьбы с коррозией
в обычных, силикатных и ячеистых бетонах в конструкциях жилых и
промышленных зданий и рекомендации по защите арматуры, НИИ бетона и железобетона,
АСиА СССР, 1957.
365. Feuerwirkung aufKalksandsteine, «Tonindustrie-Zeitung», 1901, Nr. 23, S. 303.
366. Feuerfester Kalksandstein, «Tonindustrie-Zeitung», 1901, Nr. 96, S. 1611; Nr. 117, S.
1822.
597
367. Kalksandsteine fur Kachelofen. «Tonindustrie-Zeitung». 1912. Nr. 129. S. 1726.
368. Vorschriften fur Kalksandsteine in Kopenhagen, «Tonindustrie-Zeitung».
1927, S.1506
369. Гулинова Л. Г., Корнилович Ю. Е., Скатынский В. И., Технология автоклавных
строительных материалов, Госстройиздат. Киев, 1958.
370. Schaffler Н., Elastizitat und Prismendruckfestigkeit von Leichtbeton, insbesondere von
Gas- und Schaumbeton, «Beton-Zeitung», 1954,Nr. 10.
371. Farbige Kalksandsteine, «Tonindustrie-Zeitung», 1901,Nr. 91, S. 1555.
372. Wie hat sich die Herstcllung farbiger Stcine bewahrt und welche Methoden und Farben
sind zu empfehlen?, «Tonindustrie-Zeitung», 1902, Nr 51. S. 652.
373. England, Fortschritte der Kalksandsteinindustrie, «Tonindustrie-Zeitung»,
1928, Nr.29,S.577.
374. Parchim C, Farbiger Kalksandstein-Rohbau. «Tonindustrie-Zeitung»,
1929, Nr. 57. S. 1023.
375. Albert J., Tonhaltige Kalksandsteine, Kalktonsteine und farbige Verkleideelemente,
«Silikattechnik», 1956, H. 2, S. 64; см. также «Epitoanyag»,
1954, №8, стр. 272-283.
376. Ривлин И. Я-, Коррозия железа, армированного в силикальците. Труды
Таллинского политехнического института. Серия А. № 59 и № 92. Таллин. 1955.
377. Krieger В., Kalksandpflastersteine, «Tonindustrie-Zeitung», 1927, S. 391; 1928, S. 207.
378. Lasst sich die Wasserdurchlassigkeit von Kalksaeddachsteinen durch Impragnieren mit
biturnosen Stoffen oder Wasserglas beseitigenv «TonindustrieZeitung», 1928, S, 472.
379. Forsten L. Verfahren zum Korrosionschutz von Eisen und Stahlarmierungen.
380. Сапожников M. Я-, Аппаратура и машины для производства строительных
материалов, Трансжелдориздат, 1948.
381. Третьяков В., Прогрессивная технология силикатного производства,
«Строительная 1-<вета», XIIX, 1954.
382. Rittinger P., Lehrbuch der Aufbereitungskunde, Berlin, 1867.
383. Untersuchungen uber die Theorie des feinen Mahlens, «Tonindustrie-Zeitung», 1926, Nr.
81, S. 1430.
384. Haese LL, Untersuchungen an Zementklinkem mit dem Mahlbarkeitsprufen, Bauart Ton-
industrie, «Tonindustrie-Zeitung», 1955, Nr. 15/16, S. 239.
385. Lehman n H., Haese U., Der Mahlbarkeitsprufen, ein Gerat zur Untersuchungen der
Mahleigenschaften harter Stoffe. «Tonindustrie-Zeitung».
1955, S.91.
386. Gotte A, Fragen der Hartzerkleinerung, «Zement-Kalk-Gips», 1952, Nr. 12, S. 383.
387. Bond F. C, Which in the more efficient rock breaker? The srusher or the explosive? Eng
and Min Joum, 1954, Nr. 1, p. 82; см также «Tonindustrie-Zeitung», 1955, Nr. 1/2, S.
13.
388. Sullre K. H., Sieblose Schlagradmuhle fur hohe Kornfeinheit, «ZementKalk-Gips»,
1953,Nr.1,S.25.
389. Lehmann H.? Mefferl H., BuchartowskiH., Die Einsatzmoglichkeiten der Prallmtihle in
derSteine- und Erden-Industrie, «TonindustrieZeitung», 1952, Nr. 1/2, S. 9.
390. Mil lag C, Die Prallzerklcinerung in der Verfahrenstechnik, «Chemiclng.-Techn.», 1953,
Nr. 4, S. 179; см. также «Tonindustrie-Zeitung», 1953, S. 373.
391. Клейс И., Об изнашивании металлов кварцевым песком в условиях
дезинтегратора, Бюллетень «Силикальцит», Таллин, 1959, № 1/2
598
392. Н е i n г i с h s К., Anwendung von Sinterhartmetall in der Gesteinbohrtechnik unserer
Tage, «Technische Mitteilungen», 1954, Nr. 5, S. 225, см. также «Tonindustrie-
Zeitung», 1955,Nr. 7/8, S. 115.
393. Рюютель В., Опыты эксплуатации дезинтеграторов. «Информационный листок о
новейших практических достижениях в области техники, технологии и
организации производства силикальцитных изделий», Опытный завод УПСМ СНХ ЭССР,
Таллин, 1958, стр. 127,218.
394. Пыльд И., Балансировка дезинтегратора и замена его пальцев, «Информационный
листок о новейших практических достижениях в области техники, технологии и
организации производства силикальцитных изделий». Опытный завод УПСМ
CIГХ ЭССР, Таллин, 1959, стр. 344.
395. М у й с т е У., О недостатках конструкций применяемых дезинтеграторов,
Информационный листок о новейших практических достижениях в области техники,
технологии и организации производства силикальцитных изделий. Опытный завод
УПСМ С1ГХ ЭССР, Таллин, 1958, стр. 36.
396. Gunzelmann R., Die Frage der Automation in der Kalksandsteinlndustrie, «Tonindustrie-
Zeitung», 1958, Nr. 16, S. 341.
397. Гвоздарев И. П., Экономно и рационально использовать строительные материалы,
«Строительные материалы». 1959. № 1. стр. 22.
398. Т о о м е л ь X. А., О возможности приготовления песчано-цементных смесей в
дезинтеграторе, Бюллетень «Силикальцит», Таллин, 1959, № 3/4.
399. Uber die Messungen der spezifischen Oberflache von Zement, «TonindustrieZeitung»,
1935, Nr. 70, S. 847.
400. Kozeny I.. Bcr. Wien. Acad. 136 A. 1928, S. 271.
401. Carman P. C, J. Soc. Chem. Ind. 57,225,1928; J. Soc. Chem. Ind. 58,1,1939.
402. W i e 1 a n d W., Betrachtung zur Bestimmung der spezifischen Oberflache eines Pulvers
mit dem Blain-Gerat, «Zement-Kalk-Gips», 1957, Nr. 3, S. 81.
403. Andreasen A. 11. M., Ein Vergleich zwischen verschiedenen Verfahren zur Bestimmung
spezifischerOberflachen,«Tonindustrie-Zeitung», 1952,Nr. 19/20, S. 319.
404. Б у т т Ю. М., Практикум по технологии вяжущих веществ и изделий из них,
Промстройиздат, 1953.
405. Moll W. L., Bestimmung der spezifischen Oberflache durch Adsorbtion, «Kolloid-
Zeitschrift», 1954, H. 2, S. 114 —122; «Tonindustrie-Zeitung». 1956. Nr. 5/6. S. 88.
406. Andreasen A. H. M., «Kolloidzs», 1929, Bd. 49, S. 48,252.
407. Vorlaufige Richtlinien fur die Durchfuhrung der Korngrossenbestimmurigen nach
Andreasen, «Tonindustrie-Zeitung», 1952, S. 55.
408. Дерягин Б. В., Захаваева Н. 11., Т а л а е в М. В., Прибор для определения удельной
поверхности порошковых и дисперсных тел по сопротивлению течению
разреженного воздуха. Изд. АН СССР, 1953.
409. Ansel in W., Oberflachenerzeugung und Arbeitsaufwand beim Zerkleinem und Mahlen
fester Stofte, «Zement-Kalk-Gips», 1953, Nr. 1, S. 15.
410. Гиллебранд В. Ф., Ленде ль Г. Э., Б р а й т Г. А., Гофман Д. И., I фактическое
руководство по неорганическому анализу. Госхимиздат. 1957.
411. Пономарев А. И., Методы химического анализа минералов и горных uop-од, Изд.
АН СССР, 1951.
599
НАУЧНО 1|ГГЛ1-ДОПЛ1Т-:ЛЬ0К1П"[ II ПРОГ-КТНЫП НШ.ТИТ.П
СИЛИКАЛЬЦИТА VIIOM С.П\ ЭГ.Г.Р
Иоханнес Александрович Хппт
(И'НОИЫ ШЧШЯГ.ОДСТНА СПЛПКАЛЫШТИЫХ ИЗДЕЛИИ
I'i)iir/>i)i'ui:iOur, . 1 гн пи г райское отделение
Ленинград, n.i. Островского, 6
* * *
Pi;unnO}> издательства А. С. Роте ибер г
Технический редактор К. А. Пуль к им а
Корректор I'. I!. Г |» н и о н с if :i я
(".uiiiio !: n;iui»p 1С !Х I.'iiiO г. Подписано к ik"i;itii
И Ml \\ч;1 г. И-П1 Г>1 bv«iii.i «ПХ0Я. ' 1л -бум. я. 1В.Н7,
нич. .1. :!7.7."». С'.й,..8 учи :д. л.). Т:п>п-.к 4000 янл.
П.г:д. Are V2.i ЛИ. .'inii'fi:: ЛЯ1 .42i;fi. Цеи.1 и переплете
2 pyl. 90 i;oii.
Тиши р.)ф::я .l(K:ci.iy-. ■■. Т»',-тин, ул. Ппкк, 4(1/42.
600
Приложения к книге от QSR-щика.
Приложение 1 Механохимия и механоактивация — Наследие.
Редакция от 04.10.03
Жизнь не стоит на месте. Закончили ВУЗы, и пришли в производство новые
люди. Они молоды, полны сил, энергии и здоровых амбиций. Они не знают уже,
что такое партия и комсомол. Слушают рассказы старших о былых трудовых
победах, и запивают саркастическую усмешку Кока-Колой. Они уже сделали
свой выбор? Неуверен. Они его еи\е ищут.
Больно и удивительно порой слушать очередного апологета всего западного.
Может быть «там» действительно все так хорошо, только и наше
общество, при всех его недостатках, чего-то заслуживает, если еще десяток лет
назад с нами считались, а порой и побаивались, во всем мире. Неужели великая
держава смогла за ничтожнейший срок в истории цивилизации так
деградировать? Не верю.
Так случилось, что наше общество умышленно, или это происходит само
собой (не знаю, пусть в этом разбираются, кому положено) отсекается от
своих корней. Как культурных, так и научных. Яркий тому пример —
строительная индустрия и производство стройматериалов. Как новейшие
достижения западной научной мысли нам преподносятся наши же (читай
советские) исследования полувековой давности. И вот очередной «менеджер по
продажам» импортных добавок убеждает меня по Интернету, почем}' добавки,
именно фирмы в которой он сейчас работает, самые лучшие в мире. А все
наше — извращенные научные потуги агонизирующего социализма. Кому верить?
Кто прав?
Права ИСТИНА. Но чтобы разобраться, что есть истина, а что ловкая
рекламная кампания необходимы знания. Где их взять страждущему, даже при
всем желании - техническая литература не переиздается, а новое, что
появляется, издается мизерными тиражами? Сложгтся целый пласт научных
исследований, которые вроде бы и не являются никакими секретами — они
общедоступны, но ознакомиться с ними практически невозможно. Они не исчезли,
они есть, их бережно сохранили для потомков в крупных научных библиотеках.
Но такие библиотеки можно пересчитать на пальцах одной руки. Где брать
эту литературу в заштатном Урюпинске? — Каждый раз в Москву не
наездишься умных книжек почитать. Такую литературу я называю «условно
закрытая». А книжки действительно умные. Настолько умные, что грамотное
использование даже ничтожных крох знаний зачоженных в них позволит не то
601
что серьезно, а кардинально модернизировать, а то и попросту изменить
многие строительные технологии. II в частности технологию производства
ячеистых бетонов и пенобетонов в частности.
В связи со всем выше сказанным, весьма заманчиво перенести хоть часть
печатных научных работ в электронный вид. Возможности современной
вычислительной техники позволяют это сделать без особых усилий. А Интернет
донесет информацию в любую точку планеты.
Работы по «перегону» печатных изданий в электронную форму ведутся
достаточно плодотворно во всем мире. В том числе и у нас. Насколько активно
этот процесс будет проходить для литературы по прикладному
бетоноведению — зависит от уровня финансового обеспечения работ.
Предлагаю всем заинтересовавшимся данным вопросом подключиться к
обмену мнениями в рамках темы «Литература по прикладному бетоноведению в
Интернете» на Форуме сайта www. allbeton.ru
Механохимия и механоактивация — Наследие.
Тема механохимии и механоактивации достаточно широко рассматривается в
исследованиях как отечественных, так и зарубежных авторов. В наиболее
обобщающих трудах вопрос освещается в традиционном стиле и подходе
характерном для литературы академической направленности. Исследователи не
ставят перед собой задачи практического воплощения полученных знаний, для
них это вторично. Это и понятно — дело физиков описать суть явлений, а
претворять их в жизнь должны другие. ( Кто бы мог подумать, например, что ряды
Фурье — абсолютнейшая математическая абстракция в глазах простого
обывателя, помогает ему слушать радиоприемник?).
Из подобной «академической» литературы следует обратить внимание на
следующие труды:
1. Авакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов.
Новосибирск. 1980 г., 297 стр.
2. Ходаков Г.С. Физика измельчения 1985 г., 307 стр.
3. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика. 1958 г., 75 стр.
4. Ребиндер П.А. Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных
системах. Физико-химическая механика. 1979 г., 382 стр.
5. Ребиндер П.А. Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных
системах. Коллоидная химия. 1978 г., 366 стр.
Более приближены к практическому воплощению исследования направленные
уже на конкретную сферу промышленного производства. Рассмотрению воз-
602
можных перспектив механохимических и электрофизических эффектов в
области строительного материаловедения посвящены следующие труды:
1. Ходаков Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов. 1972,239 стр.
2. Тонкое измельчение материалов. Сборник трудов Научно
Исследовательского Института Новых Строительных Материалов (ВНИИИСМ), 1959 г.. 182 стр.
3. Файнер М.Ш. Теоретические и экспериментальные основы разрядно-
импульсной технологии бетона. 1993 г.. 82 стр.
4. Файнер М.Ш. Новые закономерности в бетоноведении и их практическое
приложение. 2001 г.. 448 стр.
А еще более конкретно «углубляются» в производственную сферу, и, в
частности, поднимают тему воздействия механохимических превращений на главный
строительный материал — цемент, другие исследователи. В частности:
1. Урьев Н.Б., Дубинин И.С. Коллоидные цементные растворы. 1980 г..193 стр.
2. Шишкин А.А., Астахова Н.В. Активированные вяжущие вещества и бетоны
на их основе. 2001 г., 103 стр.
3. Волженский А.В., Попов Л.Н. Смешанные портландцементы повторного
помола и бетоны на их основе. 1961 г., 108 стр.
4. Попов Л.Н., Орентлихер Л.П., Дерюгин В.М. Быстротвердеющие легкие
бетоны на цементе мокрого домола. 1963 г., 149 стр.
Механохимические превращения возможны только в высоконагруженных
мельницах-активаторах — вибромельницах, струйных мельницах,
дезинтеграторах и планетарно-шаровых мельницах Голосова. Наиболее просты,
технологичны и дешевы — вибромельницы. Именно им и посвящено большинство
публикаций на данную тему:
1 Лесин А.Д. Вибрационные машины в химической технологии. 1968, 83 стр.
2. Симонян С.Г. Вибромельницы и опыт их применения в промышленности.
1956 г., 49 стр.
3. Вибрационное измельчение материалов. Научное сообщение ВНИИИСМ №
17. Вибропомол — наиболее эффективный современный метод измельчения.
1956 г., II стр.
4. Вибрационное измельчение материалов. Научное сообщение ВНИИИСМ №
20 Вибропомольные установки. Устройство, назначение, выбор. 1956 г., 67 стр.
5. Швейде Т.А. Испытание вибромельницы местного изготовления и
применение вибропомола в условиях Дальстроя. Труды Всесоюзного научно-
исследовательского института золота и редких металлов. 1957 г., 19 стр.
6. Эффективность повторного помола портландцементов с добавками.
Материалы 2-й сессии общего собрания членов академии строительства и
архитектуры СССР, 1957 г., 7 стр.
7. Вибрационные смесители для приготовления бетонных и растворных смесей.
Обзор. 1961 г., 55 стр.
603
8. Ершов Л.Д., Каш перовская О.П. Вяжущие материалы и изделия на основе
вибропомола. 1957 г., 82 стр.
9. Захаров Л.А. Вибропомол и Вибропомольные известково-пуццолановые вя-
жушие. 1956 г.. 87 стр.
10. Маргулис М.А. Вибрационное измельчение материалов. 1957 г.. 156 стр.
Второе направление нашедшее широкое освещение в научной литературе и
воплощенное в массовом производстве строительных материалов и изделий
акцентировано на использование дезинтеграторов, как механоактиваторов.
Родоначальником этого направления является эстонский исследователь Иоханес
Хинт. Ему же. а также его соратникам и последователям и принадлежит
большинство публикаций по данной теме:
1. Хинт Й.А., Кузьминов В.А. Производство силикальцита и его применение в
жилищном строительстве. 1958 г., 215 стр.
2. Хинт Й.А. Технология пеносиликальцита. Бюллетень Опытного завода
НПСМ Эстонской ССР. 1958 г., №376
3. Хинт Й.А. Мысли о силикальците 1963 г., 29 стр.
4. Силикальцит. Бюллетень научно-технической информации. № 1- 8 за 1960 г.,
№1-8 за 1961 г.
5. Цемахович Б.В. Производство силикальцита. 1959 г., 154 стр.
6. Научно-информационный сборник СКТБ «Дезинтегратор» 1979 г., 138 стр.
7. Красунский Е.С. Силикальцит — местный строительный материал. 1959 г., 63
стр.
Для наиболее полного знакомства с сутью проблемы и практическому
приложению научных исследований в производство весьма желательно ознакомится с
первоисточниками — диссертационными работами:
1. Хинт Й.А. Дезинтеграторный способ изготовления силикатных и силикаль-
цитных изделий. 1952 г. Диссертация.
2. Орентлихер Л.П. Быстротвердеющие легкие бетоны на домолотых цементах.
Диссертация. 1961 г,
3. Солдатенко СЕ. Механохимическая активация мало концентрированных
цементно-водных суспензий для интенсификации твердения бетона.
Диссертация. Харьков. 1990 г.
4. Березовский Б.А. Теоретические и экспериментальные исследования новой
центробежно-вихревой мельницы. Диссертация. Харьков. 1975 г.
Сергей Ружинский, Харьков, Городок
604
Приложение 2 Предисловие к брошюре Й.Хинта «Мысли о
силикальците»
В послевоенные годы был в Прибалтике небольшой заводик силикатного
кирпича. И был на этом заводике инженер. Звали его Иоханес Хинт. Занимался
этот инженер модернизацией производства. Экспериментировал — нужно было
известь измельчать, делать кирпичи, отстраивать страну. В своих
экспериментах проводимых сначала методом «научного тыка» он перепробовал разные
измельчители. Дошла очередь и до дезинтеграторов.
Представьте себе беличье колесо — два кольца соединенные перекладинами.
Если такое колесо вращать от внешнего источника, а внутрь подавать продукт,
подлежащий измельчению, то пока этот продукт высыплется наружу, он
получит несколько ударов от перекладин, соединяющих кольца. Если таких
беличьих колец на одной оси несколько, как бы вложенных одно в одно, то
эффективность помола значительно увеличивается — материал теперь получает
удары не от одного ряда бил, а от нескольких. Часть энергии удара расходуется
не на измельчение, а на бесполезное закручивание материала по направлению
вращения колес. Чтобы этого не происходило — между колесами ставят некую
неподвижную преграду. Получившееся устройство называется - десмембратор.
Именно с него и начал экспериментировать Хинт, Но сразу убедился — не
подходит. Если вращающиеся била, под действием центробежных сил,
самоочищаются, то на неподвижных, известково-песчаная смесь — сырье для кирпичей,
налипает, - и через пару минут напрочь их забивает.
Если неподвижные преграды оформить также в форме беличьего колеса, да
придать им вращение в противоположную сторону, под действием
центробежных сил они также будут самоочищаться, и проблема будет устранена.
Получится устройство называемое дезинтегратором, - с ним то и продолжил
экспериментировать Хинт.
Десмембратор и дезинтегратор — устройства давно известные. Их широко
применяют для смешения и гомогенизации сырьевых смесей — при производстве
стекла (смешение шихты), в металлургии (для подготовки формовочной земли),
в кулинарии (для приготовления различных соусов) и т.д. И ничего нового
Хинт не изобрел. Его заслуга в ином. Он предложил при помоши
дезинтегратора не смешивать, а измельчать!
Экспериментируя с измельчением сырья для кирпичей в дезинтеграторе. Хинт
столкнулся с необъяснимым эффектом — кирпичи получаются немного прочнее.
А если еще больше увеличить обороты? И вот здесь главная заслуга
исследователя — он первый догадался увеличить скорость вращения корзин
дезинтегратора. Традиционно их окружная скорость не превышала 10—15 м/сек. Этого было
605
вполне достаточно для смешивания. Увеличение же окружной скорости ведет к
активному износу бил. Особенно если это высоко абразивные материалы.
И, тем не менее, исследователь, в ущерб надежности и долговечности
конструкции, стал экспериментировать в этом направлении. Результаты получились
феноменальные. Сырьё, прошедшее помол в модифицированном
высокоскоростном дезинтеграторе, приобретало новые, и на тот момент наукой не
объясняемые, свойства. Конечная прочность приготовленных из него изделий
увеличивалась многократно. И это никак нельзя было объяснить тривиальным
дополнительным измельчением компонентов. Налицо присутствовали некие
новые явления, которые, в последствии, наука назвала механохимические
превращения. (В западной классификации данный раздел физики твердого тела
носит название — трибохимия).
В итоге из простой извести и простого песка этот заводик начал выпускать
изделия марочностью М3000 в серийном производстве, и до М5000 в опытно-
промышленном. (И это пол века назад! Кто не знает, в наши дни бетон
марочностью М600 - считается, чуть ли не вершиной прикладного бетоноведения).
Материал, полученный на основе извести и песка, прошедших механохимиче-
скую активацию, Хинт назвал силикальцит. Под это дело ему дали научно-
исследовательский институт — он так и назывался НИИИ Силикальцита. Из
этого нового материала, в 60-х годах были построены целые города! По Волге
плавали специальные корабли-заводы - приплыл, наготовил силикальцитных
элементов для домов, пока их монтируют он уже в другое место отправился, -
новый город строить.
И где он сейчас этот силикальцит? Спросите Вы. Почему о Хинте и его механо-
активации ничего не слышно?
Где Хинт, куда делись его последователи и вообще, что происходит с любым,
замахнувшимся на устои традиционной науки, ответят Вам выдержки из
газетных публикаций, приводимых ниже.
А что стряслось с механоактивацией?
Да ничего, здравствует и процветает — в каждом мешке с импортной сухой
смесью для строителей присутствует частичка души Иоханеса Хинта сгоревшего
на костре коммунистической инквизиции.
Сергей Ружинский, Харьков, Городок
606
Приложение 3 Й.А. Хинт «Мысли о силикальците».
Предлагаемая вашему вниманию брошюра П.Хинта «Мысли о силикальците» - одна из
первых его публикаций ориентированных на популяризацию новых технологий и силикальцита
в частности. Читать ее сейчас, через 40 лет после написания, - трудно. Рассуждения
ученого кажутся наивными, а порой и просто утопичными, но не следует забывать, что в те
времена существовала цензура.
Тем не менее, в брошюре приводятся достаточно интересные технические сведения,
которые помогут читателю проникнуться уважением к данной технологии вообще и
подготовят его к последующему более развернутому освещению этой темы В том числе и к её
критике.
1. Немного о том, что мы уже знаем и о чем иначе говорить бы не
стоило.
Человечество строило уже давно. Проектировщиков за чертежными
досками десять тысяч лет назад, может быть, и не было, но строители были.
Чтобы иметь над головой крышу, нужно было в первую очередь строить
стены. Приходилось укладывать природные камни различной величины и
скреплять их между собой. Чем? Вначале - раствором глины,
затвердевающей между камнями, а позднее, но все еще в седой древности, -известково-
песчаными растворами. Одна часть извести и три-пять частей песка. Так
делается еще и сейчас на многих стройках. Так было и 150 лет назад, до
изобретения цемента на всех каменных постройках. И между камнями стен,
построенных тысячелетиями тому назад, которые археологи откапывают и
изучают, - все снова и снова находят смесь извести и песка. Влажная глина
высыхала между камнями и приобретала некоторую прочность. Однако эта
прочность больше не увеличивалась даже в течение тысячелетий. Такой же
прочности достигали после высыхания и известково-песчаные растворы. Но
в отличие от глины в течение десятилетий и сотен лет их прочность
непрерывно возрастала. Углекислый газ, содержание которого в воздухе
составляет меньше одного процента, постепенно проникая в раствор между
камнями, превращает полученные при обжиге известняка непрочные зерна
извести снова в твердые частицы известняка.
Получение строительного камня - это проблема не только наших
индивидуальных застройщиков. Трудности с получением стенового камня ис-
пытывались еще египтянами. Попробуйте-ка выложить хорошие стены
просто из разбросанных повсюду осколков камней неправильной формы.
Отыскать готовые подходящие по размерам камни в природе нелегко.
Приходилось заниматься вытесыванием строительного камня из скал. Это была
607
трудная работа. Полученный таким путем строительный камень был дорог
как в старину при дешевой рабочей силе рабов с примитивными
инструментами того времени, так и в настоящее время при наличии хороших
специальных камнеобрабатывающих машин и применении дорогой рабочей силы.
Поэтому одной из основных проблем строителей было и есть изготовление
дешевого качественного искусственного камня.
Вполне естественно, что вначале искусственный камень стремились
изготовить из растворов глины и смесей извести и песка. Люди вскоре
научились формовать из глины кирпичи, которые после высыхания
приобретали достаточную прочность. Такой сырцовый кирпич из высушенной глины
применяют и сейчас во многих технически слабо развитых странах с сухим
климатом. Довольно скоро человек научился - посредством обжига
повышать прочность сырцового кирпича и придавать ему стабильность качеств
для применения в любых климатических условиях. Возник первый вид
искусственного камня, строительно-технические свойства которого
превышали качество многих видов природного.
Дела же со вторым, известково-песчаным, раствором развивались не
так просто. Отформованные из него кирпичи после высыхания получались
настолько непрочными, что не выдерживали тяжести кладки, при обжиге же
они разрушались. Теперь-то мы знаем, что если бы они выдерживали сотни
лет, то постепенно затвердевали под действием находящегося в воздухе
углекислого газа. Но изготовление кирпича - это не посадка леса,
производимая для будущих поколений. Строителю надо еще при своей жизни познать
либо горечь, либо радость от своей работы.
608
2. Еще немного истории и несколько слов о химии.
Тысячелетиями человечеству не удавалось непосредственно связать
известково-песчаные смеси в качественный камень. Но лет 150 назад это
начали делать окольным путем, при помощи портландцемента. Интересно
при этом то, что до самого последнего времени даже ученые во всех странах
не сумели правильно подойти к этой проблеме. В чем же дело? Объяснение
этого станет простым, если прибегнуть к помощи нескольких химических
формул. В химии известь выражается формулой СаО, и песок можно
символизировать выражением минерала кварца - Si02, так как практически
большинство песков содержит 80 - 100% этого вещества. Смеси для растворов
составом - одна часть извести и пять частей песка - содержат 15% СаО и
85% Si02 (если принять во внимания их молекулярные веса). Вещество,
основная часть которого составляет цемент, минерал алит, имеет формулу
3CaOxSi02 и содержит в химическом смысле только известь и песок в
количествах, подсчитанных по молекулярным весам, около 75% СаО и 15% Si02.
Это вещество образуется в результате чрезвычайно сложных и дорогих
технологических процессов в цементном производстве и по существу является
клеем. Под действием воды мелкие зерна цемента становятся студенистой
массой, которая за весьма небольшой срок, в течение нескольких недель,
затвердевает. Образуется т.н. цементный камень. Но в чистом виде он для
изготовления искусственного камня не применяется, так как, во-первых, это
слишком дорого, а, во-вторых, при затвердении в особенности
крупноразмерных деталей, изготовленных только из цемента, 'образуются большие
напряжения и трещины. Поэтому для изготовления искусственного камня
цемент берут лишь в смеси примерно с пятью частями песка и гравия или
щебня. Получается бетон, в котором зерна песка и гравия склеиваются
цементом. Если же далее охарактеризовать песок и гравий формулой Si02, то в
бетоне, состоящем из 1 части цемента и 5 частей песка, содержится 12%
СаО и 88% Si02. Таким образом, мы опять вернулись к известково-
песчаным смесям седой древности. Проблема получения из них
искусственного камня решена, но какой ценой! Ценой сложного и дорогого
производства цемента и бетона. И все же открытие цемента и бетона вызвало в
развитии строительной техники целую революцию. Понятно, такая же революция
произошла бы. если бы удалось изобрести дешевый способ,
обеспечивающий непосредственное соединение частиц извести и песка в искусственный
камень, строительно-технические показатели которого не уступали бы
показателям бетона.
Некоторые посетители, ознакомившись с нашими работами, приводят
609
такую интересную параллель: "Вы в Талине уже реализовали в области
строительства то, о чем мечтают физики в своей области - получить
электрический ток непосредственно из ядерной реакции". И действительно.
Целью превращения и разложения атомов на атомных электростанциях
является получение электрического тока, а не тепла и пара, который, проходя
через турбину, вращает генератор, где, в конце концов, возникает ток. Если бы
электрический ток образовался непосредственно, то все сложные и дорогие
промежуточные этапы его получения оказались бы никому не нужными.
Целью строителей, единственной их целью на цементных и бетонных
заводах является производство из извести и песка искусственного камня,
строительных деталей различных размеров. Если бы из извести и песка
непосредственно получались качественные детали различных размеров, то никому не
нужны были бы цемент и бетон. В самом деле, цемент не едят, не делают из
него одежду, он употребляется только для оклеивания зерен песка и щебня.
Но мы немного забежали вперед.
610
3. Революция наступила уже давно, но узнали об этом лишь
недавно.
В 1880 году немецкий профессор Михаэлис поместил известково-
песчаную смесь в автоклав с давлением водяного пара 8 атм. и выдерживал
ее там в течение 8 часов. При открытии автоклава он констатировал чудо -
непрочная сырьевая смесь превратилась в настоящий камень, первый
искусственный камень, непосредственно изготовленный из извести и песка. На
базе этого изобретения во всем мире началось развитие производства
силикатного кирпича. Но еще раньше, примерно в 1820 году, был открыт цемент,
позволявший изготовление искусственного камня любых размеров,
обладающего высокими строительно-техническими показателями. Изготовление
в автоклаве строительных деталей крупнее, чем кирпич, Михаэлису не
удалось. Кроме того, силикатный кирпич не мог конкурировать по качеству с
бетоном. Продолжалось победное шествие цемента, а важное открытие Ми-
хаэлиса должно было почти 80 лет удовлетворяться скромной позицией
силикатного кирпича. Для полного решения проблемы нужен был второй
решительный шаг.
В 1948-49 годы в Таллинне было замечено, что главная причина
скромных строительно-технических свойств силикатного кирпича
скрывается в песке. Поверхности зерен песка, образовавшегося в течение
тысячелетий в результате разрушения скал и постоянного перемещения при помощи
ветров и воды, потеряли свою первоначальную активность и не были более
в состоянии соединяться в автоклаве с известью в высококачественный
камень. Нам удалось сконструировать относительно несложную очень
дешевую установку, в которой при обработке извести, песка и необходимого для
формования изделий из смесей количества воды склеившиеся между собой
зерна природного песка раздробляются, а непрочные зерна раскалываются
вдоль их природных трещин и дефектов. Механическая прочность
образовавшихся при этом полых зерен песка выше, и их поверхности, более
активы. Параллельно изменению качества зерен песка они покрываются тонким
слоем извести и воды. В таких, т.е. силикальцитных, смесях различить
частицы извести и песка невооруженным глазом невозможно. При
обработке в такой установке песок приобретает определяемые конструкцией
установки свойства: тонкость, зерновой состав и активность, а смеси:
максимальную однородность, гомогенность. Природные условия, в которых песок
находился ранее, т.е. показатели природного песка, мало влияют на качество
силикальцитной смеси.
Второй решительный шаг был сделан. Уже строительно-технические
611
свойства первых силикальцитных изделий значительно превышали
соответствующие показатели лучших бетонных. Уже в первые годы производства
силикальцита были изготовлены образцы с прочностью свыше 1000 кг/см2.
(Недавно прибывший из США делегации была продемонстрирована
прочность силикальцита на сжатие 2800 кг/см2). Прочность же бетона за
полтораста лет повысилась лишь до 500 кг/см2. И вполне естественно, что
инженеры, свидетели рождения силикальцита, поверили в возможность новой
строительно-технической революции уже в ближайшие годы.
612
4. Но уделом всего нового является борьба с консерваторами и
противниками.
Они нашлись как у нас, в Эстонии, так и в Москве. И особенно тяжело
было потому, что против нас выступило немало и признанных ученых из
Академии строительства и архитектуры СССР, использовавших свое
влияние и в бывшем Комитете по делам строительства, так что последний стал
официально противником силикальцита. Было бы наивно полагать, что
эстонский Госстрой выступит против своего руководства в защиту
силикальцита. В нашей Академии наук для раскритикования силикальцита зачастую
было достаточно уже одного очень логичного в науке факта, что если
признать наших энтузиастов силикальцита, то придется признать ошибочным
путь московских академиков. Зачем же при этой железной логике еще
искать подтверждающих фактов? Да и факты эти вначале не всегда были для
нас блестящи. Мы еще не забыли литого силикальцитного поребрика с
крупными порами, который уже на первом и втором году эксплуатации
разрушался, и остатки которого еще и сейчас можно увидеть на некоторых
улицах Таллинна. Мы пытались оправдать себя тем, что вряд ли в истории
техники были случаи, когда при внедрении нового не делалось ни одной
ошибки. Мы логично утверждали, что не менее 90% силикальцитных
изделий, в том числе и большая часть этих поребриков, все же качественные, а
это значит, что все они могли бы быть изготовлены так же качественно,
тогда все было бы в порядке. Виновен не силикальцит, а его изготовители. И
только теперь, десять лет спустя, поняли, как наивны мы были, думая, что
аргументами можно защищаться тогда когда идет борьба между старым -
отжившим и новым - прогрессивным.
Все это должно было привести и привело к официальной позиции
Госстроя СССР - запретить постройку силикальцитных заводов. Но
силикальцит приобрел и горячих сторонников, в основном, в отраслях техники
довольно далеких от строительства и производства строительных
материалов. В этот трудный период силикальцит был спасен "Правдой",
"Строительной газетой" и другими центральными газетами, а также нашей местной
журналистикой, крепкой личной защитой секретаря ЦК КП Эстонии
т.Кабина. В 1951-56 годы возникло интересное положение. Малочисленный
коллектив энтузиастов силикальцита не мог иначе, он должен был верить в
скорое и широкое распространение силикальцита. В каждый старый год
верилось, что уже в следующем новом году обязательно будет перелом.
Фактически же год за годом происходила лишь чрезвычайно тяжелая борьба в
защиту силикальцита. И силикальцит, поэтому развивался черепашьим ша-
613
гом. Но все же развивался.
Лет пять назад проблему строительства жилья в городах пытались
разрешать хозяйственным способом, силами самих предприятий. В то время
нас посетила делегация инженеров Ленинградского Кировского завода во
главе с директором. Осмотрели наше хозяйство и сказали, что они решили
построить и у себя силикальцитный завод. Мы, конечно, были рады, что
наша работа понравилась, но для предотвращения неприятностей сообщили
и об отрицательном отношении Комитета по делам строительства СССР. К
нашему великому удивлению директор Кировского завода сказал, что он не
намеревается хлопотать в Комитете о получении разрешения. Завод будет
построен за счет директорского фонда. И таким путем, без разрешения и
благословения Госстроя в течение нескольких лет при различных крупных
заводах и фабриках появлялось около 15 небольших силикальцитных цехов.
Расширение этого, в некотором смысле "подпольного", производства
силикальцита оказывало на дальнейшее развитие силикальцита как
положительное, так и отрицательное влияние. Силикальцитом занялись люди, для
которых специфика производства строительных материалов была
совершенно чужда. Силикальцитные заводы проектировались и строились
машиностроителями, инженерами лесной, пищевой, текстильной промышленности
и т.д. Влияние помощи и руководства нашего небольшого коллектива,
состоявшего из нескольких человек, несмотря на все старания, было
минимальным. Возникло немало плохо построенных, нерентабельно работавших
маленьких заводов, себестоимость изделий которых через несколько лет
оказалось новым лакомым кусочком для противников. Но положительная
сторона дела оказалась намного важнее. Силикальцитом занялись многие
смелые, умные люди. Смелые потому, что не побоялись идти против
руководства Госстроя, и умные потому, что уже тогда увидели в нашем еще
довольно скромном новом материале большие перспективы. Именно в таких
людях нуждалось развитие нового. И результаты, в общем, были неплохие.
Большая часть заводов стала работать хорошо и полностью оправдала
надежды своих строителей. Тысячи и десятки тысяч работников этих заводов
получили уютные квартиры в новых силикальцитных домах. Целые
городские районы построены из силикальцита в Ленинграде, Находке, Одессе,
Петрозаводске. Ижевске и многих других городах. И, в конце концов, под
давлением этих реальных фактов Госстрою пришлось легализировать
силикальцит. Но борьба все же продолжалась. "Строительная газета" напечатала
фельетон "Война кубиков против домов".
614
5. А сейчас?
В СССР работает уже около 40 заводов силикальцитных изделий, и в
1963 году будет пущено еще не меньше 20 новых таких предприятий
большой мощности. Лицензии на производство силикальцита проданы в Италию,
Японию, Бразилию, Судак и Финляндию. В нестоящее время ведутся
переговоры по заключению лицензий и с другими странами. Суммарная годовая
проектная мощность действующих заводов приближается к 1 млн. м3
продукции. Из силикальцита построено уже не менее 1,5 млн. м2 жилой
площади. На основе всего этого можно уже сделать некоторые весьма
определенные технические и экономические выводы о силикальците. Эти выводы не
высосаны из авторучек в исследовательских институтах, а базируются на
анализе результатов работы годами действующих заводов.
Прежде всего.
Силикальцит можно производить по всем строительно-техническим
показателям более качественным, чем бетон. В высокопрочном
силикальците частицы песка и извести соединены почти так же, как частицы соды и
песка в стекле. Отделить их одну от другой обычными исследовательскими
методами нельзя. В бетоне же зерна песка и гравия практически не
принимают участия в образовании внутренней структуры искусственного камня,
они просто склеиваются. Принимая во внимание это различие структуры,
нетрудно понять, почему водопроницаемость плотного силикальцита в
тысячу раз меньше, чем у плотного бетона. Особенностью структуры
силикальцита объясняется и его высокая устойчивость против кислот.
Силикальцит хорошо противостоит воздействию даже 5-процентного раствора
соляной кислоты, от бетона же в этом случае через несколько дней остаются
лишь зерна песка и гравия. В животноводческих хозяйствах Эстонии уже
хорошо известна устойчивость силикальцита в среде пищевых кислот,
благодаря чему силикальцитные кормушки для скота сохраняются в несколько
раз дольше бетонных. Так же в качестве облицовочных плит откосов канала
Москва-Волга силикальцит уже в течение нескольких лет демонстрирует
большую, чем у бетона стойкость. Конечно, все это еще не означает, что
сегодня уже нигде не выпускают недоброкачественный силикальцит. Как
плохая хозяйка может из хорошей муки испечь плохой хлеб, так и кое-где
производят плохой силикальцит. Но все реже и реже. И главное, так как
вину за это больше нельзя свалить на силикальцит как материал, - начали бить
бракоделов этого материала.
615
Во - вторых.
Интересно, что люди начинают часто со сложного и лишь позднее
замечают, что все можно было бы сделать гораздо проще. Как силикальцит
сам приводит к крайней простоте всю проблему получения искусственных
строительных деталей, так и производство самого силикальцита
беспрестанно упрощается. Мы начали с того, что производили в специальном агрегате
сухую силикальцитную смесь, которую затем увлажняли и формовали
аналогично бетону. Позднее уже заметили, что совсем ни к чему так делать. В
агрегат можно дозировать и нужную для формования воду, а при
изготовлении газо- и пеносиликальцита также газо- и пенообразователи.
Сейчас на новых заводах для приготовления смесей используется
только один агрегат, и при наличии автоматических дозаторов весь процесс
приготовления смеси может быть полностью автоматизирован. Далее смесь
поступает в движущиеся по конвейеру формы, а затем в автоклав. Заводы
становятся чрезвычайно простыми и дешевыми. Всем известно также, что и
обжиг извести весьма прост и дешев.
Принимая все это во внимание, становится понятным, почему
стоимость силикальцитного завода вместе с постройкой необходимой для его
работы известковообжигательной печи сейчас, примерно, в 2.5 раза ниже
стоимости бетонного завода такой же мощности вместе с организацией
производства необходимого для работы завода количества цемента. Это
означает, что если мы приступим к расширению своей базы стройиндустрии
только на базе силикальцита, то при этом эффективность каждого рубля
капиталовложений повысится в 2.5 раза. Это ли не целая революция? Но и это
только начало. Производство цемента и бетона развивалось и
усовершенствовалось уже более ста лет, этим занимаются десятки институтов всего
земного шара. Производственный же возраст силикальцита всего немногим
больше пяти лет, и только год назад в Таллинне был организован первый
институт силикальцита.
В - третьих.
На новых силикальцитных заводах, которые сейчас строятся в
различных районах СССР, а также в Италии и Японии приготовление смесей
полностью автоматизировано. Изделия формуются на конвейерной линии,
которую обслуживают 1-2 человека, управляющие соответствующими
операциями с центрального пульта. Только вспомогательные работы -
комплектование изделий на вагонетки, распалубка, очистка форм и т.п., еще требуют
рабочей силы. Поэтому неудивительно, что даже на силикальцитных
заводах большой мощности работает всего 10-15 рабочих в смену. Количество
выпускаемой продукции на одного человека на силикальцитного заводах
616
вдвое больше, чем на бетонных заводах. Все это делает производство
силикальцита дешевым. Но и это еще не все. На изготовление I м' силикальцит-
ных изделий затрачивается вдвое меньше извести, чем цемента на
изготовление такого же количества бетона. При одинаковой степени механизации
же производство цемента вдвое дороже извести. Отсюда уже разница в 4
раза. Для производства силикальцита употребляется любой дешевый
природный песок, производство же бетона требует особенно чистого песка с
подходящим зерновым составом и хорошего щебня. Учитывая все это,
понятно, почему при производстве на заводах равной мощности силикальцит,
по меньшей мере, в 2 раза дешевле бетона. Это означает, что завод,
построенный за сумму, в 2.5 раза меньшую, дает постоянно из года в год более
качественную, чем бетон, и в 2 раза более дешевую продукцию. Не будет ли
этой целой революцией? И при теперешней оценке разницы в стоимости
изделий мы поступим так же неправильно, если забудем большие
возможности развития силикальцита.
В - четвертых.
При равных показателях прочности бетонные изделия примерно на
30% тяжелее силикальцитных. Например, высоко прочный силикальцит, о
котором упоминалось выше, имеет объемный вес только 1900 кг/м3. Бетон с
прочностью в 5 раз меньшей имеет объемный вес не меньше 2200 кг/м". Эта
большая разница в весе конструкции существенно снижает расходы на
транспорт и позволяет за счет удешевления фундаментов домов и несущих
конструкций получить немалую экономию.
В - пятых.
За короткую историю силикальцита уже был случай, когда завод был
построен и пущен за 6 месяцев. Это было в Лодейном Поле. И это совсем не
маленький завод. На постройку цементного и бетонного заводов обычно
уходит не менее двух лет. Учитывая крайнюю простоту заводов
силикальцитных изделий, здесь нечему особенно удивляться. Это позволяет создать в
СССР уже в течение одного года вполне достаточную базу для разрешения
любых строительных задач. Только бы, наконец, те лица, от которых это
зависит, поняли проблему силикальцита во всей ее полноте.
В - шестых.
Практически для производства силикальцита пригодны любые
извести и пески. В Узбекистане силикальцит делают ив лёсса, глинистого грунта,
на котором хорошо растут хлопок и фрукты. В будущем году будут
выпускать силикальцит из местного песка и извести в Якутии, куда до сих пор
617
строительный материал подвозится на самолетах. В Институте
силикальцита были проведены соответствующе испытания этого сырья, давшие
хорошие результаты. В общей сложности произведены исследования песков
свыше 1100 месторождений, в том числе песков из Италии, пустыни
Сахары, Бразилии, Японии, Венгрии, в сумме из 20 стран. Из них всех оказалось
возможным производить силикальцит. До сих пор мы выбраковали сырье по
экономическим соображениям только в двух случаях, в том числе
итальянский пуццолан. Сырье для цемента и подходящий щебень, и песок имеются
не всюду. Итак, экономичное производство силикальцита можно
организовать во всем мире,
В — седьмых.
Приняв во внимание, что в производстве силикальцита требуется, в
основном, лишь единственная машина - агрегат для приготовления смеси,
можно организовать также подвижные, экономично работающие заводы.
Один такой завод уже показал свою целесообразность. Несколько лет назад
в Москве был построен завод на старом речном судне. Из силикальцитной
продукции этого завода уже построено немало больших пятиэтажных
жилых домов - целый новый поселок Нагатино. Все рабочие местного
судоремонтного завода получили уютные квартиры, а в будущем году завод
переедет в новый район выполнять свою благородную миссию.
В настоящем году в Институте силикальцита будет закончен проект
нового передвижного силикальцитного завода для постройки
сельскохозяйственных зданий. Заказчиком является Министерство сельского хозяйства.
В — восьмых.
Силикальцит как бы создал для производства индустриальных
деталей. Даже наиболее крупноразмерные детали затвердевают в автоклаве без
напряжений и не изменяют своих размеров. Обычный же бетон при
твердении уменьшается в объеме.
В - девятых.
Практический опыт показывает, что армированные силикальцитные
изделия с большим пролетом имеют гораздо большую жесткость, чем
жесткость по расчетам для железобетонных деталей. В связи с этим несущие
конструкции из силикальцита требуют меньше стали для армирования, чем
бетонные. Это интересное явление объясняется тем, что при высокой
температуре при автоклавном твердении арматурная сталь удлиняется и при
работе при нормальной температуре она находится в преднапряженном
состоянии. Таким образом, достигается преднапряжение арматуры абсолютно без
618
дополнительных затрат.
Это, конечно, еще не все преимущества силикальцита перед
железобетоном. Можно еще указать на то, что силикальцитным изделиям легко
придать различную окраску, на низкую теплопроводность ячеистого
силикальцита и свойство быстрого испарения из него влажности и т.д. Принимая
все это во внимание, понятно, почему около года назад мистер Хольт,
английский специалист, после ознакомления с силикальцитом с заметной
горечью пошутил примерно так: "Если вы здесь в Таллинне умеете делать
любые детали из извести и песка и при этом дешевле и лучше, то ведь выходит,
что наш изобретатель Асплин напрасно изобрел портландцемент. Тогда ведь
это открытие было ошибкой". На это нам осталось только вежливо
улыбнуться.
619
6. И завтра.
Около 60 лет назад, когда автомашины изготовлялись кустарным
способом в небольших мастерских, их стоимость была непомерно высокой.
Нетрудно представить себе, сколько стоила бы машина сейчас, если бы
каждую гайку приходилось нарезать вручную и кузов выбивать вручную
молотом на наковальне. В ценах на автомашины произошла настоящая
революция только после организации механизированного конвейерного
производства. Дома же все еше строят по-дедовски - вручную. Объем
индустриального строительства в СССР составляет все еще лишь несколько десятков
процентов от общего объема строительных работ, за границей же практически -
нуль. Чем это объясняется? Единственным логичным объяснением является
то, что до сих пор для полной индустриализации строительных работ не
имелось вполне подходящего материала. И, несмотря на большое развитие
железобетонных заводов у нас монолитные бетонные конструкции
значительно дешевле монтируемых. Построить хороший дом из древесины
индустриальным методом еще не удавалось. Пластмассы в этой области также
еще пока только мечта.
Как мы видим, имеются все предпосылки для того, чтобы первая
настоящая революция в индустриальном строительстве произошла через
силикальцит. Силикальцит, который изготовляется на заводах в автоклавах,
прямо создан для строительства именно индустриальным методом. Он
органически связан с индустриализацией, и лишь при помощи силикальцита можно
решительно снизить цены зданий, построенных индустриальным способом.
А это, в конце концов, главное.
На силикальцитных заводах завтрашнего дня все будет
автоматизировано и механизировано. Детали доводятся до окончательной отделки на
конвейерах и склеиваются в целые стены или комнаты. Наконец, все детали
поступают на транспортный конвейер, который переезжает на строительную
площадку, где в течение нескольких часов и будет смонтирован дом.
Перевозка будет производиться, конечно, по хорошим дорогам, смонтированным
из крупных силикальцитных элементов. (Между прочим, один киевский
институт занимается вопросом постройки дорог из силикальцитных элементов
уже сейчас). Строительство домов пойдет так же, как в автомобильном
производстве, - лишь конечный монтажный конвейер будет приближен к
строительной площадке. Вне всяких сомнений, что во сколько раз в свое время
индустриализация автомобильного производства снизила расходуемую на
изготовление автомобилей рабочую силу и цену машин, во столько же раз
индустриальное строительство из силикальцита уменьшит расход рабочей
620
силы и стоимость домов. В ближайшем будущем эта кратность может
выразиться цифрой 5 или даже большей. И тогда будет такое изобилие жилых
домов и квартир, в самых красивых местах на берегах озер и морей будет
столько домов, что каждый сможет выбрать то, что ему нравится. В городах
же будет во всех районах достаточное количество свободных квартир, и
каждый сможет выбрать себе квартиру по своему вкусу и деланию.
Полстолетия назад было еще много людей, которые за всю свою
жизнь не выезжали из своего дома дальше нескольких десятков километров.
Не потому, что они не хотели, а просто потому, что они не имели для этого
возможности. Производство транспортных средств еще не пережило
революции. Сейчас сколько угодно людей, живущих всю жизнь в одной
квартире или комнате. Не потому, что жизнь кротом в одной норе была бы у них в
характере, а потому, что не у всех есть возможность, как когда-то у царей,
иметь дворцы в Петербурге, Крыму и на Кавказе. Или возьмем, например,
какого-либо служащего в буржуазной Эстонии, которому приходилось
тратить 15-20 лет жизни, чтобы как-нибудь накопить из своего жалования
сумму для постройки маленького домика под соснами Нымме. Построить дом
было так трудно, так дорого, что связывало его на всю жизнь. Единственной
отрадой было то, что когда дом, наконец, достроен, детям, быть может,
будет легче. Революция в строительстве даст возможность каждому жить там,
где ему нравится.
Мы слышали и другие мнения. Некоторое время тому назад Институт
силикальцита посетила делегация из Западной Германии во главе с д-ром
Куртом Рутсом. Ознакомившись с силикальцитом и его проблемами,
вначале он сказал, что в Германии индустриальное строительство не будет иметь
почвы, там люди настолько богаты, что каждый хочет жилище только по
своему вкусу. И в этом случае кирпич является самым идеальным
материалом. О богатстве немецкого народа мы не стали спорить, а задали ему
вопрос: "Сколько различных марок автомашин можно купить в Германии?" Он
ответил: "30-40". Далее мы спросили: "Удовлетворяет ли такое положение
богатый народ Германии?" Ответ был утвердительным. Спросили еще, не
сомневается ли он в том, что из тех видов силикальцитных деталей, которые
он видел, можно смонтировать не менее сотни жилищ различного
наружного вида, с различной планировкой помещений, и что фирма, занимающаяся
постройкой силикальцитных домов, могла бы составить соответствующий
каталог, удовлетворяя всевозможные различные пожелания потребителей в
части домов или квартир. Он задумался и ответил, что, в самом деле, мы
правы, строительство еще ждет своего Форда. Для дальнейших споров уже
на было никаких оснований.
Впереди нас ждет еще громадная работа. Автомашина не всем нужна,
621
а в квартире нуждаются все. Еще так много людей без квартиры По данным
исследований ООН ожидается, что в 1980 г. на земном шаре будет жить уже
3-4 миллиарда людей, а в 2000 г. - около 6 миллиардов. Если считать одну
квартиру на каждые 4 человека, то только в 1962-1980 гг. надо будет
построить еще 250 миллионов квартир. А потом в течение 20 лет еще 50
миллионов. И к этому времени большинство существующих жилищ необходимо
будет заменить новыми.
Наверное, было бы неправильно видеть завтрашнее разработанного в
Таллинне нового метода активизации и гомогенизации смесей только в
силикальците. Имеются все теоретические предпосылки, что этот метод
должен дать хорошие результаты, например, в стекольной промышленности, в
различных отраслях химической промышленности, в металлургии и др.
Работники Московского института зерна убеждены в отличных результатах
этого способа также в пищевой промышленности. Два месяца назад они
произвели интересные эксперименты, давшие хорошие результаты, Опыты
применения этого метода в металлургии у нас также проведены, и
специалисты очень довольны результатами. В ближайшее время мы приступим к
первому промышленному опыту. Но сейчас еще рано говорить об этом.
622
7. Наши предшественники.
Крайне необходимо понять, что революция, которая должна
произойти в строительстве в ближайшем будущем, основывается не только на
силикальците. 40 лет назад, когда еще не было индустриального строительства,
когда бетон заливали только на строительной площадке, когда для монтажа
крупных деталей еще не было подходящих кранов, изготовление
силикальцита было бы неразумным. Все те большие сдвиги, которые произошли в
строительстве за последние десятилетия, создали предпосылки для
революции в области строительства с применением силикальцита. Ясно, что без
большой работы, которая была проведена в течение последних полсотни лет
во всех странах в области теории и практики железобетона, решение
вопросов развития силикальцита было бы невероятно трудно. И опыт,
приобретенный учеными и практиками в изготовлении легкого, пено- и газобетона,
помог разработать пено- и газосиликальцит. Лишь с помощью современного
машиностроения и металлургии можно разработать конструкцию агрегата
для производства силикальцитных смесей, достаточно хорошо отвечающую
всем производственным требованиям. И это только отдельные примеры
развития науки и техники, без которых изобретение и развитие силикальцита
было бы невозможным.
623
8. Немного трагики.
Всего полгода назад у нас гостил один из сторонников силикальцита,
сотрудник "Строительной газеты". Ему, конечно, показали все наше
"хозяйство", он ознакомился также с институтскими договорами на пуск новых
заводов, которые свидетельствовали о том, что в конце текущего и в начале
1964 г. будет пущено еще не менее 20 новых крупных силикальцитных
заводов.
При первом разговоре с ним я высказал неудовлетворенность
положением в области силикальцита (к сожалению, я это делаю всегда). Но он
сказал: "Вы странный человек! У Вас есть все - институт, ученая степень, 40
заводов уже работает. Вскоре будет пущено еще 20. И Вы еще недовольны!"
Я рассказал ему обо всех фактах (о них здесь уже говорилось) и
попытался пересчитать их на миллиарды рублей, которые получило бы наше
народное хозяйство от немедленного и полного применения силикальцита.
В СССР сейчас работает около 2000 бетонных заводов, и если их
переключить на силикальцит, при темпах строительства 20 заводов в год, то на это
потребуется 100 лет. И еще я добавил: "Если бы Вы вчера вечером, не зная
этого положения, могли спокойно лечь спать как честный человек, то
сегодня, узнав все, как Вы сможете спокойно заснуть? - Это уже мне непонятно,
как непонятна была Вам моя неудовлетворенность".
624
9. Мощные тормоза.
Пожалуй, не стоит напоминать, какие грандиозные планы в развитии
цемента и бетона у нас существуют. К тому же эти планы успешно
реализуются и расширяются. И все это после 13 лет разработки силикальцита, после
того, как о силикальците узнали почти все строители СССР и большинство
строителей во всем мире!
Совершенно ясно, что эти планы разработаны не рядовыми
инженерами, играющими в направлении большой политики строительства только
второстепенную роль. Не стоит сомневаться и в том, что разработавшие эти
планы будут защищать их с таким же рвением, как и мягкие, хорошо
кормящие их кресла, на которых они сидят.
Тысячи ученых написали свои кандидатские и докторские
диссертации о цементе и бетоне. Это для них была, есть и, они уверены, что будет
alma mater. Всякому хочется, чтобы от его труда жизни что-нибудь осталось
и для будущего. Наверное, стремление оставить наследство - не менее
желания получить наследство. И вдруг люди из Таллинна сказали, что пришел
конец цементу и бетону. Значит, с точки зрения будущего весь труд ученых-
цементников не имеет смысла. Много ли среди них найдется людей,
которые смогут благосклонно смотреть на силикальцит. Вся Академия
строительства укомплектована именно такими недоброжелателями. Только
такими! Ученые советы присудили в области силикальцита звание доктора наук
только одному человеку, но и он не член академии. Первые кандидаты наук
в области силикальцита, к сожалению, еще появятся только в текущем году.
Круг замкнут. Естественно, что лица, делающие большую политику в
нашем строительстве, пользуются советами и консультацией научных
сотрудников Академии строительства и архитектуры СССР. Кого же других
им слушать?
Эти тормоза перешагнули границы СССР. Несколько месяцев назад
одна делегация специалистов по строительству и строительным материалам
из Венгрии целую неделю знакомилась с нашей работой. Как и все
посетившие нас специалисты, они тоже поняли неотвратимость той революции,
которую в дальнейшем произведет силикальцит. Они вдохновились идеей
силикальцита и высказали ряд серьезных упреков в адрес наших советских
консультантов в Совете экономической взаимопомощи, которые на
соответствующие запросы специалистов стран народной демократии из года в год
дают о силикальците только необъективные и неправильные данные. И как
попали подобные специалисты в международное учреждение? Из Академии
строительства и архитектуры СССР ....
625
Такие мощные тормоза не может разрушить и самое высокое мнение
крупных специалистов по строительству в США, Англии, Западной
Германии, Италии, Японии, записанное в книгу посетителей Научно-
исследовательского и проектного института силикальцита. Даже та простая
логика, что капиталисты платят миллионы долларов за лицензии из своего
кармана, а не из государственных фондов капитальных вложений, не может
заставить убрать эти мощные тормоза и более серьезно отнестись к истине о
силикальците, записанной на многих языках мира в нашу книгу
посетителей.
Нечего удивляться, что результаты работы наших 40 силикальцитных
заводов не в состоянии даже в самой малой мере "оторвать" эти накрепко
пригнанные и прилаженные к креслам мощные тормоза. Нечего удивляться,
что при таких мощных тормозах многие руководители строительства все
еще не могут, смело произнести слово "силикальцит". Эти тормоза
свидетельствуют о том, если есть известь и песок - значит, есть силикат, и только
силикат. Силикальцита быть не может. Мы же находим, что если только
один элемент, например углерод, дает уголь, графит и алмаз, то отчего же
тогда два вещества - известь и песок - не могут превратиться в два
различных материала - силикат и силикальцит? Но наш ответ это для них только
писк комара в ушах. Они говорят, строительно-технические показатели
силикальцита не могут быть лучше, чем у силиката.
Мы отвечаем: "Ученые не должны отрицать факторов, показанных
приборами и повседневной практикой. Эти факторы должны признать все. И
лишь в их интерпретации могут иметь место ученые диспуты. Соберемся
вместе, повторим опыты и совместно зафиксируем результаты".
Но наши слова опять-таки остаются гласом вопиющего в пустыне. И
до сих пор нет силы, которая заставила бы лиц, делающих большую
политику в строительстве, побывать вместе с таллинцамн в лаборатории при
испытании материалов. Все эти годы мы наивно полагали, что наше
предложение, в конце концов, должно быть принято, но в последнее время поняли,
что его принятие невозможно, так же невозможно, как добровольный отказ
чинуши от служебного кресла.
626
10. Гонки по сути дела уже начались.
Игра в жмурки длилась годами. В 1949-1953 гг., когда мы делали из
силикальцита только небольшие изделия, как, например, черепицу, трубы,
перемычки и т.д., говорили: "Для этого силикальцит годится, но крупных
деталей из него никогда не изготовить. У силикальцита не может быть
большого будущего".
В 1954-1957 гг. мы начали массовое строительство полутораэтажных
домов. Тогда говорили и писали: "Силикальцит годен только для
одноэтажных домов, будушее за многоэтажными домами. Поэтому развивать
силикальцит не стоит".
В 1957-1962 гг. в СССР в массовом порядке стали монтироваться 4-5-
втажные большие жилые дома из силикальцита. Тогда зазвучала новая нота:
"Из силикальцита делаются только крупные блоки наружных стен и
межэтажные перекрытия. Наружных панелей из него нельзя делать. Будущее за
панельным строительством".
А в 1962 г. мы начали изготовлять силикальцитные панели наружных
стен, которые по всем строительно-техническим показателям намного
превышают бетонные, и, вдобавок, более чем в 2 раза дешевле их.
Наступило, наконец, время прекратить эту игру. Хотя пуск первых
зарубежных заводов произведут во второй половине 1963 года, у нас нет
больше времени вести эту игру. Наоборот, гонки за развитие силикальцита
по существу начались уже давно, гораздо раньше, чем будут пущены первые
силикальцитные заводы в Италии и Японии. Мы проектировали и
проектируем как итальянские, так и японские силикальцитные заводы с отлично
усовершенствованными в этих странах, полностью автоматизированными
дозаторами непрерывного действия, которые гарантируют дозирование
сырьевых материалов с отклонениями не больше, чем 0.5% от заданного.
Именно о такой точности дозирования наши техники мечтали годами.
Самостоятельно разработать такие дозаторы наш маленький коллектив был не в
состоянии. Ни на одном из 40 наших заводов их нет. Теперь мы удивляемся
им, мечтаем, рассматривая присланные фирмами эскизы и технические
характеристики, и с горечью думаем, что при постройке итальянских и
японских заводов они будут установлены на своем месте. Фирмы-изготовители
гарантируют надежность дозаторов на многие годы. По опыту своих
лабораторных исследований мы знаем, какого большого повышения, и
стабильности качественных показателей изделий могут достигнуть при их помощи
фирмы Японии и Италии.
К сожалению, так обстоит дело не только с дозаторами, но и со
многими вспомогательными установками силикальцитного производства, И ее-
627
ли эта игра в жмурки не прекратится, то и монополия на разработку у нас
основного агрегата силикальцитного производства и теории в области его
производства не сможет долго удерживаться нами. Во всяком случае, на
последующие 13 лет. И что тогда? Будем сами покупать лицензии на
новейшие приемы в силикальцитном производстве? Надо прекратить работу
тормозов. Гонки начались. Стартовый выстрел уже прозвучал.
628
И. Сон.
Писатели - люди очень умные, и техническим специалистам стоит
дружить с ними. Во всяком случае, в борьбе за силикальцит их помощь была
бы большой, бескорыстной и свободной от всяких "кресельных" расчетов.
Но и они до сих пор не смогли преодолеть мощное торможение. Это уже не
их вина. За развитие техники, в разрушении препятствий, тормозящих ее
развитие, они нередко боролись с удивительной смелостью и умением.
Местный писатель т.Курганов рассказывал, что он видел интересный сон.
В Таллинн прибыла группа товарищей, руководящих большой
политикой в нашем строительстве. Основательно ознакомившись с положением
дел с силикальцитом, они тут же вынесли решение: "Все, что, возможно,
произвести из силикальцита, полностью применить для развития нашего
народного хозяйства".
Через год писатель вновь посетил наш институт и обнаружил, что
институт построил для себя высотное здание, и уже переехал в него.
Руководители института встретили его словами: "Знаете ли Вы, что в СССР
работает уже 320 силикальцитных заводов, а лицензии на производство
силикальцита проданы уже в 32 страны?" Тогда писатель проснулся и сразу
подумал, что этот сон никогда не может стать явью, так как первая часть сна
неосуществима. Почему же неосуществима? Оказалось же возможным
посещение нашего института деловыми людьми Нью-Йорка, Токио, Рима, Рио-
де-Жанейро, Франкфурта-на-Майне и Лондона.
Писатели народ хитрый. Видел ли местный писатель такой сон?
Может быть выдумал?
629
12. Что следовало бы, предпринять.
Для кардинального решения проблемы, по нашему мнению, есть два
варианта.
Первый вариант.
Надо составить комиссию из высококвалифицированных
специалистов, которая разработала бы план применения и развития силикальцита в
нашей стране на длительный период. В этом плане следует предусмотреть
кардинальное решение всех вопросов. При составлении плана
месторасположения силикальцитных заводов надо принять во внимание расположение
существующих и будущих крупных строительных районов. Ведь заводы,
производящие силикальцит, строятся с тем, что они будут работать
десятилетиями. При планировании производства извести, необходимой для работы
этих заводов, следует учитывать потребность других отраслей
промышленности в извести. Необходимо также планировать переключение
строительства дорог и гидротехнических сооружений на применение силикальцита и
предусмотреть соответствующие заводы.
В плане следует предусмотреть целесообразное использование
существующих цементных, бетонных и кирпичных заводов или их переключение
на производство силикальцита или извести. Внедрение всех мероприятий
следует планировать максимально мудро и осуществлять наиболее
экономично. Было бы неразумным предусмотреть планом немедленное закрытие
всех цементных и бетонных заводов. Все старое должно закончить свое
существование естественной, технически и экономически обоснованной
смертью.
План обязательно должен предусмотреть самые рациональные пути
массовой постройки новых силикальцитных заводов и необходимые
мероприятия для комплексного развития силикальцита в таком темпе, чтобы
силикальцит остался во всем мире на самом высоком уровне до тех пор, пока
он сам естественно отживет, уступив в будущем дорогу новым, еще лучшим
строительным материалам. Но вряд ли это произойдет в ближайшее
пятидесятилетие потому, что, как мы видели, потенциальные резервы
силикальцита еще совсем мало исследованы и использованы. Все это и многое другое
следует учесть при составлении мудрого плана. Но когда план будет
составлен, то он должен быть введен в силу таким законодательным актом, чтобы
все, в том числе и академики Академии строительства и архитектуры его
беспрекословно выполняли.
630
Второй вариант
На базе Научно-исследовательского и проектного института
силикальцита, Таллиннского машиностроительного завода возможно еще и
других предприятий следует немедленно создать крупную фирму по
производству и пуску силикальцитных заводов. Задачей фирмы - по заказам местных
совнархозов или заинтересованных в производстве силикальцита других
организация или предприятий определить на местах при помощи
соответствующих исследований целесообразный объем и месторасположение
производства силикальцита, положение с сырьем и его качество, а также
проектировать по соответствующим договорам самые целесообразные заводы и
изготовлять для них на машиностроительном заводе самое целесообразное
оборудование. Далее, осуществлять монтаж оборудования, пуск заводов и
обучение кадров.
Специалисты фирмы могут покинуть завод только после достижения
им запроектированных мощностей, объема продукции, качества и
себестоимости продукции. Может быть, в будущем окажется целесообразным
выполнение фирмой всех строительных работ. У заказчика не осталось бы
иной заботы, как заключить соответствующий договор и принять завод.
Ясно, что в числе расходов на постройку заводов должны быть запланированы
и затраты на развитие силикальцита для того, чтобы каждый новый завод
был лучше всех ранее пущенных.
При таком решении вопроса намного логичнее и результативнее чем
сейчас, стала бы продажа лицензий на производство силикальцита. Сили-
кальцитная фирма построила, например, в какой-либо стране и пустила один
или несколько силикальцитных заводов, согласно предусмотренных в
договоре условий. И, если исследовательские секторы фирмы находятся на
уровне своих обязанностей, может случиться, что десятилетиями большая
часть новых заводов силикальцитных изделий будет заказываться у этой
фирмы, как организации, способной строить заводы лучше и дешевле
других. Архитекторы фирмы вместе с лучшими архитекторами
соответствующей страны составят каталоги наиболее целесообразных жилищ.
Нетрудно понять, что объем работ фирмы, будет колоссальным.
Предположим, во всем мире надо ежегодно построить 25 миллионов новых
квартир. Силикальцитный завод с годовой мощностью 100 000 мЗ даст
материал примерно на 2500 квартир. Следовательно, для такого объема
строительства во всем мире потребуется 10 000 силикальцитных заводов. Если
такое число заводов планировать даже на 20 лет, то ежегодно надо строить
500 заводов. Величину объема работ показывает хотя бы тот факт, что если
переключить существующие мощности Таллиннского машиностроительного
завода на изготовление оборудования силикальцитных заводов, то за год он
631
сможет изготовить оборудование только для 20 заводов. Не следует
забывать, что силикальцитные заводы потребуются для удовлетворения
потребностей дорожного, гидротехнического и других видов строительства.
Если вышеописанная фирма будет создана, то экспорт силикальцит-
ных заводов во все республики СССР и за границу может вскоре стать
одной из крупнейших отраслей промышленности всего народного хозяйства
нашей страны.
И почему этого не может быть? Что в том плохого, если многие
представители нашей технической интеллигенции стали бы заниматься
развитием проблем силикальцита? Почему специалисты СССР не смогли бы
поехать в сотни различных мест земного шара для монтажа и пуска силикаль-
цитных заводов? Почему бы с помощью наших архитекторов не составить
каталоги на целесообразные, красивые силикальцитные здания для всех
пяти континентов?
Трудно сказать, какой вариант решения проблем будет выбран.
Может быть, появятся лучшие предложения. Но. несомненно, проблему
силикальцита следует, наконец, кардинально решить и, несомненно, она будет
решена. Следует предпринять все меры к тому, чтобы СССР - родина
силикальцита - заняла и сохранила ведущую роль в этой области.
15.09.2003 - переведено в электронный вид Ружинским СП. - 48817знаков.
Первоисточник: «И. Хинт Мысли о силикальците. Бюро технической информагцт
СИХЭССР. Таллинн 1963 г.»
В научной библиотеке им. Короленко, г. Харьков хранится под номером В1-18968
632
Приложение 5 Фрагменты газетных публикаций.
ПОСЛЕДНИЙ СТАЛИНСКИЙ НАРКОМ
ИГОРЬ АНДРЕЕВ, ЛЕВ ЛОБОВ
Статья из газеты Время МН 39-2000
Нарком нефтяной промышленности с 1944 года, председатель Госплана РСФСР, затем Госплана СССР - заместитель председателя
Совета Министров СССР, лауреат Ленинской премии и Герой Социалистического Труда, академик РАН, автор более 200 научных
работ и публикаций, человек с почти 70-летним труоовым стажем, и поныне работающий главным научным сотрудником
Института проблем нефти и газа Академии наук России, - все это лишь несколько вех огромного пути, пройденного Николаем
Константиновичем БАЙБАКОВЫМ Последнему сталинскому наркому 6 марта исполняется 90 лет. Накануне юбилея с ним встретились
обозреватели нашей газеты.
Как дезинтегрировали "Дезинтегратор"
Ваши бывшие коллеги рассказывают, что в одном случае поддержка талантливого человека обернулась
трагедией для него и неприятностями для вас.
Вы о "деле Хинта"? Впервые об изобретении этого одаренного инженера и ученого я прочитал в "Правде".
Йоханес Хинт нашел способ создавать с помощью так называемого дезинтегратора прочный строительный
материал без использования цемента. Бесцементная технология - большое достижение в строительном деле.
По методу Хинта возвели дома в Эстонии. Перми и многих других регионах тогдашнего СССР. Его
разработки использовали крупные фирмы в Италии, Австрии, Японии. После встречи со мной в 1981 году
деятельность предприятия Хинта изучала комиссия Госплана. Крупные специалисты прочили так называемому
силикальциту огромное промышленное будущее. Хинт стал доктором наук, лауреатом Ленинской премии.
И вдруг - уголовное дело. Сначала эстонский следователь, а потом и небезызвестный Гдлян пытаются
выбить из него признание, что господдержка силикальцита - следствие взятки, которую он, Хинт, якобы дал в
Москве высокопоставленным руководителям. Досталось и известному литератору, соавтору киноэпопеи
"Освобождение", лауреату Ленинской премии Оскару Курганову - он писал о Хинте. В конечном счете,
изобретателя осудили на 15 лет, и он умер в заключении. Несколькими годами позже приговор в отношении
Хинта отменили, он полностью реабилитирован. Его же технология не продвинулась вперед, а ныне и вовсе
забыта, хотя решение Госплана отменено не было.
Вот что еще важно. Драма Хинта обернулась срывом одного из разделов целой программы поддержки
новых технологий, которую Госплан и ведущие научные центры страны разработали и проводили в жизнь.
Скомпрометировано достижение отечественной науки и техники мирового уровня. Прекратило свое
существование первое послевоенное совместное советско-австрийское предприятие "Дессим", "гвоздем"
которого и была дезинтеграционная технология. Заграничные фирмы стали отказываться от лицензионных
соглашений с СССР по этой проблематике. Упал приток валютных поступлений от продажи за рубеж
дезинтеграторов. Я не говорю уже о том, как хинтовская технология могла бы помочь Армении, тяжко пострадавшей
тогда от катастрофического землетрясения. Парк передвижных дезинтеграторов позволил бы на месте
быстро превратить руины и вывороченные стихией грунты в силикальцит - первоклассный строительный
материал
Из открытого письма коллег Й.Хинта по фирме "Дезинтегратор" в " Правду" в ответ на статью
В.Халина "Перевертыши"
"Трагическую роль при составлении обвинения и судебном разбирательстве сыграл и имеющие
политическое содержание дневниковые записки Хинта "Трагедия некоторых честных людей XX столетия",
написанные им в 1974 году. В этих записках наряду с прочим резкой критике был, подвергнут Л.И.Брежнев и
имевшие в то время явления, тормозившие развитие нашей экономики. Эти записки изъяты при обыске Й.Хинта
дома 4 ноября 1981 года. Ими следователь Т. Гдлян запугивал тех, кто заступался за Хинта и подсудимых,
которые даже не знали об их существовании. Но когда эти записки были опубликованы в журнале "Викер-
каар" (N11, 1988 г.), оказалось, что по своей остроте они значительно уступают публицистике последнего
времени".
633
Указ Президиума Верховного Совета СССР от 1984 г.
1984 Указом Президиума Верховного Совета СССР эстонский ученый и изобретатель Йоханес Хинт
лишается ордена Трудового Красного Знамени.
Осужденный в конце 1983 к длительному сроку лишения свободы по сфабрикованному делу, ученый был
ранее лишен всех научных званий и должностей, а позже и звания лауреата Ленинской премии 1962 года.
Дело, изображающееся как исключительно хозяйственное (злоупотребление должностным положением,
дача взятки, хищение государственного и общественного имущества в особо крупном размере и т. д.), в
действительности имеет политическую подоплеку, связанную с философским трактатом Хинта «Трагедия
некоторых честных людей XX века». Впервые брошенный в тюрьму еще гестапо, Хинт, которому более 70 лет,
скончается в советской, не дожив до полной реабилитации. Вели его дело следователи Эрих Вяллимяэ и
Тельман Гдлян.
634
Приложение 6 AS DESINTEGRAATOR
1
W^
AS DESINTEGRAATOR
www.desi.ee
Адрес: 11415 Peterburi tee 71, Tallinn, Estonia
Per. № Ю049059
Тел.: 372 6205000
Факс: 372 6205001
E-mail: desi@desi.ee
Лехо Кивима - управляющий AS DESINTEGRAATOR и член правления
DESINTEGRAATOR TOOTMISE OU, тел.: 372 6205002, моб. тел. 372 5091516, E-mail:
leho@desi.ee
Фирма DESINTEGRAATOR основана в 1974 г. выдающимся ученым и инженером,
доктором технических наук Иоханнесом Хинтом. Основной задачей фирмы было разработка и
изготовление измельчительной техники и внедрение соответствующих технологий.
В 1992 г. фирма DESLNTEGRAATOR была реорганизована в акционерное общество AS
DESINTEGRAATOR.
С 1999 г. разработкой и изготовлением измельчительной техники и внедрением
соответствующих технологий продолжает заниматься акционерное общество
DESINTEGRAATOR TOOTMISE OU - дочерняя фирма AS DESINTEGRAATOR
DESINTEGRAATOR TOOTMISE OU,
Адрес: 11415 Peterburi tee 71, Tallinn, Estonia
Per. №10525353
Тел.: 372 6205020
Факс: 372 6205001
E-mail: desi@desi.ee
Яан Кюлавийр - член правления — директор по производству DESINTEGRAATOR
TOOTMISE OU, тел.: 372 6205020. моб. тел. 372 5160491. E-mail: jaan@desi.ee
Количество специалистов: 25
Производственная площадь: 1700 м
Представители в России, Украине, Финляндии
635
Приложение 7 Параметры OSR
Оригинал издания предоставил Борис Кипнис (AS DESINTEGRAATOR)
Оцифрованный вариант издания хранится в «Электронной библиотеке
строителя».
Доступ в «Электронную библиотеку строителя» свободный, бесплатный,
беспарольный и без каких либо предварительных условий по
электронному адресу:
www.allbeton.ru
Оцифровку издания осуществляли:
Сергей Ружинский
Юрий Ружгтский
Александр Раенко
МП «Городок»
ул. Чкалова 1
г. Харьков
Украина
тел/факс +38 (057) 315-32-63
E-mail: ryginski@aport.ru
дата последней редакции — 20.02.06
636
Оглавление
ПРЕДИСЛОВИЕ 3
ГЛАВА 1. РАЗВИТИЕ ПРОИЗВОДСТВА ИЗВЕСТКОВОПЕСЧАНЫХ ИЗДЕЛИЙ 5
ГЛАВА 2. СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ 11
2.1. Песок 11
2.1.1. Геологическое происхождение и распространение 11
2.1.2 Оценка песков как сырья для изготовления известково-песчаных изделий 12
2.1.3. Зависимость индекса качества песка от некоторых его показателей 26
2.1.3.1 Зависимость индекса качества от содержания Si02 в песке 26
2.1.3.2 Зависимость индекса качества от содержания глины 27
2.1.3.3 Влияние органических примесей в песке 30
2.1.3.4 Зависимость качества песка от величины зерен 30
2.1.3.5 Зависимость качества песка от формы зерен 31
2.1.3.6 Зависимость качества песка от характера поверхности его зерен 34
2.1.3.7 Зависимость прочности изв.-песчаных изделий от размалываемости песка 34
2.1.3.8 Определение технологических свойств песка по некоторым показателям 36
2.2 Известь 37
2.2.1 Классификация сырья 37
2.2.2 Минераллогический и химический составы сырья 38
2.2.2.1 Органогенные известняки 38
2.2.2.2 Писчий мел 39
2.2.2.3 Известняки химического происхождения 39
2.2.3 Основы обжига известняка 39
2.2.3.1 Печи для обжига известняка 49
- Напольные печи 49
- Кольцевые печи 49
-Шахтные печи 49
-Газовые печи 50
- Вращающиеся печи 50
- Обжиг в кипящем слое 51
2.2.4 Известь в производстве известково-песчаных изделий 52
2.2.5 Гашение извести 58
2.2.6 Регулирование гашения извести 68
2.2.7 Механизмы для гашения извести 76
2.2.8 Помол извести 80
2.3 Вода. 86
ГЛАВА 3 ТВЕРДЕНИЕ ИЗВЕСТКОВО-ПЕСЧАНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ОБЫЧНОЙ
ТЕМПЕРАТУРЕ 88
3.1 Процессы твердения известково-песчаных материалов при высыхании из них воды 89
3.2 Твердение известкво - песчаных материалов, происходящее в результате химических реакций между
активными кислотными соединениями песка и извести. 93
3.3 Твердение, происходящее в результате химической реакции между известью и песком 94
3.4 Твердение известков о-п есчаных материалов, происходящее в результате процесса карбонизации
извести. 94
3.5 Возможность изготовления известково-песчаных изделий и конструкций без автоклавной обработки.... 95
3.6 Дезтинтеграторное песчаное вяжущее 97
637
ГЛАВА 4 ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ИЗВЕСТКОВОПЕСЧАНЫХ
ИЗДЕЛИЯХ ПРИ АВТОКЛАВНОЙ ОБРАБОТКЕ 99
4.1 Существующие точки зрения на процессы автоклавного твердения известково-песчаных изделий 99
4.2 Возможность перемещения компонентов в процессах, происходящих при образовании известково-
песчаного монолита 107
4.3 Ускорение образования известково-песчаного монолита введением добавок и помолом песка 117
4.4 Помол песка и механизмы для помола 119
4.4.1 Шаровая мельница 120
4.4.2 Вибрационная мельница 122
4.4.3 Дезинтегратор 123
4.5 Зависимость свойств песка от типа помольного механизма 126
4.5.1 Геометрическая форма зерен 126
4.5.2 О различии гранулометрического состава песков 135
4.5.2.1 Функция D — характеристика распределения зерен песка по диаметрам 139
4.5.2.2 Функция И—распределение количества песка по величине зерен 140
4.5.2.3 Функция М — определяет ход помола 140
4.5.2.4 Функция распределения удельной поверхности Э (d) 144
4.5.3 Структурная прочность песков 146
4.5.4 Теоретические представления о размельчении зерен песка в различных помольных механизмах 149
4.5.5 Прочие физические и химические особенности песков; молотых в различных агрегатах 162
4.5.5.1 Объемный вес 162
4.5.5.2 Термограммы песка 164
4.5.5.3 Растворимость 166
4.6 О термическом эффекте процессов, происходящих при автоклавном образованииизвестково-песчаных
монолитов 170
4.7 Прочностьизвестково-несчаных монолитов во время запаривания 183
4.8 О структуре известково —песчаных монолитов 191
4.8.1 Макробетонная структура 191
4.8.2 Микробетонная структура 193
4.8.3 Структура новообразования 210
4.9 Зависимость прочности смликальцитных изделий от состава смесей, плотности сырца, температуры и
длительности запаривания. 236
4.10 Расчет прочности изделий по показателям смесей, плотности сырца и режиму запаривания 246
4.10.1 Зависимость между прочностью на сжатие и объемным весом силикальцитных изделий 250
4.10.2. Расчет прочности 252
4.10.2.1 Первый метод 252
4.10.2.2 Второй метод 257
4.11 Химические изменения в изделиях при запаривании 262
4.12 Свойства известково-песчаных смесей и сырца, режимы запаривания, обеспечивающие образование
прочных монолитов 269
4.12.1 Оптимальное количество извести в смеси 269
4.12.1.1 Количество извести, связываемой при запаривании 269
4.12.1.2 Оптимальное количество извести в смесях в зависимости от прочности силикальцитных
изделий 271
4.12.1.3 Оптимальное количество извести в зависимости от уплотняемости смесей 273
4.12.2 Оптимальный объемный вес изделий 274
4.12.3 Значение удельной поверхности песка в смеси 278
4.12.4 Гранулометрический состав песка в смеси 282
4.12.5 Добавки 288
4.12.6 Химический и минералогический состав сырьевых материалов 294
4.12.7 Свойства поверхности сырьевых материалов 297
4.12.8 Гомогенность смесей 303
638
4.12.9 Оптимальный режим запаривания 306
ГЛАВА 5 НАПРЯЖЕНИЯ В ИЗВЕСТКОВО-ПЕСЧАНЫХ ИЗДЕЛИЯХ ПРИ
ТЕРМОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКЕ И ВЫЗЫВАЕМЫЕ ИМИ ДЕФЕКТЫ
ИЗДЕЛИЙ. РАЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ ЗАПАРИВАНИЯ 311
5.1 Три стадии запаривания 311
5.1.1 Первая стадия запаривания 311
5.1.1.1 Конденсация пара в автоклаве ив изделиях и возникновение дефектов 311
5.1.1.2 Паровая нагрузка и вызываемые ею дефекты в изделиях 317
5.1.1.3 Температурные напряжения, возникающие в период подъема давления пара. Перегретый пар и
напряжения, возникающие при высыхании воды, содержащейся в изделиях 322
5.1.1.4 Парциальное давление воздуха в автоклаве 325
5.1.1.5 Влияние парциального давления воздуха на образование структуры известково-песчаных
изделий 328
- Влияние парциального давления на прочность изделий 328
- Влияние парциального давления на образование дефектов в изделиях 330
5.1.1.6 Влияние колебаний давления пара на структуру изделий 334
- Разрушающее действие на структуру изделий догашивания извести в автоклаве 337
- Запаривание промороженного сырца 340
5.1.2 Вторая стадия запаривания 341
5.1.3 Третья стадия запаривания 345
5.1.3.1 Испарение воды из изделий и их охлаждение при выпуске пара из автоклава 345
5.1.3.2 Температурные и механические напряжения, возникающие при охлаждении изделий 348
5.1.3.3 Величина температурных напряжений 350
5.1.3.4 Некоторые процессы стабилизации структуры в период выпуска пара 352
5.1.3.5 Принципы рационального запаривания известково-песчаных изделий 353
5.1.3.6 Выбор рационального давления пара при запаривании из ве стково-песч а ных изделий 355
ГЛАВА 6 ФОРМОВАНИЕ ИЗВЕСТКОВО ПЕСЧАНЫХ ИЗДЕЛИЙ 358
6.1 Формование прессованием 358
6.1.1 Прессуемость известково-песчаных смесей 364
6.2. Формование трамбованием 370
6.3. Формование вибрированием 372
6.3.1 Общие принципы 372
6.3.1.1 Расчеты, определяющие степень уплотнения силикальцитных смесей при вибрировании 376
6.3.1.2 Зависимость уплотняемости смеси от амплитуды колебаний и продолжительности вибрирования
при одинаковой частоте колебаний 378
6.3.1.3 Влияние различных свойств смеси на ее пластичность и виброуплотняемость 380
6.4. Вибрирование с пригрузкой и вибропрессование. 384
6.5 Формование центрофугированием 386
6.6. Формование литьем 388
6.7. Силикальцит-бетон 391
6.8. Применение погашенной извести в силикальцитных смесях 393
ГЛАВА 7 ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЕНО- И ГАЗОСИЛИКАЛЬЦИТНЬГХ ИЗДЕЛИЙ 398
7.1 Некоторые данные о легких искуственных строительных материалах 398
7.2. Пено- и газобетонные, пено- и газоизвестковые изделии 398
7.2.1 Газобетон 398
7.2.2 Пенобетон 400
7.2.3 Другие способы 400
7.3. Пена и принципы её образования 401
639
7.3.1 Клееканифольный пенообразователь 402
7.3.2 Смолосапониновый пенообразователь 403
7.3.3 Алюмосульфонафтеновый пенообразователь 403
7.3.4 Пенообразователь ГК 403
7.4 Производство крупноразмерных пеносиликальцитных изделий 403
7.4.1 Структура пеноизделий 403
7.4.1.1 Первый важный вывод 404
7.4.1.2 Второй важный вывод 405
7.4.1.3 Третий важный вывод 406
7.4.1.4 Четвертый выжный вывод 406
7.4.1.5 Пятый важный вывод 407
7.4.2 Приготовление пеносиликальцитных смесей 409
7.4.2.1 Загустевание силикальцитыых смесей в формах 410
7.4.2.2 Количество негашеной извести для загустевания смеси 412
7.4.2.3 Определение степени загустевания смеси. 415
7.43 Содержание в молотой негашеной извести загасившихся частиц, их действие и возможность
определения их количества 416
7.4.3.1 Гашение извести на воздухе 417
7.4.3.2 Простейшие способы определения количества погасившихся частиц в извести 419
7.5 Изготовление пеносиликальцитных блоков с фактурным слоем 423
7.6 Производство газосиликальцитных изделий 428
6.7 Улучшение технологии изготовлении и свойств пено- и газосиликальцитных изделий 431
ГЛАВА 8 ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИЛИКАЛЬЦИТА 434
8.1 Прочность 434
8.1.1 Прочность ячеистого силикальцита 434
8.1.2 Зависимость прочности на сжатие от формы и величины образца 437
8.1.3 Сопротивление силикальцита растяжению 439
8.1.4 Прочность силикальцита на растяжение при изгибе и его отношение к прочности на сжатие 440
8.1.5 Прочность плиток из силикальцита на удар 443
8.1.6 Зависимость прочности от влажности 443
8.2 Теплопроводность 444
0**J UXJ/J^Jm 1U1 J lULL^Cfivlt^* *********************************************************************************************************************************************** TfO
8.4 Водонепроницаемость 450
8.5 Сорбция и продвижение влажности в пеносиликальците 454
8.6 Водостойкость 455
8.7 Зависимость размеров силикальцитных изделий от содержании в них влажности 457
8.8 Коррозионостойкость 458
8.9 Морозостойкость 463
8.10 Прочность сцепления силикальцита с арматурой 467
8.11 Коррозия арматуры. 468
8.12 Огнестойкость 470
8.13 Модуль упругости 471
8.14 Ползучесть 472
640
8.15 Сопротивление истиранию плиток из силикальцита 474
8.16 Долговечность 475
8.17 Некоторые приемы улучшения строительно-технических показателей известково-песчаных изделий.
475
8.17.1 Изготовление цветных известково-песчаных материалов 476
8.17.2 Пропитка изделий битумом 479
8.17.3 Гидрофобизаиия поверхности изделий, и мпрегнирование и покрытие различными глазурями.480
8.17.4 Повышение сцепляемости и коррозионостойкости арматуры при помощи различных защитных
покрытий 480
ГЛАВА 9 ДЕЗИНТЕГРАТОР 481
9.1. Расчет максимальной производительности дезинтегратора 482
8.2 Конструктивные размеры дезинтегратора дли приготовления силикальцитных смесей 484
9.3 Потребление дезинтегратором электроэнергии 490
9.4 Теоретическое определение расхода энергии на помол сыпучих материалов в дезинтеграторе 493
9.5 Формула потребления дезинтегратором электроэнергии 496
9.6 Область применения формулы, определяющей потребление дезинтегратором электроэнергии 498
9.6.1 Область применения формулы в зависимости от количества обрабатываемого в дезинтеграторе материала
498
9.6.2 Область применения формулы в зависимости от изменения размеров дезинтегратора 499
9.6.3 Точность формулы определяющей энергопотребность дезинтегратора 500
9.7. Расход энергии при холостом ходе дезинтегратора. К.П.Д. дезинтегратора 500
9.8 Распределение расхода энергии между корзинами дезинтегратора 502
9.9. Эффект помола материала в дезинтеграторе. 503
9.10 Зависимость удельной производительности дезинтегратора от размалываемости материала 507
9.11 Длительность пребывания зерен песка в дезинтеграторе. 515
9.12 Примеры вычисления размеров дезинтегратора 516
9.12.1 Дезинтеграторы для приготовления силикатных и цементно-песчаных смесей. 516
9.12.2 Дезинтеграторы для приготовления силикальцитных смесей. 518
9.13 Данные по истиранию частей дезинтегратора, соприкасающихся с песком 519
9.13.1 Удельный износ и его зависимость от материала пальцев 519
9.13.2 Износ пальцев в зависимости от их расположения 521
9.13.3 Износ пальцев в зависимости от влажности песка 523
9.13.4 Износ колец. 523
9.13.5 Износ пальцев в зависимости от формы поперечного сечения 523
9.14 Мокрый помол в дезинтеграторе. 525
9.15 Продолжительность работы дезинтегратора в условиях эксплуатации 526
9.16 О рациональных конструкциях дезинтеграторов. Классификация помольных агрегатов 527
9.16.1 Классификация по эффекту размельчения 527
9.16.1.1 Смесительные дезинтеграторы 527
9.16.1.2 Помольные дезинтеграторы 528
9.16.1.3 Дезинтеграторы тонкого помола 528
9.16.2 Классификация по конструкции 528
9.16.2.1 Пальцевые, ситовые и желобчатые дезинтеграторы 528
641
ГЛАВА 10 ЭКОНОМИЧНОСТЬ СИЛИКАЛЬЦИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ 531
10.1 Сравнение стоимости силикатных стеновых материалов и силикатного кирпича 531
10.1.1 Себестоимость силикальцитньгх блоков 537
10.1.2 Стоимость наружных стен из силикальцита при возможной себестоимости стеновых блоков 542
10.2 Сравнение стоимости армированных силикальцитных деталей и железобетона 544
10.3 Стоимость силикальцитных канализационных труб, черепицы и облицовочных плит. 545
10.4 Некоторые принципиальные вопросы экономики силикальцитных изделий 549
ГЛАВА 11 МЕТОДИКА ИСПЫТАНИИ АВТОКЛАВНЫХ ИЗВЕСТКОВО-
ПЕСЧАНЫХ ИЗДЕЛИИ 551
11.1 необходимость стандартизации методики испытаний 551
11.2 Методика оценки сырьевых материалов 553
11.2.1 Песок 553
11.2.1.1 Определение удельной поверхности песка 554
11.2.1.2 Определение удельной поверхности песка путем вычисления 555
11.2.1.3 Измерение удельной поверхности песка при помощи пневматического поверхностемера 556
11.2.2 Известь 558
11.2.3 Вода 559
11.3 Методика испытаний известково-песчаных смесей и их формования 559
11.3.1 Определение активности смеси 559
11.3.1.1 Определение влажности смеси 559
11.3.1.2 Определение удельной поверхности песка, содержащегося в силикальцитной смеси 559
11.3.1.3 Показатели удобообрабатываемости смесей 560
11.3.1.4 Показатели прессуемости известково-песчаных смесей 560
11.3.1.5 Формование образцов постоянного объемного веса сухого вещества для испытаний 561
11.3.1.6 Определение степени загустевания смеси в формах пено- и газосиликалъцитных изделий 561
11.4 Методика испытаний запариваемых изделий 561
11.4.1 Метод измерения термического эффекта, 561
11.4.1.2 Метод испытания прочности известково-песчаных образцов во время запаривания 562
11.5 Методика испытаний свойств запаренных образцов 562
11.5.1 Средняя прочность на сжатие сравнительных образцов 562
11.5.2 Определение удельного веса силикальцита 562
11.5.3 Определение водопоглощения и морозостойкости силикальцита 562
11.5.4 Определение свободной окиси кальция и растворимой Si02 в силикальците, 562
11.5.4.1 Общие положения 562
11.5.4.2 Взятие пробы и ее хранение 564
11.5.4.3 Подготовка к анализу 564
11.5.4.4 Определение растворимой Si02 565
11.5.4.5 Определение свободной окиси кальция 565
ЛИТЕРАТУРА 583
ПРИЛОЖЕНИЯ К КНИГЕ ОТ QSR-ЩИКА 600
Приложение 1 Механохимия и механоактивация — Наследие 600
Приложение 2 Предисловие к брошюре Й.Хинта «Мысли о силикальците» 604
Приложение 3 Й.А. Хинт «Мысли о силикальците» 606
1. Немного о том, что мы уже знаем и о чем иначе говорить бы не стоило 606
2. Еще немного истории и несколько слов о химии 608
3. Революция наступила уже давно, но узнали об этом лишь недавно 610
4. Но уделом всего нового является борьба с консерваторами и противниками 612
642
5. А сейчас? 614
6. И завтра 619
7. Наши предшественники 622
8. Немного трагики 623
9. Мощные тормоза 624
10. Гонки по сути дела уже начались 626
П. Сон 628
12. Что следовало бы, предпринять 629
Приложение 5 Фрагменты газетных публикаций 632
Как дезинтегрировали "Дезинтегратор" 632
Из открытого письма коллег Й.Хинта по фирме "Дезинтегратор" в " Правду" в ответ на статью В.Халина
"Перевертыши" 632
Указ Президиума Верховного Совета СССР от 1984 г 633
Приложение 6 AS DES1NTEGRAATOR 634
Приложение? Параметры OSR 635
ОГЛАВЛЕНИЕ 636