Силикатные изделия на основе известково-белитовых материалов, полученных из местных мергелей республики Каракалпакстан

Silicate products based on lithuanian-white materials obtained from local margels of the Republic of Karakalpakstan
Цитировать:
Бекбосынова Р.Ж., Туремуратов Ш.Н. Силикатные изделия на основе известково-белитовых материалов, полученных из местных мергелей республики Каракалпакстан // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2019. № 10 (64). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/7826 (дата обращения: 21.06.2021).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются химические и физико-механические свойства силикатного кирпича на основе известково-белитовых вяжущих. Представлены результаты исследований, минералогические составы мергеля и температура термообработки известково-белитовых вяжущих (ИБВ). Описана общая технология получения силикатных изделий.

ABSTRACT

The article presents the results of the chemical and physico - mechanical properties of silicate brick based on calcite – whiteite binders. The results of the mineralogical composition of marl and the temperature of the heat treatment of calcareous – calcite binders (IBS) are presented. General thechnology for producing silicate products. 

 

Ключевые слова: кварцевый песок, мергель, известь, цемент, портландцемент,  вяжущие, известково-белитовое, автоклав.

Keywords: quartz sand,marl, lime, cement, Portland cement, binders, lime-belite, autoclave

 

Силикатными материалами и изделиями называются необожженные материалы и изделия на основе минеральных вяжущих - асбестоцементные, гипсовые, силикатные (на основе извести) и магнезиальные с заполнителями (кварцем, песком, шлаком, опилками и т.д.) области применения их чрезвычайно обширно – от несущих и ограждающих конструкции до отделки зданий и сооружении.

Силикатные изделия получают в результате формирования с последующей автоклавной обработкой смеси извести или других вяжущих веществ на её основе тонкодисперсных кремнеземистых добавок, песка и воды. Общая технология получения силикатных изделий обычно складывается из следующих этапов:

  1. Получение сырьевой смеси
  2. Прессование изделий
  3. Обработка в автоклаве изделий
  4. Выдержка готовых изделий.    

Изделиями из силикатного бетона принято называть искусственные камни, отформованные из однородных смесей кварцевого песка, вяжущего и воды, которые взяты в строго определенных количествах  и обработанные насыщенным водяным паром при давлении не ниже 0,8 МПа. Из силикатного бетона изготовляют различные строительные материалы – кирпич, блоки и панели для наружных и внутренних стен жилых и промышленных зданий, плиты междуэтажных перекрытий, теплоизоляционные и фасадные плиты.

Увеличить объемы выпуска стеновых материалов можно путем широкого вовлечения в сферу производства местного минерального сырья, например местных мергелей.

Для производства автоклавных строительных материалов используют различные вяжущие, в том числе известково-цементные, для получения которых предпочтительно использование портландцемент с максимальным содержанием белита и минимальным – алюминатных и алюмоферритных минералов, что обусловливается спецификой твердения минеральных вяжущих при автоклавной обработке [1, 2].

Из ранее проведенных нами опытов установлено, что оптимальные характеристика автоклавных образцов получаются при использовании известково-белитового вяжущего (ИБВ) путем обжига мелового мергеля при температуре 1000˚ С [3, с. 471; 4, с. 29-31].

В этой работе в качестве вяжущего автоклавного твердения изучали известково-белитовое вяжущее (ИБВ), которое получали скоростным обжигом мелового мергеля месторождения «Устюрта» Каракалпакстана со следующим минералогическим составам, %: SiO2 – 20,5; R2O3 – 3,87; CaO –38,65; MgO – 1,34; п.п.п. – 35,46; гидравлическая активность – 116 мг CaO.

Известково-белитовое вяжущее получали на агломерационной машине скоростным обжигом смеси гранулированного мергеля и дробленого твердого топлива (14% массы шихты) марки A III Q p/h =5200 ккал/кг. Клинкер (CaOсвод - 1,1%) измельчали до удельной поверхности Sуд=350 м²/кг. Активность использованной в опытах кальциевой извести была 89%.[5, с. 101 - 103; 6, с. 174 - 178].

Образцы (2х2х2 см) формовали методом литья (В/Т-0,35). Режим автоклавной обработки  2+6+2 ч при давлении 0,8 МПа и температуре 174,5˚С.

Изучена композиция: ИБВ – кварцевый песок – вода. Определено оптимальное количество песка в смесях: CaO – кварцевый песок – вода, а также ИБВ – кварцевый песок – вода. В системе известь – кварцевый песок – вода количество CaO изменяли от 20 до 35% с интервалом 5%, а в системе ИБВ – кварцевый песок – вода варьировали содержание ИБВ от 70 до 85% с интервалом 5%.

Образцы, изготовленные с 25% кальциевой извести и 75% молотого кварцевого песка, показали максимальную прочность-11,8 МПа. В смесях ИБВ - кварцевый песок - вода самую высокую прочность – 12,9 МПа имели образцы, в которых было 80% ИБВ и 20% кварцевого песка.

В системе ИБВ – CaO – кварц – вода содержание CaO изменяли от 10 до 60% с интервалом 10%. Количество кварцевого песка рассчитано из ранее установленных составов в системах ИБВ – кварцевый песок и CaO – кварцевый песок. Максимальную прочность – 12,4 МПа обнаружили образцы известково-белитового вяжущего (80% ИБВ+20% извести) с оптимальным количеством кварцевого песка – 46%. Установлено оптимальное содержание песка в других смесях ИБВ. Плотность образцов колебалась в пределах 1500-1700 кг/м³.

Таким образом, исследования ИБВ в гидротермальных условиях показывают, что автоклавная обработка способствует повышению прочности из-за интенсификации процессов образования гидросоединений. В условиях завода строительных материалов на основе ИБВ, полученных термообработкой при 1000° С и с выдержкой 90 минут мергелей месторождения Устюрта и кварцевого песка Нукусского месторождения была выпущена опытно-промышленная партия силикатного кирпича.

После перемешивания ИБВ с песком смесь загружали в формовочную машину СМС-152 и запаривали в тупиковом автоклаве АТ 2х17 при давлении 0,8 МПа. Продолжительность цикла составляла 11 часов.

Через 10 часов после извлечения, образцы кирпича испытывали на изгиб и сжатие на гидравлическом прессе ЗИМ-П-125. [7, с. 223-225; 8, с.   67-74].

Определены физико-механические свойства силикатного кирпича по ГОСТу 379-95, результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты исследований физико-механических свойств силикатного кирпича на основе ИБВ

Состав смеси, %

водо- поглощение %

объемная масса

предел прочности, МПа

ИБВ

песок

вода

на изгиб

на сжатие

1

0

90

8

11,3

1738

3,12

11,3

2

0

90

7,6

11,5

1743

3,90

11,6

3

5

85

8

12,2

1750

4,30

12,4

4

5

85

7,9

11,9

1747

4,46

12,8

5

0

80

7,7

13,5

1656

4,12

12,7

6

0

80

7,5

10,5

1678

4,30

12,9

 

Согласно ГОСТу 379-95 испытанные на сжатие образцы кирпича соответствуют марке 100-125. Плотность образцов колебалась в пределах 1500–1700 кг/м³.

Следует отметить, что выпущенный силикатный кирпич является одним из видов изделий на основе ИБВ, т.к. на его основе можно получать и другие силикатные изделия (блоки, ячеистый бетон и др.) не уступающие по своим свойствам  изделиям, полученных на основе других вяжущих.

Обобщая результаты исследования, можно сделать вывод, что известково-белитовые материалы на основе местных меловых мергелей, в частности месторождения «Устюрта» Каракалпакстана, представляют собой эффективное вяжущее для изготовления высокопрочных силикатных изделий автоклавного твердения.

 

Список литературы:
1. Воробьев Х.С. Вяжущие материалы для автоклавных изделий. – М: Стройиздат,1972.
2. Каминскас А.Ю., Саснаускас В.К., Урбонас Л.А. Исследование свойств известково-белитового и белитового вяжущего // (Сб. трудов республиканской конференции / КПИ). –Каунас,1986.
3. Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов / Высшая школа, 1980. – 471 с.
4. Блюмен Л.М., Бутт.Ю.М., Воробьев Х.С., Крупин А.А., Образование и свойства известково – белитовых вяжущего // Строит. Материалы,-1965 №8. - С. 29-31.
5. Ю.М. Бутт. , Г.Н. Дудеров., М.А. Матвеев., Общая технология силикатов / М:-Стройиздат, 1972.- С 101-103.
6. Исхаков Р.С., Виноградов Б.Н. Гидравлическая известь из мергелистых известняков для ячеистых бетонов / В сб. «Вяжущие материалы Сибири и Дального Востока». Новосибирск: Наука,- 1970. - С. 174-178.
7. Туремуратов Ш.Н., Нурымбетов Б.Ч., Адылов Д.К. Синтез и исследования известково-белитового вяжущего на основе мергеля Акбурлинского месторождения // Наука и образование Южного Казахстана. - Чимкент. –2000. -№11. - С. 223-225.
8. Туремуратов Ш.Н. Влияние гидротермальной обработки на физико-механические свойства известково-белитовых вяжущих веществ // Вестник Каракалпакского Отделения АН РУз, №4, 2011 г. – С. 67-74.

 

Информация об авторах

мл. науч. сотр. Каракалпакского научно-исследовательского института естественных наук, Каракалпакское отделение Академии наук Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Нукус

Junior Researcher, Karakalpak Scientific Research Institute of Natural Sciences of Karakalpak Branch of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Nukus

д-р хим. наук, главный ученый секретарь, Каракалпакский научно-исследовательский институт естественных наук Каракалпакского отделения Академии наук Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Нукус

Chief Scientific Secretary Karakalpak Research Institute of natural sciences Karakalpak Branch of Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Nukus

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top