WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

МАКСИМОВА

Светлана Михайловна

СТЕНОВЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПОНИЖЕННОЙ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОКАЛЬЦИЕВОЙ ЗОЛЫ И МИКРОКРЕМНЕЗЕМА

05.23.05. – Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Томск 2002

Работа выполнена в Братском государственном техническом университете (БрГТУ).

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Лохова Н.А.

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Косых А.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Верещагин В.И.;

кандидат технических наук, доцент Копаница Н.О.

Ведущая организация: Проектно-технологический институт г.Братска.

Защита состоится 20 декабря 2002г. на заседании диссертационного совета Д 212.265.01 при Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 634002 г.Томск, пл. Соляная, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан «___» ноября 2002г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Скрипникова Н.К.

Актуальность работы:

В г. Братске, как и в большинстве крупных индустриально развитых городов, удаленных от федерального и областных центров, сложилась неблагоприятная ситуация в индустрии строительных материалов, в частности - керамическом производстве.

Это обусловлено, с одной стороны, временными трудностями, связанными с недостаточным спросом на продукцию в условиях малоразвитого строительства, низкой рентабельностью производств. С другой стороны, наблюдается объективная тенденция повышения требований, предъявляемых к строительным материалам, в частности теплозащитной способности, эстетическим свойствам и т.д.

Одним из способов повышения технико-экономических показателей строительной керамики является расширение сырьевой базы, например, использование в качестве основного компонента керамических шихт золы-унос.

Как показывает российский и зарубежный опыт, материалы с участием золы конкурентоспособны по сравнению с изделиями из природного глинистого сырья, а также, как правило, имеют меньшую среднюю плотность и соответственно теплопроводность.

Основная проблема при использовании высококальциевых зол-унос от сжигания бурых углей, в том числе Ирша-Бородинского месторождения – необходимость в создании условий для полного связывания оксидов кальция и магния в устойчивые долговечные соединения для получения прочного морозостойкого черепка.

Для решения данной проблемы необходим подбор и оптимизация компонентного состава сырьевой смеси, обеспечивающей направленное фазообразование при обжиге.

Добавками, активно влияющими на фазообразование в процессе термообработки, могут служить микрокремнезем, соли щелочных металлов, органические добавки – продукты лесохимии. Последние также должны способствовать снижению средней плотности и теплопроводности материала.

Кроме того, продукты сульфатно-целлюлозной переработки древесины могут применяться в качестве воздухововлекающих добавок или стать основой для эффективных пенообразователей и использоваться для создания ячеистой структуры в керамических теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных материалах.

Диссертационная работа выполнялась с 1999 по 2002г. и является развитием и продолжением исследований кафедры строительного материаловедения и технологий БрГТУ по получению керамических материалов на основе техногенного сырья.

Цель работы:

Разработка стеновых керамических материалов пониженной средней плотности на основе композиции высококальциевой золы с микрокремнеземом и научно-обоснованных технологических приемов их производства.

Задачи исследования:

  1. Исследование золы-унос от сжигания углей Ирша-Бородинского месторождения в качестве основного компонента сырьевых смесей для получения керамического материала пониженной средней плотности, обоснование выбора корректирующих компонентов (микрокремнезема, талового пека);
  2. Разработка составов и исследование влияния добавок микрокремнезема и кальцинированной соды на основные свойства стенового материала.
  3. Исследование влияния добавок на основе таллового пека на свойства сырьевой смеси, формирование парогазовой среды и структурообразование материалов из высококонцентрированных суспензий;
  4. Разработка составов и технологических приемов приготовления ячеистых керамических материалов из высококонцентрированных суспензий с порообразующими добавками продуктов сульфатной переработки древесины;
  5. Исследование структуры и физико-механических характеристик стеновых керамических материалов на основе высококальциевой золы и микрокремнезема;
  6. Проведение опытно-промышленных испытаний стенового материала из высококонцентрированных суспензий, оценка технико-экономической эффективности его изготовления.

Научная новизна работы:

  1. Установлено, что введение 1-2,5мас.% Na2CO3 в сырьевую смесь на основе композиции высококальциевой золы-унос (62-67мас.%) и микрокремнезема (38-33мас.%) способствует интенсификации процессов спекания и полного связывания CaO и MgO в новообразования – полевые шпаты и диопсид, за счет растворения стеклооболочки оксида кальция под действием щелочного компонента в ходе термообработки и появления легкоплавкой эвтектики при 7250С, что обеспечивает получение прочного водостойкого черепка;
  2. Установлено, что при термообработке высококонцентрированных суспензий на основе золы, микрокремнезема и эмульсии талового пека, происходит интенсификация парогазовыделения в температурном интервале 600-10000С за счет термической деструкции органической добавки, что способствует созданию пневматолито-термических условий и интенсификации процессов спекания;
  3. Установлено, что использование приема комбинированной пористости за счет применения методов пенообразования или газовыделения совместно со способами воздухововлечения, выгорания органических добавок и влагоудаления, а также в сочетании с исходной микропористостью сырья обеспечивает создание дифференцированной по размерам пористости, что способствует снижению теплопроводности и улучшению теплозащитных характеристик стеновых керамических материалов;
  4. Установлено, что введение жидкого стекла в состав пенообразователей на основе ряда побочных продуктов сульфатно-целлюлозного производства способствует стабилизации пен на их основе и обеспечивает увеличение сроков хранения пенообразователя.

Практическое значение полученных результатов:

Разработаны составы и технологические приемы производства стеновых керамических материалов с требуемыми физико-механическими характеристиками (М100, F25) и улучшенными теплофизическими параметрами.

Разработаны технологические приемы поризации строительных смесей для получения керамических материалов на основе композиции «Зола+микрокремнезем» путем введения продуктов сульфатной переработки древесины.

Разработаны технологические приемы создания комбинированной пористости путем поризации на различных этапах изготовления материала, что обеспечивает получение дифференцированной по размерам пористости и высокие технико-эксплуатационные характеристики материала.

Полученные результаты позволяют расширить сырьевую базу для производства стеновой керамики за счет использования золы-унос с повышенным содержанием оксида кальция. Применение дисперсных техногенных компонентов дает возможность исключить этап предварительной переработки сырья, что упрощает технологию изготовления керамических изделий и снижает себестоимость готовой продукции.

Апробация работы:

Основные положения работы обсуждались в ходе межрегиональной научно-технической и XXII научно-технической конференций БрГТУ (г.Братск 2001-2002 гг.); на международной научно-технической конференции ВГАСА «Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций» (г. Волгоград, 2000г.); на международных научно-технических и научно-практических конференциях ПГАСА и Приволжского дома знаний «Композиционные строительные материалы. Теория и практика», «Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов», «Биосфера и человек: проблемы взаимодействия» (г. Пенза 2001-2002 гг.); на международном научно-техническом семинаре ТГАСУ «Нетрадиционные технологии в строительстве» (г. Томск 2001г.).

Публикации:

Основное содержание работы и ее результаты опубликованы в 24 печатных работах. Получено положительное решение ФИПС по заявке №2001103551/03 на выдачу патента.

На защиту выносятся:

  • составы шихт на основе высококальциевой золы для получения материалов из полусухих и пластичных смесей, а так же ячеистых материалов из литых масс;
  • результаты исследований физико-механических свойств, фазового состава и пористости материалов из смесей различной формуемости;
  • технология производства стеновых керамических материалов пониженной средней плотности на основе высококальциевой золы и микрокремнезема;
  • результаты опытно-промышленных испытаний и рекомендации по изготовлению стеновых керамических изделий на основе высококальциевой золы.

Объем и структура диссертации:

Диссертационная работа изложена на 216 страницах, содержит 11 рисунков, 47 таблиц и состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии, включающей 123 источника, и 14 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, дана краткая характеристика состояния вопроса, сформулированы цели и задачи исследований, научная новизна и практическое значение полученных результатов, приведены сведения о структуре и апробации работы.

В первой главе проанализированы вопросы, связанные с возможностью использования зол в качестве основного сырья для производства стеновой керамики. Сформулированы предпосылки использования добавок сульфатно-целлюлозного производства в производстве керамических материалов. Представлены основные методы поризации материала, а также способы оптимизации поровой структуры.

Обзор литературных данных позволяет констатировать наличие резервов в области использования зол-унос в керамической промышленности. Одним из направлений, подтвержденным практическим опытом, является применение отхода в качестве основной составляющей керамических шихт.

При значительной доли участия золы-унос в составе материала микропористость ее зерен, наряду с наличием остаточного топлива позволяют облегчить получаемые изделия, повысить их теплозащитные свойства.

При использовании в качестве основного сырья высококальциевых зол необходимо введение добавок (например, микрокремнезема), связывающих оксиды кальция и магния в прочные соединения, и, таким образом, нейтрализующих их негативное влияние.

Применение побочных продуктов и отходов сульфатно-целлюлозной переработки древесины при производстве керамических изделий на основе природного сырья обеспечивает комплексное действие на свойства сырьевой смеси, полуфабриката и готового материала. Малоизученным остается их влияние на массы из компонентов техногенного происхождения.

Наличие поверхностно-активных свойств у продуктов целлюлозного производства позволяет использовать их в качестве пенообразователей, воздухововлекающей добавки для изменения реологических свойств керамических смесей, а также оптимизации порового пространства материала.

Использование в композиции высококальциевой золы-унос с микрокремнеземом побочных продуктов сульфатно-целлюлозного производства в сочетании с различными технологическими приемами (пенообразование, газовыделение) создает предпосылки для направленного регулирования свойств материала путем создания комбинированной пористости в сырце и интенсификации фазообразования при обжиге.

Во второй главе приведена характеристика материалов и методов исследований.

В работе в качестве основного сырья использовалась высококальциевая зола-унос от сжигания углей Ирша-Бородинского месторождения; в качестве добавок: микрокремнезем производства кристаллического кремния Братского алюминиевого завода, талловый пек, являющийся кубовым остатком от ректификации таллового масла в ходе сульфатной переработки древесины, а также продукт сульфатно-целлюлозного производства моющее средство «Тайга» в качестве пенообразователя.

Зола-унос от сжигания углей Ирша-Бородинского месторождения в соответствии с ОСТ 34-70-542-81 характеризуется содержанием суммы оксидов кальция и магния до 36 мас.%, свободного оксида кальция до 5% и относится к высококальциевым, т.е. непригодным для производства золокерамики. Для полного связывания вышеназванных оксидов в безопасные силикатные и алюмосиликатные новообразования необходимо введение в шихту дополнительного кремнеземсодержащего компонента, например микрокремнезема.

Изменчивость химического состава золы-унос, особенно в отношении содержания оксида кальция, обуславливает необходимость принятия мер для обеспечения получения материалов с гарантированными свойствами. Решение данной задачи возможно при контроле содержания CaO в используемой золе и наличии эффективных приемов, позволяющих компенсировать недостатки сырья.

Высококальциевая зола-унос, характеризующаяся пониженным суммарным содержанием SiO2 и Al2O3, в сочетании с кремнеземсодержащей добавкой – микрокремнеземом, дает возможность синтезировать техногенные шихты, приближенные по химическому составу к глинистому сырью.

В работе приводится обоснование использования Na2CO3 в качестве добавки комплексного действия. На этапе формования и сушки сырца введение Na2CO3 приводит к упрочнению полуфабриката за счет образования гидросиликатов натрия, оказывающих флюсующее и минерализующее действие в процессе обжига. Это объясняется созданием внутренней парогазовой фазы и образованием твердых растворов, способствующих деформации кристаллических решеток реагирующих компонентов и повышению их реакционной способности. Кроме того, введение кальцинированной соды обеспечивает ускорения связывания CaO в новообразования благодаря щелочному растворению покрывающей его стеклооболочки и образованию легкоплавкой эвтектики при 7250С.

Введение таллового пека позволяет прогнозировать положительное действие добавки на связность смесей из дисперсного техногенного сырья, а также на интенсификацию обжиговых процессов путем активизации газовыделения в ходе термической деструкции пека, которое может быть усилено путем его окисления гипохлоритом натрия.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»