WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Использование золы, микрокремнезема и органической добавки таллового пека делает возможным получение легковесных керамических материалов. Для дальнейшей поризации структуры целесообразно использование моющего средства «Тайга» в качестве основы для пенообразователя при получении ячеистых керамических материалов методом пенообразования.

В исследовании применялись стандартные методики проведения испытаний материалов. Исходные компоненты шихты и полученные на их основе материалы изучались с применением химического, газохроматографического, рентгенофазового и порометрического анализов.

В ходе исследований использовалось математическое планирование экспериментов с дальнейшей проверкой адекватности полученных уравнений.

В третьей главе изучаются закономерности формирования свойств стеновых керамических материалов на основе высококальциевой золы и микрокремнезема при различных параметрах формуемости, а также способы интенсификации процессов спекания и фазообразования в ходе термообработки материала.

Математическое планирование эксперимента позволило выявить оптимальное соотношение компонентов: 65% высококальциевой золы-унос (З), 35% микрокремнезема (МК) и 1…2,5 % Na2CO3. Влажность шихты при полусухом формовании 16%, добавка соды вводилась вместе с водой затворения.

Выявлено, что процесс структурообразования материала из полусухих смесей можно условно разделить на три этапа (рис.1): первый (до 3000С), сопровождаемый удалением свободной и адсорбированной влаги; второй (300…6000С) – предкристаллизационный, характеризующийся определенной стабильностью свойств; третий (свыше 6000С) – кристаллизационный, в котором наблюдается активизация процессов спекания и фазообразования.

Рис.1 Зависимость физико-механических свойств материала состава «Зола+микрокремнезем+Na2CO3» от температуры термообработки

Рентгенофазовый анализ (рис.2) показывает, что комплексное взаимодействие компонентов шихты приводит к полному связыванию свободных CaO и МgO при температуре 850...9500С в высокопрочные минералы типа полевых шпатов и диопсида. Это не наблюдается для проб исходной золы-унос без добавок, термообработанной при 10000С, в которой сохраняется свободный оксид магния.

Рис.2. Интенсивность аналитических пиков для материала состава «Зола+микрокремнезем+Na2CO3»

Материал, полученный на основе полусухих масс при оптимальном соотношении компонентов (65% З и 35% МК) с добавкой 2,5мас.% Na2CO3, обожженный при максимальной температуре (10500С), характеризуется следующими параметрами: прочность при сжатии – 23,8 МПа, прочность на изгиб – 3,2 МПа, средняя плотность – 1610 кг/м3, водопоглощение – 24,1 мас.%, коэффициент размягчения 0,9.

З и МК отличаются высокой дисперсностью, повышенной водопотребностью, а также отсутствием пластичности, что обуславливает необходимость использования пластифицирующих компонентов для повышения связности высококонцентрированных суспензий (ВКС). В работе показана эффективность использования в качестве жидкости затворения 5%-ной эмульсии таллового пека в 5%-ном водном растворе Na2CO3, что обеспечивает получение связных ВКС на основе техногенного сырья, а также оказывает минерализующие воздействие в процессе обжига за счет наличия соды в своем составе.

Количественное содержание компонентов в исследуемых сырьевых смесях составило:

  • 65% З, 35% МК, 32% (сверх 100% З+МК) эмульсии талового пека (ЭТП);
  • 65% З, 35% МК, 32% (сверх 100% З+МК) ЭТП с добавкой гипохлорита натрия в количестве 5% от массы пека.

Термическая деструкция таллового пека в высокотемпературной зоне способствует обогащению парогазовой среды материала парами воды, а также газами-восстановителями CO и Н2 (рис.3).

Таким образом, создаются пневматолито-термические условия, которые способствуют более полному выгоранию органической составляющей шихты и оказывает интенсифицирующее воздействие на процессы спекания и фазообразования.

Материал на основе композиции «З+МК+ЭТП», обожженный при температуре 10000С, характеризуется следующими физико-механическими свойствами: средняя плотность 1500 кг/м3, прочность при сжатии 26,7 МПа; коэффициент размягчения 1; водопоглощение 26%.

Рис.3 Зависимость парогазовыделения от температуры обработки добавки

Ввод в ЭТП гипохлорита натрия (ГПХ) способствует обогащению пека кислородсодержащими группами и приводит к дополнительной активизации парообразования и общего газовыделения (рис.3) в кристаллизационный период (температурный интервал 600-10000С), что обуславливает интенсификацию процессов спекания и снижение оптимальной температуры термообработки до 9500С (рис.4).

Материал на основе композиции «З+МК+ЭТП+ГПХ», обожженный при температуре 9500С характеризуется следующими физико-механическими свойствами: средняя плотность 1400 кг/м3, прочность при сжатии 28,7 МПа; водопоглощение 30,4%.

Рис.4 Зависимость физико-механических свойств материалов на основе композиции «Зола (З) + микрокремнезем (МК) + эмульсия талового пека (ЭТП)» без добавки и с добавкой гипохлорита натрия (ГПХ) от температуры термообработки

В четвертой главе приводятся данные о получении материалов с регулируемой пористостью на основе высококальциевой золы-унос и микрокремнезема.

Характер и объем пористости обуславливается видом используемого сырья, вводимыми добавками, а так же способом порообразования.

Анализ результатов исследования пористости материалов методом ртутно-вакуумной порометрии позволил определить суммарный объем, средний диаметр, и условную поверхность пор материалов из разных шихт.

Поры, согласно классификации М.М. Дубинина, разделены на три группы: макропоры (с эквивалентным радиусом более 0,1 мкм), переходные поры (0,0015 – 0,1 мкм) и микропоры (менее 0,1 мкм).

Выявлено, что с ростом пластичности шихты, материал приобретает более развитую пористость, что сопровождается снижением средней плотности (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика пористости

Состав шихты

Темпе-ратура обжи-га, 0С

Сред-ний диа-метр пор, мкм

Удель-ная поверх-ность, м2/г

Суммар-ный объем пор, см3/г

Суммар-ный объем макропор, см3/г

Суммар-ный объем переход-ных пор, см3/г

Сред-няя плот-ность, г/см3

З+МК+ЭТП+ГПХ

900

0,117

7,359

0,431

0,325

0,106

1,432

З+МК+ЭТП

900

0,065

9,488

0,306

0,203

0,103

1,489

З+МК+Na2CO3

900

0,049

10,418

0,256

0,157

0,098

1,633

З+МК

1000

0,039

14,283

0,277

0,126

0,151

1,580

Введение Na2CO3 оказывает уплотняющее действие. В сравнении с контрольным составом средняя плотность возрастает с 1,580 до 1,633 г/см3, суммарный объем пор сокращается с 0,277 до 0,256 см3/г. Это обусловлено флюсующими свойствами Na2CO3, улучшением спекания черепка.

Введение как минерализующей добавки, так и органических компонентов (ЭТП, ЭТП+ГПХ) приводит к уменьшению количества переходных пор в сравнении с контрольным составом без добавок. Однако при этом наблюдается рост макропористости с 0,126 см3/г до 0,157 – 0,325 см3/г.

При сравнительном анализе материалов с различными добавками предпочтительнее выглядит состав «З+МК+ЭТП+ГПХ». Увеличение суммарного объема пор материала происходит в основном за счет макропористости. При этом важно, что количество переходных пор не сокращается и составляет 0,106 см3/г. Это позволяет снизить теплопроводность материала в сравнении с другими составами.

Для получения материалов способом пенообразования необходимо наличие эффективных пенообразователей. Продукты и отходы сульфатного производства целлюлозы являются основой для их получения. Особенности состава позволяют в ряде случаев избежать использования стабилизирующих добавок либо применять для данных целей неорганическое соединение – жидкое стекло, в т.ч. полученное на основе МК.

Выявлено, что наилучшими показателями обладает пенообразователь, представляющий собой 50%-ный водный раствор продукта сульфатно-целлюлозной переработки древесины моющего средства «Тайга» (кратность – 60, стойкость – 58 мин.), благодаря оптимальному соотношению компонентов и содержанию в составе моющего средства «Тайга» стабилизатора - натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы или метилцеллюлозы.

Воздухововлекающая добавка мыло сырое сульфатное (МСС) в количестве 0,75% от массы З и МК обеспечивает 12-15% пор воздухововлечения. Качество газовыделения и объем полученной при этом пористости не изменяется при использовании воздухововлекающей добавки, влияющей на тиксотропные характеристики смеси, и составляет для шихт с различным В/Т 18-26%.

Оптимальная поровая упаковка достигается при создании комплексной, дифференцированной по размерам пористости за счет сочетания микропористости зерен З и межглобулярной пористости МК, более крупной пористости от выгорания органики и парогазовыделения при термической деструкции органических компонентов, средних пор воздухововлечения и макропор от введения пены или газообразования.

Для материалов ячеистой структуры характерна развитая пористость: в материале на основе З и МК, полученном методом газовыделения закрытая пористость (44-47%) превалирует над открытой (39-37%). При использовании метода пенообразования наблюдается обратная тенденция, при этом объем закрытой пористости составляет 42-49%, что приближается к значениям закрытой пористости газокерамики.

Для повышения прочностных характеристик ячеистого материала, как на этапе получения полуфабриката, так и в процессе обжига, вводилась добавка Na2CO3. Дополнительным эффектом от ее использования является снижение водопотребности смеси за счет разжижающего действия электролита (введении 5 –10% добавки обеспечивает снижение В/Т на 30%).

Регулирование количества ультрадисперсной добавки МК в материалах, полученных способом газообразования, позволяет улучшить их физико-механические характеристики. Введение не менее 10% МК обуславливается необходимостью достижения достаточной распалубочной прочности благодаря образованию гидросиликатов натрия, вместе с тем, при увеличении доли МК, наблюдается ухудшение прочностных характеристик обожженного материала за счет увеличения водосодержания смеси.

За счет оптимизации компонентного состава и температуры обжига с использованием математического планирования эксперимента, получены материалы со следующими характеристиками:

  • пенокерамика (З – 65%, МК – 35%, пенообразователь на основе моющего средства «Тайга» – 7,1%, Na2CO3 – 4%, В/Т – 0,68): прочность при сжатии 2,4 МПа, средняя плотность 0,87 г/см3, теплопроводность – 0,34 Вт/(м.0С);
  • газокерамика (З – 90%, МК – 10%, Na2CO3 – 6%, карбоксиметилцеллюлоза – 0,2%, алюминиевая пудра ПАП-1 – 0,35%, В/Т – 0,55) прочность при сжатии 0,95 МПа, средняя плотность 0,49 г/см3, теплопроводность – 0,15 Вт/(м.0С).

В пятой главе дана оценка существующего положения дел в отрасли строительных материалов г. Братска, и возможные пути выхода из кризисной ситуации с использованием полученных научных результатов и практических рекомендаций.

Необходимо освоение новых схем строительства, а так же внедрение современных материалов, отвечающих требованиям по теплозащите ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Предлагаемая технология изготовления изделий (рис.5) из сырьевой смеси на основе З, МК и ЭТП (модифицированной ГПХ) позволяет получить легковесные керамические материалы, отвечающие требованиям ГОСТ 530-95 для стеновых керамических изделий со средней плотностью 1230 кг/м3, маркой по прочности М100 и по морозостойкости F25. Керамические изделия на основе представленного состава в сравнении с аналогичной продукцией (кирпич полнотелый) одинаковой марки (М100) на основе глинистого сырья, характеризуется более низкой средней плотностью (1230 и 1800 кг/м3 соответственно) и теплопроводностью (0,57 и 0,83 Вт/(м.0С)).

Для получения гарантированных результатов с учетом изменчивости химического состава золы-унос в работе даны соответствующие рекомендации по изменению процентного соотношения компонентов З и МК при варьировании содержания в золе-унос оксида кальция.

Рис. 5 Схема производства стенового материала на основе дисперсного техногенного сырья с добавкой модифицированного таллового пека

Материал на основе З, МК и ЭТП (окисленной ГПХ) соответствует санитарно-гигиеническим требованиям, предъявляемым к материалам для жилищного строительства: исследование выделения токсичных веществ показало соответствие нормируемых санитарно-эпидемиологическим показателям; радиологические исследования показали, что удельная активность естественных радионуклидов не превысила нормативных требований.

Pages:     | 1 || 3 |






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