Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 - Анализ современного состояния производства и применения теплоизоляционных материалов 10
1.1 Теплоизоляционные материалы на основе минеральной, стеклянной ваты и пенопластов 12
1.2 Перлитовые теплоизоляционные материалы 17
1.3 Теплоизоляционные бетоны 26
ГЛАВА 2 Научно-практические основы получения неавто клавных пенобетонов на основе бесцементных вяжущих композиций. цель, задачи и общая методика исследова ний 36
2.1 Научно-практические основы получения неавтоклавных пенобетонов на основе бесцементных вяжущих композиций 36
2.2 Цель, гипотеза и задачи исследований . 43
2.3 Методика проведения исследований 45
2.3.1 Методика физико-механических испытаний 45
2.3.2 Теплофизические исследования 48
2.3.3 Методика физико-химических исследований 51
2.3.4 Термодинамический метод исследования 54
2.3.5 Методика статистической обработки результатов исследований 56
и математическое планирование эксперимента
2.3.6 Методы получения щелочно-кремнеземистого раствора 67
ГЛАВА 3 - Экспериментальная часть , 69
3.1 Характеристика исходных сырьевых материалов 69
3.2 Исследования получения щелочно-кремнеземистого раствора 72
3.3 Синтез и свойства бесцементного композиционного вяжущего 81
3.3.1 Синтез вяжущего, влияние состава и условий твердения на его основные
3.3.2 Влияние вида отвердителя и добавок на процессы твердения композиций из растворимого стекла 91
3.3.3. Термодинамический анализ и физико-химические исследования про цессов, протекающих при взаимодействии растворимого стекла и у -2CaOSi02 98
3.4 Разработка состава и исследование свойств бесцементного композицион ного вяжущего 105
3.4.1 Определение оптимальных условий схватывания и твердения бесцементного композиционного вяжущего 108
3.4.2 Изучение механических свойств бесцементного композиционного вяжущего 121
3.5 Разработка теплоизоляционного пенобетона на бесцементном вяжущем... 127
3.5.1 Определение рациональных составов сырьевой композиции
для изготовления теплоизоляционного пенобетона ; 129
3.5.2 Основные факторы влияющие на пенообразование и устойчивость пе-номассы 135
3.5.3 Выбор режима тепловой обработки теплоизоляционного пенобетона 137
3.5.4 Определение технологических параметров получения пеномассы на бесцементном композиционном вяжущем 138
ГЛАВА 4 - Опытно-промышленное опробование результатов исследований и экономическое обоснование организации производства теплоизоляционного пенобетона на основе бесцементного композиционного вяжущего 148
4.1 Заводские испытания технологии теплоизоляционного пенобетона на бесцементном композиционном вяжущем 148
4.2 Технико-экономическое обоснование организации изделий из теплоизоляционного пенобетона 153
4.2.1 Расчет капитальных затрат на строительство линии производства пено- 153 бетона
4.2.2 Расчет цеховой себестоимости 155
4.2.3 Расчет экономической эффективности производства теплоизоляционно го пенобетона на безводном композиционном вяжущем 1
Общие выводы 1
Список использованной литературы 1
Приложения
- Теплоизоляционные материалы на основе минеральной, стеклянной ваты и пенопластов
- Научно-практические основы получения неавтоклавных пенобетонов на основе бесцементных вяжущих композиций
- Синтез и свойства бесцементного композиционного вяжущего
- Заводские испытания технологии теплоизоляционного пенобетона на бесцементном композиционном вяжущем
Введение к работе
Актуальность. Одним из главных направлений решения проблемы энергосбережения является сокращение потерь тепла через ограждающие конструкции зданий, сооружений, промышленного оборудования, тепловых сетей, которое не может быть обеспечено без применения высокоэффективных теплоизоляционных материалов.
Потребность в утеплителях особенно возросла после ужесточения нормируемых теплопотерь через ограждающие конструкции зданий, принятых Госстроем РФ в 1995 - 1996 гг. Новыми нормативами предусмотрено увеличение требуемой толщины теплоизоляционного слоя в 1,5-2 раза. Общая потребность в утеплителях уже в первые годы после введения нормативов (2002 -2003 гг.) составила около 20 млн. м3.
Однако, несмотря на это, существующая номенклатура теплоизоляционных материалов предлагаемая российскими производителями остается очень ограниченной и расширяется крайне медленно. При этом основными являются минераловатные, стекловатные теплоизоляционные материалы, строительные пенопласты, теплоизоляционные бетоны, материалы на основе вспученного перлита и т.д.
В этой связи большой интерес представляют теплоизоляционные ячеистые бетоны, получаемые на различных видах вяжущих:(портландцемент, ВНВ, ТМЦ, гипсовом вяжущем фосфогипс, ГНЦВ, перлитоизвестковом вяжущем и др.), мелкозернистых заполнителей, тонкомолотых .наполнителей, химических добавок, пенообразователей и т.д. Однако, среднее значение средней плотности теплоизоляционного ячеистого бетона выпускаемого промышленностью автоклавированием, высокая и составляет 500-600 кг/м3 при достаточно необходимой прочности. Это еще более усугубляется при получении ячеистых теплоизоляционных бетонов (пенобетонов) неавтоклавного твердения.
Поэтому, весьма актуальными направлениями совершенствования технологии и повышения качества теплоизоляционных ячеистых бетонов являются дальнейшие теоретические проработки и экспериментальные
исследования, направленные на упрощение технологических процессов, энергосбережения, применения бесцементных вяжущих из местного минерального сырья и отходов производства; снижение средней плотности .тем самым теплопроводности, и повышение прочности на сжатие.
Исследования проведены в соответствии с межвузовской НТП «Архитектура и строительство», тематическими планами секции «Строительство» РИА, Северо-Кавказского и Дагестанского государственных технических университетов.
Целью настоящей диссертационной работы является разработка энергосберегающей технологии получения неавтоклавного теплоизоляционного пенобетона на бесцементном композиционном вяжущем с использованием местного сырья и отходов производств с повышенными эксплуатационными свойствами.
Для достижения цели работы, доказательства выдвинутой рабочей гипотезы и теоретических предположений в работе были поставлены следующие задачи:
получение щелочно-кремнеземистого раствора (водного раствора силиката натрия) на основе соапстока (жидкого щелочного отхода) и кремнистой породы -спонголита с заданными характеристиками;
определение цементирующих (клеящих) свойств вяжущей композиции из щелочно-кремнеземистого раствора и отходов камнепиления в зависимости от способа его приготовления и условий твердения;
исследование физико-химических процессов, протекающих в вяжущей композиции при твердении;
разработка принципа подбора составов теплоизоляционного пенобетона на бесцементном композиционном вяжущем;
исследование процесса образования высокопористой структуры теплоизоляционного пенобетона на всех стадиях его приготовления;
изучение эксплуатационных свойств изделий из теплоизоляционного пенобетона в зависимости от технологических параметров их изготовления;
производственная проверка результатов экспериментальных исследований;
разработка технологии теплоизоляционного пенобетона и изделий из него на бесцементном композиционном вяжущем и рекомендации по их применению;
7 - технико-экономические обоснования эффективности производства и
применения теплоизоляционного пенобетона в строительстве.
Научная новизна заключается в теоретическом обосновании,
экспериментальном и практическом подтверждении возможности получения
неавтоклавного теплоизоляционного пенобетона с высокими
эксплуатационными свойствами, твердеющего при низкотемпературной обработке.
Предложен научно-обоснованный состав бесцементной вяжущей композиции на основе кремнистых пород (спонголитов), жидких щелочных отходов (соапстока), тонкомолотого наполнителя отходов карбонатных пород и отвердителя - феррохромового шлака, обеспечивающей получение теплоизоляционного пенобетона с низкой средней плотностью, усадкой и теплопроводностью при достаточно высокой прочности на сжатие. Установлены закономерности изменения основных физико-механических, теплофизических характеристик бесцементной пенобетонной композиции от дисперсности, водотвердого отношения, содержания растворимого силиката натрия и пены, продолжительности перемешивания смеси и тепловой обработки, протекания физико-химических процессов в разработанном теплоизоляционном пенобетоне при низких (100-110 С) температурах твердения.
Достоверность полученных результатов обеспечена комплексными экспериментальными исследованиями, выполненными с использованием современных физико-механических, теплофизических, физико-химических методов испытания и определений с привлечением математического аппарата, широкой проверкой их результатов в условиях производства и подтверждения практикой эффективности производства и применения разработанного теплоизоляционного пенобетона на бесцементном композиционном вяжущем.
Практическая значимость работы. Разработаны составы, отработаны и апробированы технологические параметры производства неавтоклавного теплоизоляционного пенобетона на бесцементном композиционном вяжущем получаемого по упрощенной и малоэнергоемкой технологии с использованием
8 местного минерального сырья и отходов производств.
Применение разработанного бесцементного композиционного вяжущего и на его основе теплоизоляционного пенобетона позволит восполнить дефицит клинкерных цементов, расширить сырьевую базу местных строительных материалов, снизить энергоемкость производства и уменьшить себестоимость теплоизоляционных материалов.
Внедрение результатов работы. Выпущена опытная партия изделий из разработанного теплоизоляционного пенобетона на бесцементном композиционном вяжущем на заводе ЖБИ в цеху по производству пенобетонных цементных изделий ЗАО «Опытное научно-производственное предприятие» в поселке Новый Тюбе Кумторкалинского района Республики Дагестан.
Разработанный теплоизоляционный пенобетон и изделия из него были применены в качестве теплоизоляции ограждающих конструкций стен, перекрытий и покрытий зданий и сооружений нового экспериментального жилого массива ООО «Соцжилстрой».
Расчетный годовой экономический эффект от замены цемента на бесцементное композиционное вяжущее при производстве пенобетона плотностью 400 кг/м составляет 110,48 рублей на 1 м изделий.
Результаты, полученные в процессе выполнения кандидатской диссертационной работы, используются в учебном процессе СевКавГТУ в лекционном курсе и на лабораторных занятиях по дисциплинам: «Материаловедение», «Тенденции развития строительных материалов», «Технология конструкционных материалов» для специальностей 290300, 290500, 290600, 290700.
На защиту выносятся:
- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности получения на основе кремнистых пород (спонголитов), жидких щелочных отходов (соапстока), тонкомолотого наполнителя (отходов карбонатных пород) и отвердителя (феррохромового шлака)
9 бесцементного композиционного вяжущего с высокой активностью;
экспериментальные исследования по оценке цементирующих (клеящих) свойств бесцементной вяжущей композиции в зависимости от способа его приготовления и условий твердения;
результаты термодинамического анализа и физико-химических процессов, протекающих при взаимодействии растворимого стекла и отвердителя;
теоретические положения и экспериментальные основы подбора состава и прогнозирования активности, формирования структуры бесцементного композиционного вяжущего;
результаты исследований подбора составов и процесса образования высокопористой структуры теплоизоляционного пенобетона на всех стадиях его приготовления;
технология и оптимизированные параметры производства неавтоклавного теплоизоляционного пенобетона на бесцементном композиционном вяжущем;
данные изучения физико-технических и эксплуатационных показателей теплоизоляционных пенобетонов на бесцементном композиционном вяжущем;
результаты опытно-промышленного опробования, технологии неавтоклавных бесцементных теплоизоляционных пенобетонов и оценки технико экономической эффективности их производства.
Апробация и публикация работы. Основные положения диссертации докладывались на международной научно-практической конференции г. Пенза-Казань-2006 г. и XXVII научно-технической конференции ДГТУ, г. Махачкала - 2006 г.
Основное содержание диссертации изложено в 9-ти печатных работах, в том числе 1-ной монографии.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы. Работа изложена на 192 страницах, включающая 32 рисунка, 35 таблиц и приложения.
Теплоизоляционные материалы на основе минеральной, стеклянной ваты и пенопластов
В мировой практике первое место по объемам производства заняли стекло-ватные утеплители, которые можно выпускать низкой плотности, рулонировать, обжимать; при развертывании они восстанавливают свой объем. В нашей стране наиболее массовому виду теплоизоляционных материалов относятся материалы и изделия, изготавливаемые на основе минеральной ваты.
В настоящее время, производством теплоизоляционных минераловатных изделий в России, занимаются 69 предприятий и цехов, как находящихся на самостоятельном балансе, так и в составе более крупных производств, в том числе 46 специализированных. На всех предприятиях функционирует 122 технологические линии. Производственные мощности по производству минераловатных изделий оцениваются величиной около 12 млн м3 (в пересчете на изделия плотностью 100кг/м3)[110].
На рис. 1.1 приведены данные о производстве минеральной ваты и изделий из нее в России за период 1997-2001 гг. В силу исторически сложившихся особенностей учета показателей, связанных с производством минераловатных изделий на общероссийском уровне, в приводимые официальной статистикой включаются и данные по крупнейшему производителю теплоизоляционных материалов из стекловаты - ОАО «Флайдерер-Чудово» [110].
В таблице 1.1 содержатся данные о производстве минераловатных изделий в разрезе предприятий. В таблицу включены сведения о крупнейших производителях, расположенных в порядке убывания объемов выпуска в 2001 г.
Общий рост объемов производства в 2001г. по отношению к 2000г. оценивается экспертами ОАО Института исследований товародвижения и коныоктуры оптового рынка (ИТКОР) на уровне 10 - 11%, что обеспечит по итогам года объем выпуска утеплителей в пересчете на условную вату около 5,7 млн м3.
В прогнозе развития отрасли до 2010 г. остается преобладающим производство минеральной ваты (рис. 1.2) и стекловатных изделий при опережающих темпах роста производства пенопластов. В настоящее время около 80% минерало-ватных предприятий оснащены не стандартным, морально устаревшим оборудованием. На большинстве предприятий требуется полная замена действующего оборудования более производительным и эффективным, обеспечивающим снижение расхода топлива, электроэнергии и сырья, отвечающим санитарным нормам. В последние годы в минераловатном производстве зарубежных стран выявилась тенденция увеличения единичной мощности плавильных агрегатов и технологических линий, мощность которых достигает 5 — бт/ч изделий.
Требует решения проблема сокращения количества ручного труда в минераловатном производстве, где наиболее трудоемкими операциями являются съем и упаковка продукции, погрузка ее на транспорт. Упаковочное оборудование серийно до сих пор не изготавливается. АСУТП в минераловатном производстве практически отсутствуют. Ни на одном предприятии минераловатного производства не соблюдаются требования охраны окружающей среды, вредные вещества (пыль, оксид углерода, 4 диоксид серы, оксиды азота, фенол, формальдегид) загрязняют атмосферу и воду.
На некоторых заводах сооружены установки, очищающие воздух от фенола и формальдегида, но они работают с перебоями. Не решен вопрос очистки отходящих газов вагранок, так как сернистые соединения плохо улавливаются, а будучи уловлены в мокрых установках затвердевают.
Проведенный анализ [110] тенденций развития рынка теплоизоляционных материалов рис 1.3 показывает, что сложившееся соотношение между минерало ватными и стекловатными материалами вряд ли существенно изменится. Созда f ниє новых предприятий и выпуск стекловатных материалов будет сдерживаться большими капиталовложениями (по сравнению с мйнераловатными), а также более высокими требованиями к шихте. Развитие минераловатных производств бу 16 дет опираться на имеющиеся традиции и базу путем реконструкции старых производств. Как общую тенденцию можно прогнозировать некоторое увеличение доли стекловатных материалов.
Доля строительных пенопластов будет постепенно сокращаться, хотя в последние годы выпуск их увеличился, это обусловлено меньшими удельными затратами на организацию их производства. Реализован целый ряд технических решений теплоэффективных наружных стен зданий с использованием пенопластов. Однако, в более отдаленной перспективе, специалисты прогнозируют сокращение доли строительных пенопластов, особенно в жилищном строительстве.
Научно-практические основы получения неавтоклавных пенобетонов на основе бесцементных вяжущих композиций
Несмотря на положительный опыт выпуска безавтоклавных ячеистых бетонов с применением клинкерного цемента, дальнейшее развитие этого направле-ния проблематично из-за большого расхода цемента на 1м бетона.
Известен опыт получения неавтоклавных ячеистых бетонов без применения цемента [114, 115, 123, 125]. В качестве вяжущего использовались пуццолано-известковые композиции, а изделия подвергались пропариванию. Невысокая активность вяжущих определила повышенную плотность изделий для получения приемлемых показателей прочности.
Имеется информация ОЦНТИ о научно-технической документации на изготовление изделий из неавтоклавного ячеистого бетона на основе известьсодер-жащих вяжущих [45]. В качестве активной минеральной добавки могут быть использованы золы ТЭЦ, отходы производства керамзита, вспученного перлита, кирпича. Использование в качестве вяжущего негашеной извести, активной минеральной добавки, кварцевого песка и двуводного гипса позволяет получить из-делия из ячеистых бетонов плотностью 400-1000 кг/м , прочность при сжатии от 1 до 15 МПа. Однако реализации данное предложение не получило, а сама информация носит чисто рекламный характер.
Исследователи, занимающиеся разработкой технологии получения безавтоклавных ячеистых бетонов на бесцементных вяжущих [123], отмечают особую сложность работ, связанную с отсутствием высокоактивных вяжущих и методик оценки перспективности применения различного минерального сырья для их изготовления.
В работах НИИ Камня и силикатов [32, 63] описаны технологические параметры получения бесцементных вяжущих и безавтоклавных ячеистых бетонов на основе разработанных туфов Армении. Получены газобетоны плотностью 400-800 кг/м3 с прочностью после пропаривания 0,9-5 МПа. Однако полученные показатели прочности недостаточны для полноценного использования такого ячеистого бетона при возведении ограждающих конструкций. Обобщая опыт производства неавтоклавных ячеистых бетонов, можно отметить предпосылки их более широкого распространения и общий недостаток существующих производств, за-ключающийся в высокой плотности изделий (900-1200 кг/м ), в то время как современная строительная индустрия в целях экономии минерального сырья и ТЭР заинтересована в применении изделий плотностью 500-700 кг/м .
Снять проблему высокой плотности изделий можно применением высокоактивных вяжущих. В связи с этим задача разработки высокоактивных бесцементных вяжущих приобретает особую актуальность.
В настоящее время наиболее подробно изучены бесцементные вяжущие композиции на основе техногенных шлаков и зол [51, 113]; на их основе организованно производство гидравлических вяжущих, не уступающих цементам. Однако, следует отметить, что техногенные шлаки являются ценным минеральным сырьем для производства клинкерных цементов, и использование их для других целей представляется проблематичным.
В конце пятидесятых годов В.Л. Глуховским разработано щелочно-грунтоцементное вяжущее [49]. В качестве сырья для изготовления вяжущего используются: глина, известь и сода. В затвердевшем камне в составе новообразований преобладают натриевые и натриево-кальциевые цеолиты, обеспечивающие удовлетворительные показатели прочности и долговечности изделий. Несмотря на хорошие физико-технические и эксплуатационные свойства вяжущего, общий объем его производства в бывшем СССР не превышало 300 тыс. тонн в год [51]. Связано это с дефицитностью рекомендуемых щелочных соединений в составе вяжущего и, отчасти, с опасностью долговременного контакта человека с ними.
Поэтому большой практический интерес приобретают исследования вяжущих композиций на основе другого глобального по масштабам источника сырья - эффузивных горных пород.
Использованию вулканических пород для производства вяжущих и строительных материалов на их основе посвящены исследования, выполненные в нашей стране под руководством П.П. Будникова, Ю.М. Бутта, П.И. Боженова, Б.Н. Виноградова, А.В. Волженского, Ю.П. Горлова, В.А. Жукова, П.М. Зилберфарб, Г.И. Книгиной, А.П. Меркина, А.А. Пащенко, СМ. Рояка и других ученных, а за рубежом Турричиани, Массаца, Тейлора.
Несмотря на большой объем исследований, практически отсутствует промышленное производство строительных материалов из подобных вяжущих. Это связано с трудностями подбора состава и прогнозирования свойств вяжущих на различном сырье, так как нет надежного метода измерения потенциальной гидравлической активности вулканических пород.
Поиск новых высокоактивных бесцементных вяжущих показал возможность замены жидкого стекла силикат-глыбой, который позволяет значительно снизить количество воды затворения, что обеспечивает существенное повышение когезионной прочности вяжущего, сокращение расхода силикат-глыбы и за счет этого повышение температуры применения жаростойких материалов.
В этой связи в Дагестанском государственном техническом университете совместно с Московским государственным строительным университетом и НИ-ИЖБ Госстроя РФ. В результате всесторонних теоретических и экспериментальных исследований получены эффективные виды безводных силикат-натриевых композиционных вяжущих и на их основе строительных материалов различного назначения [7-25, 28, 35, 40, 90, 106, 67, 135-144].
Синтез и свойства бесцементного композиционного вяжущего
Общеизвестно, что вяжущие свойства карбонатным породам придают путем их высокотемпературного обжига. Однако отмечается проявление вяжущих свойств карбонатными породами в определенных технологических режимах и условиях твердения при изготовлении строителных материалов.
Исследованиями [137, 140, 143] установлена возможность получения бесцементных вяжущих для производства строительных материалов с использованием необожженных карбонатных пород (доломит, известняк).
Наиболее подробно изучено синтез вяжущего в качестве карбонатной поро-ды который использовался тонкомолотый доломит.(8уд = 3000 см /г), а силикатным составляющим явился безводные силикаты натрия (тонкомолотый силикат-глыба 8уд = 3000 см /г с кремнеземистым модулем 2,7-3,0).
Для использования влияния количественного соотношения доломит-силикат-натриевого вяжущего на физико-механические свойства изготавливались образцы-кубы из различных составов с размером ребра 7,07 см. Уплотнение смеси производилось вибрированием на виброплощадке при частоте 3000 кол/мин и амплитуде — 0,35 мм в течение 45 с. При этом использовались смеси с В/В — 0,19.
Твердение образцов осуществлялось в различных условиях (естественное твердение, сушка, автоклавная обработка). Автоклавную обработку образцов осуществляли по режиму: подъем давления до 1 МПа -2 ч, изобарическая выдержка -4 ч, спуск давления -2 ч.
Результаты испытаний образцов вяжущего разных составов (Д : СГ = 90 : 10, 80 : 20 и 70 : 30), приведенные в табл. 3.5., свидетельствуют о том, что в естественных условиях процесс твердения сильно растянут во времени, прочность образцов повышалась медленно и достигла 11-21 МПа после 240-суточной выдержки. Естественно предположить, что в таких условиях низкая скорость твердения вяжущего объясняется малой растворимостью силикат-глыбы в воде и, следовательно, замедленной коагуляцией геля кремниевой кислоты из раствора, образующего силикат натрия под действием углекислого газа воздуха. Невысокие прочности образцов даже при длительных сроках твердения объясняются, по-видимому, тем что образующаяся на поверхности образцов жидкостекольная пленка препятствует дальнейшему проникновению углекислого газа в более глубокие слои и полной коагуляции геля кремниевой кислоты. Из-за невысокой температуры замедляется также обезвоживание геля и его дальнейшее структурирование.
Поскольку автоклавная обработка вяжущего обеспечивает нормальное твердение образцов и их высокие прочностные характеристики (рис 3.5 кривая 1) было высказано предположение о решающем влиянии повышенной температуры и каталитического действия водяного пара на твердение. Поэтому процесс исследовали также в режиме сушки, при котором соблюдали условия, позволяющие осуществлять интенсивную паро-влажную обработку материала.
Для этого образцы сушили при температуре 90-200 С по специально разработанному режиму: 4ч- самозапаривание при 90-110 С, 2ч — сушка при 200 С.
Образцы, твердевшие по этому режиму, показали высокие прочности (см. рис 3.5 кривая 2) и мало уступали образцам, подвергнутым автоклавному твердению. Исходя из известных литературных данных и полученных экспериментальных данных, можно высказать некоторые предложения о физико-химических процессах, протекающих как при автоклавной обработке, так и при сушке (180-200 С) доломит-силикат-натриевого вяжущего.
Кроме того, возможность образования гидросиликатов кальция можно объяснить наличием в тонкоизмельченном вяжущем свободных оксидов кальция и магния, образовавшихся в результате частичной декарбонизации в условиях термомеханического воздействия при совместном их помоле в шаровой мельнице. О возможности такого процесса указывалось в ряде работ [137, 143]. Присутствие хотя бы незначительных количеств свободных оксидов кальция и магния, может обуславливать образование гидросиликатов кальция и гидроксида магния, как в процессе автоклавной обработки, так и в менее жестких условиях.
Заводские испытания технологии теплоизоляционного пенобетона на бесцементном композиционном вяжущем
Проверку результатов исследований предложенных рекомендаций, детализацию технических решений и корректировку технологических параметров применительно к промышленному оборудованию осуществили путем апробации разработки в цеху по производству пенобетонных изделий завода ЖБИ ЗАО «Опытное научно-производственное предприятие» в поселке Новый Тюбе Кумторкалинского района Республики Дагестан.
Выбор сырьевой и производственной базы был произведен на основании анализа географического расположения месторождений кремнистых пород и используемых отходов. В этой связи одним из перспективных предприятий, наиболее близким к сырьевым ресурсам, является завод железобетонных изделий ЗАО «Опытное научно-производственное предприятие», используемый для производства разработанного нами теплоизоляционного пенобетона.
Проверка активности разработанного бесцементного композиционного вяжущего из кремнистой породы и отходов производства показала возможность использования их для получения вяжущего и на его основе теплоизоляционного пенобетона.
При изготовлении опытно-промышленной партии изделий из теплоизоляционного пенобетона были использованы следующие материалы: - кремнистая порода из карьера расположенного в бассейне реки Хал-горк Левашинского района республики Дагестан, по минералогическому составу относится к опало-кальцитовым, структура органогенно-обломочная, плот-ность в куске 1400-1900 кг/м , влажность 3-9%, истинная плотность 2,56 - 2,59 149 г/см , открытая пористость 22-29, общая пористость 36-45 % и прочность при сжатии в сухом состоянии 36-69 МПа; - пенообразователь ПО-ПБ1 (ТУ №2481-001-31820565-97); - соапсток - отходы щелочной рафинации рыбьего жира; - отвердитель - феррохромовый шлак; - тырса (карбонатная порода) - отходы камнейиления.
Для организации производства теплоизоляционных пенобетонных плит использовалась существующая технологическая линия по производству пенобетона завода ЖБИ ЗАО «Опытное научно-производственное предприятие».
Все технологические операции по выпуску опытной партии плит размерами 500x500x80 мм и 300x500x80 мм были выполнены на стандартном оборудовании в соответствии с технологической схемой (см. рис. 3.28.).
Водный раствор силиката натрия готовится совместным перемешиваем кремнистой породы и щелочного раствора соапстока в специальной мешалке с нагревательным устройством (до 90 С). Затем с помощью насоса готовый водный раствор силиката натрия в виде пульпы подается в бак запаса.
Поступающий с карьера на склад сырьевых материалов кремнистая порода (спонголит) дополнительно измельчается в шаровой мельнице до удель-ной поверхности 2500 см /г, отходы карбонатной породы (тырса) и феррохро-мовый шлак после помола (8уд = 2500 - 3000 см /г) из бункеров запаса, отдози-рованные, транспортерами подаются в пенобетоносмеситель, где происходит совместное перемешивание с водным раствором силиката натрия в течение 4-5 минут до получения гомогенной бесцементной композиционной смеси. В полученный таким образом раствор бесцементного композиционного вяжущего вводится заранее приготовленная пеногенератором пена и производится перемешивание в течение 5-6 минут до получения однородной и устойчивой пено-массы.
Для получения однородной устойчивой пеномассы при ее изготовлении необходимо соблюдать следующие условия: - средняя плотность раствора должна быть в пределах 500-550 кг/м ; - консистенция раствора должна соответствовать расплыву по вискозиметру Суттарда 106... 115 мм; - средняя плотность пены должна находится в пределах 50-65 кг/м ; - пена не должна разрушаться (оседать) в течении 30 минут с момента ее приготовления; - средняя плотность пенобетонного раствора должна изменяться соответственно марке изготовляемых изделий по плотности.
Пенобетонную смесь с различной средней плотностью изготовляют путем изменения количества раствора по объему или массе приходящегося на определенный объем или массы пены, вводимой в раствор.
Рекомендуемые составы пенобетонных смесей приведены в гл. 3 (см. табл. 3.18).
Пенобетонную смесь подают и заливают в стальные или алюминиевые формы соответствующих размеров при помощи героторного насоса. При небольшом объеме производства возможен ручной разлив пеномассы в формы.
Отформованные изделия направляют в сушильные камеры на тепловую обработку, которую ведут по оптимальному режиму, представленному в табл. 3.17 гл. 3.
Выдержка при 100-110 С необходима для окончательно закрепления межпоровых перегородок за счет обезвоживания системы и повышения, вследствие этого, когезионной прочности вяжущей композиции. Пенобетонные теплоизоляционные изделия сушат в формах в камерных и туннельных противоточных сушилках.
Продолжительность сушки пенобетонных теплоизоляционных изделий зависит от их размеров и сложности формы. Так, для изделий в виде плит размерами 500x500x80 мм продолжительность сушки 8 часов. После низкотемпературной обработки высушенные готовые изделия поступают на склад готовой продукции.
