Введение к работе
Актуальность. Важнейшим направлением экономического и социального развития России является ускорение научно-технического прогресса в строительстве и строительной индустрии путем создания новых и совершенствований известных прогрессивных технологий и эффективных материалов с низкими удельными энергозатратами.
Среди них одно из первых мест занимают жаростойкие бетоны на силикат-натриевых композиционных вяжущих и конструкции из них.
В настоящее время широкое распространение получили бесцементные силикатные системы, включающие натриевый щелочной компонент, выполняющий роль катализатора в процессе растворения кристаллического и аморфного кремнезема, ускоряющий диспергирование частиц, полимеризацию и тем самым формирующий стабильные фазы в системе вяжущее-заполнитель.
Однако использование известной технологии получения жаростойких бетонов на силикат-натриевых композиционных вяжущих с термообработкой изделий после их изготовления требует достаточно длительного времени и больших энергозатрат для растворения силиката-натрия, полимеризация Si02 и получения необходимых термомеханических свойств бетонов. В связи с этим разработка новой технологии получения жаростойких бетонов на основе водорастворимых силикат-натриевых композиций путем сухого измельчения компонентов вяжущего до Буд=2500+3000 см2/г и предварительного разогрева бетонной смеси в процессе ее приготовления является весьма актуальной проблемой, т. к. позволяет при значительно более низких энергозатратах по сравнению с известной технологией получить изделия из жаростойкого бетона с более высокими термочеханическими свойствами.
Целью диссертационнойработы является разработка технологии получения жаростойких бетонов на композиционном силикат-натриевом вяжущем с предварительным разогревом бетонной смеси для снижения энергозатрат и получения жаростойких бетонов с высокими термомеханическими свойствами, при этом решались следующие задачи:
- повышение интенсивности растворения силиката натрия;
сокращение технологического цикла изготовления изделий;
повышение термомеханических свойств жаростойкого шамотного бетона;
подбор и исследование составов шамот-силикат-натриевого композиционного вяжущего и жаростойкого шамотного бетона;
теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение новой технологии изготовления шамот-силикат-натриевого композиционного вяжущего и на ее основе жаростойкого шамотного бетона с
-предварительным разогревом смеси в процессе ее перемешивания;
разработка ускоренного режима нагрева изделий;
изучение физико-химических процессов при растворении силиката-натрия и аморфного кремнезема в композиционном вяжущем и бетоне;
исследование влияния основных технологических параметров на термомеханические свойства жаростойкого шамотного бетона;
изучение физико-механических, физико-химических, термомеханических свойств жаростойкого шамотного бетона, изготовленного с предварительным разогревом смеси в процессе ее перемешивания;
разработка технологии организации производства жаростойкого шамотного бетона с предварительным разогревом смеси и выпуск опытной партии.изделий;
оценка технико-экономической эффективности изготовления жаростойкого шамотного бетона по .предложенной технологии.
Научная новизна работы:
научно-обоснована и экспериментально подтверждена возможность повышения интенсивности растворения силикат-натрия и гомогенного распределения ее в жаростойком шамотном бетоне путем предварительного разогрева смеси в процессе ее перемешивания;
предложены научно-обоснованные технологические параметры предварительного разогрева композиции жаростойкого бетона, обеспечивающие получение изделий с требуемыми физико-химическими свойствами ( наиболее интенсивное растворение силикат-глыбы в бетоне с В/Т=0,18 происходит в процессе перемешивания в течении 6 минут при температуре предварительного разогрева 80-90 С);..
выявлены особенности процесса твердения жаростойкого шамот- ного бетона в режиме ускоренного нагрева при температурах 250-300 С;
- изучены специальные свойства жаростойкого шамотного бетона,
определяющие температурные условия его применения ( термомехани
ческие, дилатометрические, физико-химические);
Достоверность полученных результатов обеспечена испытанием достаточного количества образцов-близнецов, комплексным характером проведенных исследований, выполненных с применением современных методов (ЭВМ), результатами физико-химических и термомеханических испытаний, проверкой результатов лабораторных данных в производственных условиях.
Практическая ценность работы заключается в разработке новой технологии получения бесцементных силикат-натриевых композиционных вяжущих и на их основе жаростойких бетонов, получаемых путем предварительного разогрева смеси до 80-90 С в процессе перемешивания и ускоренного нагрева изделий при температуре 250-300 С. Применение предлагаемой технологии позволит наладить массовое производство различных жаростойких бетонов на силикат-натриевых композиционных вяжущих. Научно-техническая новизна полученных результатов подтверждена авторским свидетельством СССР N 1698218.
Внедрение результатов работы. Выпуск опытной партии жаростойкого шамотного бетона на шамот-силикат-натриевом композиционном вяжущем осуществлен на Аксаевском кирпичном заводе объединения "Дагагропромстрой" в г.Хасавюрте.
Экономическая целесообразность производства и применение разработанных бесцементных жаростойких материалов подтверждена расчетами. По ценам 1995 г. экономический эффект при выпуске блоков размерами 1100*900*240 мм. изготовленных с предварительным разогревом смеси в процессе перемешивания и ускоренным нагревом при температуре 250-300 С. составил по сравнению с известной технологией 15000 руб/м3.
Результаты внедрены также в учебный процесс, что нашло отражение в лекционных курсах по строительным материалам, по процессам и аппаратам технологии строительных изделий для специальности "Промышленное и гражданское строительство" в Дагестанском Государственном Техническом Университете.
На защиту выносятся:
- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение
возможности получения шамот-силикат-натриевого композиционного вяжущего и жаростойкого шамотного бетона путем предварительного разогрева смеси в процессе перемешивания;
результаты исследования процесса растворения силикат-натрия в композиционном вяжущем в интервале температуры 20-90 С в зависимости от водовяжущего отношения и времени перемешивания:
составы, технология и параметры композиции жаростойкого шамотного бетона;
результаты исследований физико-механических, физико-химических, термомеханических и тешюфизических свойств вяжущей композиции жаростойкого.шамотного бетона;
результаты опытно-промышленного опробирования предложенной технологии и ее технико-экономическая целесообразность.
Апробация и публикация работы. Основное содержание работы было доложено:
на научно-технических совещаниях лаборатории жаростойких бетонов и огнестойкости железобетонных конструкций (НИИЖБ, г. Москва 1990, 1994ГГ.)
на выездной сессии президиума Академии естественных наук (г. Махачкала. 1993 г.)
научных конференциях профессорско преподавательского состава Дагестанского Государственного Технического Университета (г. Махачкала. 1989-1994 гг.)
Основные результаты диссертационной работы отражены в 6 публикациях, в том числе в одном авторском свидетельстве.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 167 страницах машинописного текста, из них 42 рисунка, 9 таблиц, 145 наименований литературы, три приложения. Диссертационная работа вьшолнена в лаборатории жаростойких бетонов и огнестойкости железо-бетонных конструкций НИИЖБ Минстроя РФ и на кафедре технологии строительного производства и строительных материалов Дагестанского Государственного Технического Университета.
