Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе золошлаковых отходов Грушко Ирина Сергеевна

Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов
<
Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе  золошлаковых отходов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Грушко Ирина Сергеевна. Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе золошлаковых отходов: диссертация ... кандидата технических наук: 05.17.11 / Грушко Ирина Сергеевна;[Место защиты: Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)].- Санкт-Петербург, 2015.- 103 с.

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1 Аналитический обзор, обоснование цели и задач исследований 13

1.1 Современные теплоизоляционные композиционные материалы 14

1.2 Перспективы развития пористого стекла в качестве теплоизоляционного материала 17

1.3 Шлакоситаллы, их технологии применения 22

1.4 Выводы 25

1.5 Цель и задачи исследования 25

ГЛАВА 2 Методология, характеристика материалов, методика стандартных испытаний и физико-химических исследований 27

2.1 Методология исследований 27

2.2 Характеристика сырьевых материалов 29

2.3 Методика стандартных испытаний и физико-химических исследований 31

ГЛАВА 3 Разработка составов и технологии пористого стекла и ситаллизированного стеклокристаллического материала на основе золошлаковых отходов 39

3.1 Анализ золошлаковых отходов на предмет синтеза шлакового стекла и кондиционного стеклокристаллического материала ситалловой структуры 39

3.2 Синтез золошлакового пористого стекла как компонента теплоизоляционного композита 41

3.2.1 Разработка состава пористого стекла

3.2.2 Зависимость технологических параметров синтеза шлакового пористого стекла от состава шихты и содержания технологических добавок 42

3.3 Разработка технологии ситаллизированного компонента для получения композита на основе золошлаковых отходов 61

3.3.1 Разработка состава ситаллизированного компонента на основе золошлаковых отходов 61

3.3.2 Зависимость свойств ситаллов на основе золошлаковых отходов от его фазового состава и микроструктуры 64

3.3.3 Физико-технические свойства стеклокристаллических материалов, полученных на основе золошлаковых отходов, предопределяющие их качество 70

3.4 Выводы 71

ГЛАВА 4 Разработка технологии и исследование сцепления компонентов теплоизоляционного композита 73

4.1 Выбор связки для создания стеклокомпозита на основе пористого стекла и ситаллового материала 73

4.2 Физико-химические процессы формирования сцепления стекло- и стеклокристаллических компонентов 75

4.3 Выводы 78

ГЛАВА 5 Разработка технологии теплоизоляционного стекло и стеклокристаллического композита строительного назначения и экономические показатели его производства 79

5.1 Разработка технологии теплоизоляционного композита строительного назначения на основе золошлаковых отходов 79

5.2 Аппаратурно-технологическая схема производства теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения 83

5.3 Экономические показатели производства стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения и оценка его конкурентоспособности 86

5.4 Выводы 89

Заключение 90

Список литературы

Перспективы развития пористого стекла в качестве теплоизоляционного материала

Пористое стекло (пеностекло, вспененное стекло, ячеистое стекло) -теплоизоляционный материал, представляющий собой вспененную стекломассу. Для изготовления пеностекла используется способность силикатных стекол пениться при наличии газообразователя при температурах около 1000 С. По мере нарастания вязкости при охлаждении вспененной стекломассы до комнатной температуры получившаяся пена приобретает существенную механическую прочность [12].

Пеностекло формуют в виде плит, блоков, гравия, гранул (гранулированное пеностекло) и песка. Плиты обычно используют как теплоизоляционные материалы, а блоки как теплоизоляционно-конструкционные. Гравий, гранулы и песок применяются в качестве заполнителей для армированных легких бетонов [13].

Наряду с отличными теплоизоляционными свойствами и полной экологической и гигиенической безопасностью, пеностекло имеет высокую прочность, безусадочность, низкую плотность, долговечность, высокую морозостойкость и негорючесть. Изделия из пеностекла отличаются простотой монтажа и способностью сохранять эксплуатационные показатели на протяжении длительного времени. Материал стоек ко всем обычно применяемым кислотам и их парам, не подвержен поражению бактериями и грибами, непроходим для грызунов, не горит, не выделяет дыма и токсичных веществ. Подобного сочетания свойств нет ни у одного из известных теплоизоляционных материалов. Пеностекло является единственным материалом, разрешенным для использования на атомных электростанциях и объектах оборонного назначения [14].

В России в области получения пеностекол, исследования их структуры и эксплуатационных свойств активно работают научные коллективы Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова), Томского политехнического университета (ТПУ), Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) им. М.И. Платова (ЮРГПУ(НПИ)) и Восточно-Сибирского государственного технологического университета.

Группа ученых Восточно-Сибирского государственного технологического университета во главе с д.т.н. Дамдиновой Диримой Ракшаевной занимается исследованиями пеностекла на основе многокомпонентных смесей с использованием стеклобоя, природного вулканического стекла (перлита) и базальтов, а также разработкой новых эффективных теплоизоляционных и отделочных материалов на основе пеностекол [15, 16]. Так, например, научной группой Дамдиновой Д.Р. определены условия для получения высокопористых материалов на основе цеолит-содержащих глин и стеклобоя, определено влияние цеолитсодержащих пород на характеристики пеностекла. [17, 18], предложены параметры оценки теплоизолирующих характеристик конструкционно-теплоизоляционных стеновых сэндвич-панелей на основе пеностекольных материалов [19], разработаны новые декоративно- и теплозащитные облицовочные материалы на основе пеностекол с регулируемой поровой структурой [20].

Сотрудники Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова (д.т.н. Минько Н.И., к.т.н. Пучка О.В. и др.) публикуют научные разработки, связанные с пеностеклом с защитно-декоративным покрытием, в том числе состав шихты пеностекла с использованием отходов обогащения железистых кварцитов КМА и кристаллических сланцев, стеклобоя и газообразователя, одностадийные и двухстадийные способы его получения [21], определены основные направления развития технологии производства пеностекла и проведена оценка экономической целесообразности его применения [22-25], а также описаны процесс теплообмена в пеностекле, моделирование процесса термообработки и влияние состава шихты на его поглощающую способность [26-28].

Под руководством д.т.н. Казьминой Ольги Викторовны, д.т.н. Лотова Василия Агофоновича и к.т.н. Кузьмина Ариана Валерьевича на базе Томского политехнического университета ведутся исследования в области синтеза пеностеклокристаллических материалов с использованием тонкодисперсных кварцевых песков, перлита Хасынского месторождения, золошлаковых отходов тепловых электрических станций, цеолитсодержащих пород, алюмосиликатных пород, выявления оптимальных составов и температурных режимов производства [3, 8, 9, 29-34], структуры и эксплуатационных характеристик, например, электромагнитных [35-37], акустических [41], структурно-прочностных [33, 39, 40], а также исследование теплофизических характеристик исходного сырья для производства пеностекла [41, 42].

В ЮРГПУ (НПИ) ведутся разработки по возможности использования отходов топливно-энергетического комплекса и углеобогащения при производстве материалов строительного назначения, разработке составов, технологии получения пеностекла с использованием зол и шлаков ТЭС, по изучению его физико-химических свойств и структуры. Ведущим специалистом в этом направлении является д.т.н. Яценко Елена Альфредовна [43-48].

В работе [49] предложена ресурсосберегающая технология теплоизоляционного ячеистого золошлакового стекла строительного назначения, подразумевающая возможность производства пеностекла в виде блоков и гранулята. В качестве сырьевого материала используется шлаковый отход Новочеркасской ГРЭС. Принципиальными отличиями данной работы от наших исследований является применение шлака ТЭС, исключая золу, вопрос утилизации которой остается открытым, также полученное золошлаковое стекло может использоваться в качестве исключительно теплоизоляционного материала, не несущего конструктивные нагрузки.

Авторами работы [3] рассмотрена возможность получения пеностекла, в качестве сырьевых компонентов которого использовались золошлаковые отходы Томской ГРЭС, природный маршалит и кальцинированная сода. По предложенной двухстадийной технологии получают стеклогранулят путем измельчения, перемешивания и гранулирования компонентов шихты, затем его повторно измельчают, в качестве порообразователя вводят сажу и спекают. К недостаткам данной работы следует отнести необходимость дополнительной технологической стадии производства.

Пучка О.В., Степановой М.Н. и соавторами предложен состав и технология теплоизоляционного композита на основе пеностекла с защитно-декоративным покрытием [50-52]. Он представляет собой пеностекло известного ранее состава с нанесенным разработанным стеклоэмалевым покрытием. К достоинствам данной работы можно отнести тот факт, что теплоизоляционный композит после производства готов к монтажу и не требует дополнительной обработки, эмалевое покрытие выполняет защитные и декоративные функции; к недостаткам -предложенный композит также не несет конструктивной нагрузки, его использование возможно только в качестве теплоизоляционного материала. В работе [53] рассмотрена возможность получения пористых заполнителей для легких бетонов с применением золошлаковых отходов ТЭС и отходов угледобычи и углеобогащения.

Методика стандартных испытаний и физико-химических исследований

Материалы, используемые для получения теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения и его компонентов, должны соответствовать требованиям государственных стандартов или технических условий, действующей нормативной документации: 1.Стеклобой - ГОСТ Р 52233 - 2004 «Тара стеклянная. Стеклобой. Общие технические условия»;

Золошлаковые материалы - ГОСТ 25592 - 91 «Смеси золошлаковые тепловых электростанций для бетонов. Технические условия», ГОСТ 25818 - 91 «Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов. Технические условия», ГОСТ 26644 - 85 «Щебень и песок из шлаков тепловых электростанций для бетона. Технические условия», ГОСТ 30108 - 94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов»; З.Бура - ГОСТ 8429 - 77 «Бура. Технические условия»;

При проведении исследований по разработке составов компонентов стекло-и стеклокристаллического композита строительного назначения пористого стекла и ситаллов руководствовались требованиями нормативных документов на строительные и теплоизоляционные материалы [73-79].

Пористое стекло с использованием золошлаковых отходов ТЭС. Помол сырьевых материалов проводили в шаровой мельнице объемом 5 л до полного прохождения через сито № 0315. В качестве сырьевых материалов использовались зола и шлак Новочеркасской ГРЭС, стеклобой, бура, антрацит.

Вспенивание и отжиг образцов пористого стекла проводили в муфельной электрической печи с электрическими нагревателями в соответствии с предложенными температурно-временными режимами. Подготовка образцов проводилась по порошковой традиционной технологии. При нагревании тонко измельченной смеси стекломатрицы и порообразователя (шихты) в соотношении 100:5 до температуры 850-950 С газы, образующиеся в результате окисления или диссоциации порообразователя, вспучивают размягченную стекломассу. Благодаря быстрому затвердеванию стекла при охлаждении изделия после вспенивания ячеистая структура фиксируется, не претерпевая при этом никаких изменений. Затвердевшее пористое шлаковое стекло отжигают. Блок пористого стекла отжигается при температуре 600 С с выдержкой 30 мин.

В качестве порообразователей могут быть использованы углеродистые вещества (кокс, антрацит, сажа), различные карбонаты (известняк, мрамор, доломит, мел), пиролюзит и др. Порошковый способ позволяет регулировать важнейшие свойства пористого шлакового стекла. отжиг. Для получения пористого стекла в лабораторных условиях использовали золошлаковую смесь ТЭС и бой тарного бесцветного стекла с технологическими добавками. При наличии загрязнений в стекольном бое, его необходимо промыть водой в большой емкости и высушить. Перед помолом стекольный бой и золошлаковый отход должны быть измельчены в шаровой мельнице объемом 5 л. до размера зерна 1-2 мм.

Для получения необходимой тонкости помола после измельчения шихты ее пробу просеивали до полного прохождения через сито № 0315, т.е. размер частиц составлял 0,315 мм. Чем тоньше измельчена смесь и чем лучше порообразователь распределен в шихте, тем мельче и равномерней поры и, следовательно, лучше физико-механические свойства материала. Тонина помола влияет также и на температуру вспучивания - чем тоньше помол, тем ниже температура обжига [80].

Тщательное перемешивание достигается совместным помолом всех компонентов шихты. В лабораторную шаровую мельницу вместимостью 5 л. следует загрузить около 1 кг шихты (смесь измельченного золошлакового отхода, стекольного боя, буры и антарцита) и 1,5 кг мелющих тел. Удельная поверхность шихты должна составлять 500-600 м /г. Ее значение измерено с помощью газоадсорбционного анализатора Chemisorb 2750 (Micromeretics, USA) методом одноточечного БЭТ (метод Брунауэра, Эммета, Теллера) в динамическом режиме по низкотемпературной адсорбции аргона (10% аргона в токе гелия со скоростью 20 мл/мин).

Разработка технологии ситаллизированного компонента для получения композита на основе золошлаковых отходов

Для шлакового пористого стекла как для теплоизоляционной составной части композиционного материала ключевое значение имеют такие параметры: кажущаяся плотность (далее плотность), истинная пористость, теплопроводность и прочность на сжатие.

Для изучения зависимости количества порообразователя на выше указанные параметры, были проведены следующие исследования: - на основании оптимального состава шлакового пористого стеклаЗ получены составы с различным процентным содержанием буры и антрацита; - определены значения плотности, пористости полученных образцов; - получены результаты определения коэффициента теплопроводности и прочности на сжатие испытуемых образцов шлакового пористого стекла. Для решения поставленных задач разработаны составы для синтеза шлакового пористого стекла на основе шихты 3 с содержанием буры от 1 до 7 % (таблица 3.3). Таблица 3.3 - Шихтовые составы шлаковых пористых стекол

Все образцы синтезированы при температуре 825 С.

Проведен визуальный осмотр синтезированных образцов. Образцы ШПС-3-Б1, ШПС-3-Б2, ШПС-З-БЗ, ШПС-3-Б4 имеют четкие геометрические грани, в продольном разрезе имеют высокую плотность, поры практически полностью отсутствуют. Образцы ШПС-3-Б5, ШПС-3-Б6, ШПС-3-Б7 имеют меньший вес, при продольном разрезе наблюдаются равномерно распределенные в объеме поры.

С учетом полученных результатов при прочих практически равных параметрах и рациональном использовании природного сырья (в частности, буры) оптимальным является состав ШПС-3-Б5.

Проведены исследования по влиянию буры как плавня, так и порообразователя. Результаты исследования позволили установить, что в пределах до ее содержания в шихте 5 % она обуславливает сильное плавление шлаковых пористых стекол, следовательно не обеспечивает синтез пористого стекла, что будет показано далее. Это является убедительным доводом отсутствия порообразования при ее введении. Поэтому дальнейший синтез шлакового пористого стекла производился при использовании в качестве порообразователя только антрацита при наличии буры в роли плавня.

Результаты исследования микроструктуры синтезированных образцов пористого стекла позволяют заключить следующее: образец ШПС-3-А1 (рисунок 3.1) имеет плотную структуру, поры сферической формы. Их количество относительно объема образца невелико. Образец ШПС-3-А2 (рисунок 3.2) также обладает плотной структурой, поры имеют больший размер по сравнению с образцом ШПС-3-А1, однако их количество также недостаточное. Межпоровые перегородки плотные. Образец ШПС-З-АЗ (рисунок 3.3) имеет неоднородную пористость, распределение пор в материале неравномерно. Образцы ШПС-3-А4 и ШПС-3-А5 (рисунки 3.4, 3.5) обладают достаточно однородной структурой, поры закрытые и изолированные друг от друга, пористость равномерная. Образцы ШПС-3-А6 и ШПС-3-А7 (рисунки 3.6, 3.7) имеют крупные закрытые, а также сообщающиеся поры сферической формы, межпоровые перегородки тонкие и не способны нести конструкционные нагрузки. С увеличением количества антрацита размер пор и их количество возрастают, что должно обеспечить синтезируемому материалу высокие показатели теплоизоляционных свойств. Наибольший интерес по результатам микроскопических исследований представляют образцы ШПС-3-А4, ШПС-3-А5.

Исследования зависимости свойств синтезируемого стекла проводилось также на шихтах с добавками антрацита в количестве 1-7 % на составах шихт, приведенных в таблице 3.4. Анализ результата полученных данных (таблица 3.5) позволили установить следующее. Пористость образцов с увеличением добавки антрацита увеличивается более чем в 2 раза. Это показывает, что антрацит является эффективным порообразователем. Зависимость прочности стекла на сжатие от количества антрацита совершенно иная. Как видно из таблицы 3.4 с увеличением добавки антрацита происходит снижение значения прочности более чем в 1,5 раза. Таким образом, оптимальным составом шихты с учетом влияния антрацита на важнейшие свойства синтезируемого пористого стекла является состав ШПС-3-А5, обеспечивающий достаточно высокую пористость 37,7 % и плотность 466,8 кг/м . В связи с тем, что качество синтезируемого пористого стекла характеризуется теплоизоляционными свойствами, определяемые теплопроводностью, нами проведены исследования при комплексном содержании буры и антрацита на составах ШПС-3-А1, ШПС-3-А2, ШПС-З-АЗ, ШПС-3-А4, ШПС-3-А5. Для установления зависимости влияния плотности и пористости материала на его теплоизоляционные свойства, синтезированные образцы подверглись испытанию на теплопроводность.

Для измерения проводимых через образцы тепловых потоков использовался метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции [83]. Данный метод позволяет количественно оценить теплотехнические качества материалов ограждающих конструкций зданий и сооружений и установить реальные расходы тепла через наружные ограждающие конструкции.

В работе использовался измеритель плотности теплового потока и температуры ИТП-МГ4.03/5(1) «Поток», № 1210, соответствующий ТУ 7648-027-12585810-2008. Преобразователь теплового потока № 5191 с коэффициентом преобразования К=2в,9А Вт/(м х мВ), тип датчиков - диаметр 27 мм, режим -наблюдение. Для поддержания необходимых температурных и влажностных режимов во время проведения исследований использовалась климатическая камера СМ -60/75-250 ТВХ.

Испытаниям подвергались пять образцов шлакового пористого стекла с различным содержанием порообразователя антрацита, каждый из которых имеет пористую структуру. Испытания проводились в двух режимах: на «охлаждение» и «нагрев» до температур-30С +50С согласно требованиям ГОСТ 25380-82 «Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции». Толщина каждого образца составила 10 мм.

Физико-химические процессы формирования сцепления стекло- и стеклокристаллических компонентов

Для получения теплоизоляционного композита, состоящего из пористого стекла и ситаллового материала с требуемыми физико-техническими свойствами, необходимо осуществить правильный выбор связки и обеспечить приемлемую технологию соединения, включающую подготовку поверхностей материалов, способ нанесения связки и параметры выдержки, включающие давление и время.

Для производства композиционных строительных материалов используют различные виды связующих композиций (связок). Они делятся на две группы: органические и неорганические.

В первой группе распространены связки на основе водных дисперсий полимеров типа поливинилацетатной дисперсии ПВА, на основе акриловой эмульсии, а также их смесей. Набор прочности клеевого шва в такой связке происходит за счет удаления избыточной влаги из материала и образования относительно прочной клеевой основы. К недостаткам данного вида связок можно отнести невозможность точного прогнозирования набора проектной прочности клеевого соединения и использования для соединения плотных материалов, не способных к поглощению избыточной влаги. Они обладают низкой водо- и огнестойкостью. Также к органическим связкам относятся связки на основе эпоксидных смол. Они применяются для скрепления пористых строительных материалов, плотных твердых структур. При добавлении в состав тонкодисперсных минеральных наполнителей можно изменять реологические свойства связки в широких пределах. Существуют порошковые эпоксидные связующие композиции без использования летучих токсичных растворителей. Для их твердения применяют комплексы трехфтористого брома и пятихлористой сурьмы, обладающие высокой реакционной способностью при низких температурах. К недостаткам представленного вида связки можно отнести высокую стоимость материала, что существенно затрудняет ее повсеместное использование. Кроме того, связующие на основе эпоксидных смол имеют низкую теплостойкость и токсичны при приготовлении.

Ко второй группе также относятся связки на основе жидкого стекла. Они могут быть использованы для склеивания пено- и газобетонов, а также пенополистирол бетонов. Они быстро набирают прочность, отличаются стойкостью в эксплуатации, высокой теплостойкостью, нетоксичностью. Существенным недостатком является низкая плотность и прочность сцепления связки. Минеральная часть жидкого стекла содержит 60-70 % воды. Часть ее связывается в гидросиликаты, а часть адсорбируется. Большая часть остается в свободном состоянии и испаряется со временем, что вызывает усадку силикатных систем. Изделия испытывают внутренние напряжения, приводящие к появлению трещин. Использование связующих композиций на основе жидкого стекла требуют особых условий технологии применения. Кроме того, их стоимость относительно высокая. Минеральные связующие композиции включают в себя связки на основе портландцемента (ПІД). В связи с высокой дисперсностью портландцемента происходит увеличение в структуре поверхностей раздела фаз и большее влияние приобретают физико-химические процессы схватывания и твердения ПЦ [100, 101].

Как известно [102, 103], в состав портландцементов для регулирования сроков схватывания вводят двуводный гипс, который может играть роль модифицирующей добавки, обеспечивающей в композите повышение прочности сцепления компонентов.

При подборе вяжущего вещества и клея для связующей композиции необходимо учитывать тип конструкции, возможные нагрузки, контакт с агрессивными средами, температуру эксплуатации. Наиболее целесообразно применение в качестве связки ПЦ. Физико-химические процессы формирования сцепления стекло- и стеклокристаллических компонентов Для исследования в качестве связки нами был применен портландцемент марки М500 в виде раствора Ц : П. При этом, согласно ГОСТ 28013-98 «Растворы строительные. Общие технические условия» цементный раствор составляется при соотношении Ц : П = 1 : 3. С целью увеличения собственно цементной связки для повышения ее реакционной способности за счет повышенного количества алита ЗСаОБіОг нами было принято соотношение Ц : П = 1 : 1.

Для установления механизма в протекающем пространстве между компонентами композита цементная связка наносится тонким слоем на них и уже на этой стадии происходит сцепление связки из-за ее адгезии.

Адгезия повышается на ситалловом материале за счет его ребристости, приобретенной еще на стадии кристаллизации при заливке стекла в специальную форму. Пористое же стекло имеет шероховатую поверхность, что также повышает адгезию.

Главный физико-химический процесс формирования прочности сцепления композита при применении цементной связки заключается, по нашему мнению, в протекании химических реакций между кремнеземистыми материалами, пористым стеклом и ситаллом, и продуктами гидратации цемента, имеющих сильно основный характер, в частности продукт гидролиза 3CaOSi02(C3S) с выделением Са(ОН)2.

Согласно А.С. Брыкову [104], при взаимодействии портландцемента все его фазы проявляют гидратационную активность, по убыванию которой они располагаются в следующий ряд: СзА С4АБ Сз С28. Трехкальциевый силикат проявляет по отношению к воде активность, степень активности которого достигает около 70 % C3S за 20 суток. Реакция 3-C2S протекает медленнее: только около 30 % вступает в реакцию за 28 суток и 90 % через год.

Как отмечают многие исследователи в учебниках и монографиях [103, 104], химические превращения при взаимодействии цемента с водой, кратко заключается в следующем. В реакциях C3S и 3-C2S с водой образуются гидроксид кальция (СН) - портландитигидросиликаты кальция значительно аморфизированныеСз8(С28) + Н20 = C-S-Н-гель + Са(ОН)2, как продукт их гидролиза.

В дальнейшем силикатные составляющие переходят в конкретное кристаллическое состояние CaOSi02H20. Количество портландита Са(ОН)2 может достигать 20-25 % [104].

СзА при гидратации образует при обычной температуре СзАН6, переходящие в последующем в С4АН19. В присутствии двухфазного гипса (в количестве SO3 3,5 %) имеет место его взаимодействие с ним с образованием эттрингита (трехкальциевого гидросульфоалюмината кальция) 1 В технологии цемента принята сокращенная транскрипция минералов и соединений: СаО - С, Si02 - S, А1203 -A, Fe203 - F Таким образом, протекают физико-химические процессы гидратации и твердения основных клинкерных минералов ПЦ, которые необходимы нам для изложения научных основ химизма их взаимодействия с составляющими компонентами.

Впервые нам представляется он в следующем изложении. Отметим прежде всего наибольшую вероятность реакции между Са(ОН)2 - портландитом и SiC 2 , преимущественно составляющие блок пористого стекла и ситалловой плитки.

В результате этой реакции в контактном слое образуется гидросиликат, имеющий тонкую структуру. Второй фактор, который может существенно влиять на минералогический состав и структуру контактного слоя композита, наличие сульфатного иона SO3 " за счет гипса. Гипс может взаимодействовать, образуя эттрингит с СзА, обеспечивая регулирование сроков схватывания в цементе, а также образуя эттрингит в структуре контактного слоя. Образование эттрингита в контактном слое наиболее эффективно за счет его кристаллической структуры, образующейся в начальные сроки гидратации. Кроме того, имея игольчатую структуру [102] (рисунок 4.1) он обеспечивает формирование соответствующей структуры контактного слоя.

Похожие диссертации на Разработка теплоизоляционного стекло- и стеклокристаллического композита строительного назначения на основе золошлаковых отходов