автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Жаростойкий бетон с использованием местного сырья на силикат-натриевом композиционном вяжущем

РОСТОВСКАЯ-НА-ДОНУ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ; ОД СТРОИТЕЛЬСТВА

На правах рукописи

МАНТУРОВ Загир Абдулнасирович

УДК 666. 974. 2

ЖАРОСТОЙКИЙ БЕТОН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕСТНОГО СЫРЬЯ НА СИЛИКАТ-НАТРИЕВОМ КОМПОЗИЦИОННОМ ВЯЖУЩЕМ

(технология и свойства)

Специальность: 05.23.05 — Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону — 1995

Работа выполнена в Дагестанском политехническом институте

Научный руководитель — академик РИА, доктор технических

наук, профессор Б. Д. ТОТУРБИЕВ

Официальные оппоненты — доктор технических наук, (профессор

А. П. ЗУБЕХИН — кандидат технических наук, старший научный сотрудник А. В. ЧЕРНОВ

Ведущая организация — Промышленное объединение «Дагагро-

промстрой» г. Махачкала

Защита состоится 3 октября 1995 г- в часов на заседании

диссертационного совета Д.063.64.01 в Ростовской-на-Дону государственной академии строительства по адресу: г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162, ауд. 232.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Просим Вас принять участие в защите и направить отзыв по адресу: 344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162-РГАС

Автореферат разослан « » августа 1995 г. №.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Ю. А. ВЕСЕЛЕВ

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

А к т у а л ь пость. реконструкция и техническое перевооружение различных отраслей народного хозяйства (в Tai число предприятий промышленности строительных материалов) предусматривают возведение новых и ре конструкт» старых тепловых агрегатов, что в определенной степени базируется на росте выпу-ка и качественном совершенствовании огнеупорных материалов.

Одним из эффективных огнеупорных материалов, отвечагсзос возросши требованиям индустриализации, являются даро<-.ойгае бетоны, изделия и конструкции из них. которые находят в последние годы все больсее применение з различных отраслях народного хозяйства. Основные преимущества их перед традиционными итучиьаш огнеупораш» состоят в тсу. что бетонная технология, как правило, не требует таких энергоемких технолоппеосос переделов, как высскотеиперз-турпыД обдиг, дает возможность ыехавизировать производство работ н снизить их трудоемкость.

В настоящее г. 'мя жаростойкие бетоны па основе никого стекла яаяхн смрокое применение пра эксплуатадан не только в услозалл cuco:a:x тгютератур, по и в различных агрессивных средах. Эти бе-токи по сразн^чия с гпростой;а?и бетонгест па гвдрагшгческос зязу-сзгх долгогечны, экономичны и обдадапт гуч~"гл фязкко-иеязгическя-I г свойствами. Однако, ягростоЯхие бетоны на эдкси стекле содер-лдт Солькое количество кидкого стекла (от СОО го 500 кг на 1 и3 бетона),что сопряяено с достаточно гиссга! годоссдорсил км бетонкой снеси (300 и более кг) и необход^юстьв введения в посту значительного количества тонкакиотых добаг-ск-отвердителей я огнеупорных добавок (более 600 кг на 1 и° бетона). Крема этого, ckcjcj натрия (Na^O). являясь с иль га ш мазнем. ся;яает '1ер-ло:;еханстес;с!е свойства дгростойкого бетона. Все это делает технолопзз этих бетонов весьма энергоеькей.

Поиск путей, налравленных на снижение содержания оксидов щелочных металлов без существенного снижения прочностных показателей жаростойких бетонов, привело к разработке силикат-натриевых композиционных вяжущих, Использование этих вяжущих позволило снизить содержание силикат-глыбы в'жаростойком бетоне до Ж, а также исключить дорогостоящий процесс производства жидкого стекла.

Весьма актугчльными в этом плане являются исследования, направленные на разработку новых видов бесклинкерных жаростойких бетонов с высокими' термомеханическими свойствами с использованием местного природного и техногенного сырья. Производство этих Сетонов позволит сэкономить дорогостоящее и дефицитное сырье, снизить расход топливно-энергетических ресурсов и затраты труда.

Целью диссертационной работы является разработка ресурсосберегающей технологии и состава жарос-"•-йкого бетона с высокими термомеханическими свойствами на силикат-натриевом композиционном вяжущем с использованием местного природного и техногенного сырья Дагестана. '

Достижение поставленной цели и подтверждение принятой рабо- / чей гипотезы потребовало решения следующих частных задач:

- выявить возможность получения нового бесцементного карборунд- вамот-силикат- натриевого композиционного вяжущего и на его основе - жаростойкого Сетона с высокий термомеханическими свойствами:

- выявить основные закономерности протекания физико-химических процессов в композиционном вяжущем и жаростойком бетоне на его основе в период сушки, обжига и эксплуатации;

- теоретически обосновать и экспериментально подтвердить возможность пол. .¿ния на основе местных сланцевых глин относительно дешевого низкожленного шамотного заполнителя для жаростойкого ' ■'тона;

- выбрать сырьевые материалы для производства эффективного

- ь -

жаростойкого Сетона, не уступатщего по гвоим эксплуатационным характеристикам шамотным огнеупорам и подобрать рациональный состав бетонной смеси;

- исследовать основныр термоис-ханические, теплофизическне и другие сво».отва жаростойкого бетона, а также провести расчет допустимой скорости первого разогрева изделий из него с учетом распределения температур в нем при одностороннем нагреве;

- разработать технологию жаростойкого бетона на низколстенном шамотном заполнителе и карборунд-шамот силикат-натриевом композиционной вяжущем и выявить основные технологически параметры его производства;

- провести проверку результатов исследований в производственных условиях и оценить технико-экономическую эффективность применения разработанного жаростойкого бетона.

Научная новизна. На основе комплексного исследования разработана и обоснована ресурсосберегающая технология жаростойкого бетона с высокими термомеханическими свойствами с использованном ы< гного природного и техногенного сырья, в том числе:

- научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения карборунд-шамот-силикат-натриевого композиционного вяжущего на основе тонкомолотых карборунда, шамота и сили-гчт-глыбы;

- предложен научно" обоснованный состав силикат-н триевой композиции, обеспечиваххций получение жаростойкого бетона с высокими термомеханическими свойствами. Устаяовлены закономерности изменения прочностных свойств композиционного вядупего от водовя-жущего отнопения, дисперсности, содержания силикат-г-еяОы, температуры нагрева, способов приготовления, формован..л и рожшов тепловой обработки;

- с использованием кетодоз математического плалкрогаягя зкс-

- б - -

перимевта получены зависимости средней плотноеи, прочностей при сжатии после супки и в нагретой состоянии и£О0°С) гаростойкого бетона от гранулометрического состава. ■ воделвердого отношения и содержания вяжущего. Выявлено влизние технологических параметров (способов приготовления, формования и реякюв тепловой обработки) на основные свойства жаростойкого бетона;

- в интерваге текзератур от 33 до 1450°С изучены основные закономерности протекания Фязш>химических процессов, происходящее в енлтеат-натриевой кшпозиц/онноы вяхудем и жаростойкой Сетоне на его основе е период супки, обхига и эксплуатация; определен качественный состав новообразования при различных температурах нагрева;

- выявлены закономерности изменения терхшеханических и теп-лофизичеекпх характеристик жаростойкого бетона после сускн и об-юта при 1350°С от тешературьг нагрева.

Научно-техническая новизна полученных результатов подтверждена ахторекга свидетельством (А. с. Ш71Б763).

Практическая ценность работы заключается в разработка состава ы технологии жаростойкого бетона с высокими терушехашгческша свойствами на основе карборунд- наыот-силикат- натриевого композиционного вякуаего," не уступающего по сво-ги Фкзнко-технические свойствам Еамо^нш огнеупорам и яаростойким Сетонаа на памэтноы заполнителе и гщдкоа сте! э.

Получено карборунд-пзыо?-силикат-натриевое композиционное вязг/цее для жаростойкого Сетона, твердищее в процессе суики при 180...200°С с образованием пскуственного камня прочностьо после сушки около 30...32 МПа н огнеупорностью 1680°С;

Разработан -остаз нового жаростойкого бетона на осново эффективного иизкогяенного (80Э°С) шиотного заполнителя из местных сланц -ш глин н карборунд-ламот-силикат-натриевой композиции, характс-ргаусцийсл срсдней клотаостьп 1350...2050 кг/и3, юитаяюй

прочностью около 20 Ша и теруостсг-.остьв 40...50 теплосмен (1300°С - вода).

На основе данных терч~чеханкческих, теплофизиче^ких свойств !• результатов распределения теипературинх полей при одностороннем нагреве, определены допустимые значения скоростей первого разогрева жаростойкого бетона в реальных условиях эксплуатации.

Применение изделий из разработанного даростоик го бетона по 1редлагаемсй технологии позволит существенно снизить и;; себестоимость за счет эффективного использования местной скрьезоЗ базы.

Предложенная технология приготовления ?-арос. йкого бетона юзволяет также осуществлять централизованное производство сухих 5етонкы.ч смесей с последующим получением из них изделий непосредственно на месте применения.

По своим технико-экономическим показателям разработанный та-юстойкий бетон превосходит аналогичные жаростойкие бетоны на шдком стекле, тем более обжиговые огнеупоры.

Внедрение результатов работы. Производственное опробование технологии разработанного жаростойкого 1етоиа на карборунд-вглот-силикат- натриевой композиционно;-« ' вяжущи проведено на Государственной малом предприятии "Стройпрог-¡еес-2000" ссг "Дагводстрой". где осуществлен выпуск опытной парки жаростойких бетонных блоков для врадзкцихся печей обжига ¡се- . .(мзита.

Опытно-пропиленное опробование результатов исследования роведено на Махачкалинском керамзитовом эаг.оде при футеровке ксперкмситального участка врахтеейся печи сбкига керамзита из лтюстойких бетонных блоков взамен птучных огнеупоров, которыми оследнкй был футеровал ралее. При это« выявлена висоиа:: ~:?сплуа-ационная стойкость изделий из разработанного жаростойкого бетона.

йсономическая целесообразность производства н пртаенегш из-ели:) из разработанного, г^ростойкого бетона подтверждена рдсче.а-

ми. По ценам января 1994 года расчетный годовой экономический эффект от футеровки вращающейся печи изделиями из разработанного жаростойкого бетона взамен штучных огнеупоров составил 11,3 млн.р.

Результат" диссертационной работы используются в Дагестанском политехническом институте в учебном процессе (в лекционном курсе и лабораторном практикуме) при преподавании дисциплины "Строительные материалы и изделия" ь разделе "Жаростойкие бетоны" для специальности 2903-"Промышленное и гражданское строительство".

На защиту выносятся:

- теоретическое и экспериментальное обоснование возможности получения карборунд-шамот-силикат-натриевого композиционного вяжущего и жаростойкого бетона на его основе;

- основные закономерности протекания физико-химических процессов в композиционном вяжущем и жаростойком бетоне на его оско-г в период сушки, обжига и эксплуатации;

- зависимости термомехакических, теплофизшеских и других свойств жаростойкого бетона от его состава, технологических параметров изготовления и температуры нагрева; расчет допустимых скоростей первого разогрева жаростойкого бетона;

- результаты опытно-промышленного опробования предложенной технологии жаростойкого бетона на карборунд-шамот-силикат-натриевом композиционном вЯлуау'Ы и ее тех,.ико-экономическая целесообразность .

Апробация и публикаций работы. Основное содержание работы было доложено на:

- координационном совещании "Бесцемонтпыо жаростойкие бетоны на основе природного и техногенного сырья" (г.Махачкала,1988 г.);

- научной конференции Института геологик Дагестанского филиала Академии наук СССР (г.Махачкала.1990 г.);

выездной сессии Акад(...,ии естественных наук РЬ (г. Махачкала. 1994 г.);

- научно-технических конференциях Дагестанского политехнического института (1У88-1УУ4 гг.).

Основные результаты диссертационной р-тйоты отражены в 5 научных трудах и авторском свидетельстве (A.c. №1715763).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих гыводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 138 страницах чазинопасного текста, включакщего 35 рисунков и 19 таблиц.

СОДЕРаЛНИК работы

Лналмз созреуеннсй теории и практики получения ааростойких бетонов показывает, что весьма актуальными являются исследования/ направленные на получение новых видов жаростойких Сетонов с использованием силикат-натриевых композиционных вяжущих, которые позволяют значительно снизить количество щелочного компонента и, как следствие, повысить огнеупорность и другие термомеханические свойства.

Возникновение клеяпих новообразований в таких бетонах происходит из сильно пересыщенной д:<лкон Фазы, в результате чего з местах контактов создается тонкие высокопрочные пленки, обоспечп-вглпие получение достаточно высокой прочности материала. Хзрак-г рная особенность такой структуры-локальность контактных связей.

В Республике Дагестан относительно хорошо развита пр-чьшен-ность с использованием тепловых агрегатов, трг'буг^х 4утероику нз огнеупорных материалов. В настоящее время огнеупорные изделия в Дагестане не производятся, что вызвало необходимость тгшспсрти-powui г.х из других регионов. Риестэ с тем, имеющиеся здесь «есг-ные природные и техногенные сырьевые ресурсы пополню? грггпнзо-ГЛТЬ ПРОКЗРОЛСТРО СС?ООЯИГОВ!« хлрэстсРких бетсноя нз снликат-нзтркевом композиционном вяхуцем (СНКВ) по зиоргосберегот;е>. л

- 10 -.

экологически чистой технологии.

Предлагаемое силикат-натриевое композиционное вяжущее получают путем замены традиционного высоковязкого затворителя (жидкого стекла) то:"-одиспергирсванной силикат-глыбой (местного техногенного сырья) и водой, которое позволяет резко сократить расход щелочного компонента. .Для получения необходимой удобоукладывае-мости бетонной смеси расход жидкого стекла, как известно, должен быть увеличен примерно до 500 кг/м3. Применение композиционного • вяжущего с использованием ннзгаж кого затворителя - воды, расход которого практически не связан с увеличением щелочного компонента. позволяет минимизировать содержание плавня (силикат-г. лбы) и. тем самым, повысить рабоч j температуру жаростойкого бетона.

Сырьевые материалы. Исследование возмсж-ности использования местного природного глинистого сырья Дагестана для получения заполнителя жаростойкого бетона, проведенное автором, показывает., что наиболее эффективным сырьем для этой цели служат местные сланцевые глины. Использование последних позволяет получить * относительно дешевый дегидратированный (800°С) заполнитель жаростойкого бетона.

Химический состав заполнителя] X по массе: AI2O3 - 27,2; S102 - 65.4; TlOß. - 0,89; Fec03 - 2,52; СаО - 0,28; MgO - 0.24; примеси - 2,41. По содержанию о/.с.дов А1»0з и SiOa заполнитель код»о отнести к полукислш. В основе минераг мой части исходные глины содержат каолинит. Низкожхенкый заполнитель характеризуй ;я огнеупорность«! 1?20°С и средней плотностью в куска 1,9-2,0 г/си3.

В качества исходных тонкомолотих компонентов вяжущего использовались карборунд (карбид кромния) марки 54С Лу. кого абразивного завода ?нинградская область) плотностью 3,2 г/см3, который имел следующий химический состав, 7. по массе: SIC - 96,2; SIcb 0,4; (Al+Fe) - 1.05; 30 - 0,6; Ссв - 0,1: . S10- - 0,04, а также шамот, полученный из низкожкенного шамотного заполнителя

- 11 -

путем его обжига при 1350°С и силикат-г ^ба.

Основным цементирующим компонентом вяжущего являлась силикат-глыба стекольного завода "Дагестанские огни", которая имела следующий химический состав, 7.: БЮо - 72,0; N3^0 - "6,5; А1;>0з -0.2; ГегОэ - 0,04; СаО - 0.1: МеО - 0,07; п.п.п. - 1,09; с силикатным модулем 2.7.. .3,0.

На основе рентгенофазового и дифференциати.----- термического анализов выявлен качественный состав новообразовании при различных температурах нагрева исходных сырьевых материалов и обоснована возможность получения на их основе жаростойкого Зетона с высокими терыомеханическими свойствами согласно принятой рабочей гипотезы.

Методика исследований. Исследование свойств композиционного вяжущего, заполнителя и жаростойкого бетона на их основе проводилось в соответствии с действующ™« ГОСТами. В отдельных случаях - использовалась специальная методика. Для получения достоверных данных число опытов при проведении экспериментов регламе. тировалось соответствующими ГОСТами, а при отсутствии данных о необходимом числе опытов определялось с использованием формул вариационной статистики.

Проектирование состава жаростойкого Сетона потребовало изучения термомеханкческих, физико-химических, теплофизическия и ;лгих свойств в зависимости от состава и технологических факторов. Реиекие такой задачи осуществлено с применением мате- этических методов планирования эксперимента и построением зксперыен-тально-статистическнх моделей с использованием ЭВМ.

Композиционное вяжущее. Теоретически и экспериментально обоснована возможность получения карборунд-аа-мот-силикат-натриевого композиционного вяжущего, затвсрение вяжущего водой и процесс тепловой обработки при 90...95°С сопровождается диссоциацией растворенной части силикат-глыбы с образовав ,-м

кремниевой кислоты и щелочи, которая вступая во взаимодействие с тонкодисперскьы карборундом образует высокомодудьнсе стекло. Известно, что увеличение модуля силикат-глыбы с 2,6 до 3,3 повышает огнеупорность композиционного вяжущего около 200°С при незначительном уменьшении прочности. С одной стороны кремниевая кислота, образованная в результате растворения силикат-глыбы, склонна к гелеобразованко, с другой - выделившаяся при диссоциации обводненного силиката натрия щелочь, взаимодействуя с карборундом,образует дополнительное количество ;иликат-натрия. При обезвоживании композиции в процессе нагревания до ÍE'O... 200° С образуются пленки из внсокомодульного стекла.

При рабочих температурах (более 1000°С) происходит окисление карборунда (в диффузионной области) с образованием дополнительного количества кремнезема, а такке кристаллизация муллита из нпз-к^жженного шамотного заполнителя и кристобалита, которые в совокупности способствуют дальнейшему упрочнению контактов между зернами вяжущего и бетона.

Для выявления рационального соотношения компонентов вяжущего ■ было проведено двухфакторное квадратичное планирование эксперимента. В качестве независимых факторов были приняты: Xi - отношение массы карборунда к массе шамота в трехксмпонентноы внхукем (КУШ); X¿ - содержание силикат-глиб.. в композиционном вяжуцом (X по массе). Критериями оптимизации являлись: У - прочность на сжатие после сушки, МЛа; У2- то же, в нагретом состоянии при 1200 J, •Ш. На основе экспериментальных данных получены следующие ураь-нения регрессии, yj-.28.46 + 6,13Xi + 6,27Хз + 2,3XiX2 - 3,l£Xi2: 'Уг- 4.39 - 0,05X2 - 2,86Xi2. С помощью этих уравнен. . регрессии построены графи- окие зависимости прочностей после сурки и в нагретом состоянии от содержания силикат-глыбы при различных соотношения" К/Ш. В результате анг 1за этих зависимости установлен наиболее рациональный состав композиционного вяжущего: смесь карбо-

рунда и шамота (1:1) - 85, силикат-глЗ"5н - 15 (X по массе). При этом прочность композиционного вяжуцего после суш:;? равна 30...32 МПа, а в нагретом состояли" при 1200°С - около А МПа.

Для данной композиции проведены исследования растворимости силигат-гл*. 'Ч, я такт.» кяеягеД спосоСпости вящего. результаты которых подтверждают возмо.таость совместной работы карборунда, иамота и силикат-глыби в качестве композиционного г~ясутг,его и проявления при этом вяжущих свойств для образования достаточно прочной структуры после тепловой обработки.

Как известно, па свойства силикат-натриевых ¡.С'Мпозшдий оказывает влияние множество технологических факторов, главным из которых являются: количество БСН в гезмпозиции и его кремнеземистый модуль; степень дисперсности и равномерность распределения частиц; режим тепловой обработки и формования.* Поэтому нами были выявлены рациональные пределы и параметры этих технологических факторов. При этом установлено, что равномерное распределение силикат-глыбы с наибольшим эффектом достигается при совместном сухом помоле компонентов вяжущего. Из различных режимов формования и тепловой обработки, как наибг\ее рациональные были выбраны реяиы виброформования с пригрузом(30015 МПа с продолжительностью 60 с, частотой вибрации 50 Гц. амплитудой колебаний 2 мм. а также рехим тепловой обработки: подъем температуры до Ш°С- 1 ч; выдержка при 1 2.5 ч; подъем температуры до 200°п: выдержка при 1Р5+5°С.

Получены кривые зависимости прочности композиционно" о вяжущего от удельной поверхности, водовяжущего отноиения и содержания силикат-глыбы (рис.1). Анализ этих кривых выявил рациональные области изменения исследуемых факторов: удельная поверхность -2900... 3100 сиг/г; водовяжуцее отношение - 0,19... 0,21. Содержание силикат-глыбы в композиционном вялущем на основе результатов термомеханических испытаний принято 15 7. по «эссе.

Результаты ронтгенофазового анализа вяжущего па усталого

I-1_I-и-Л- I I <

$ 110 15 20 В 30 С,Я

Рис.1. Зависимости прочности композиционного вяжущего после суп^и от тонкости помола (1), водовялущего отношения (2) и содер- • жания силикат-глыбы (3)

ДРОН-2 и дилатометрические исследования, проведенные на дилатометре ДКС-ЭОО конструкции ВНИИФТРИ хорошо согласуются с принятой оабочей гипотезой. В частности, с модя£икациониши превращенишии кремнезема, кристаллизацией муллита и химическими процессами, связанными с взаимодействием карборунда и силикат-глыбы.

'.аростойкий бетон. С пошдыи методов магматического планирования эксперимента изучено совместное воздейс-

твие на свойства жаростойкого Сетона сыэсевых факторов VI (1 • 1, 2. 3) и независимого фактора X (В/Т). В качестве смесевых факторов принятыг VI- вяжущее регионального состава (85:15); Уг - низ-кожженкый шамотный заполнитель фракции 0,63...1,25мм; Уз - то же, фракида 2,5. ..5.0 т.

Критериями оптимизации являлись: У1 - прочность на сжатие жаростойкого Сетона после.сушки, МПа; Уг - то же, в чагретом состоянии при 1200°С. МПа; Уз - средняя плотность бетона, г/см3 .

Нами исследовалась не вся область треугольного симплекса, а лишь ее локальный участок (рис.2., а) в виде треугольника с зер-шинамя 21(0,1:0.3:0.6)..22(0,1:0.6:0.3) и 2з(0.3;0.35;0.35), выбранный на основе предварительных экспериментов. Для применения метода планирования Шеффе был произведен переход к новой., системе псевдокоординат 1\. Ъг и 2з, относительно которых был выбран план эксперимента (рис.2., б). В соответствии с планом эксперимента в изучаемой области доставлены опыты и проведен рэсч»г оценок коэффициентов данной модели на ЭВМ методом наименьших квадратов со программам,составленным автором на алгоритмическом языке 40РТРАН.

Уравнения, полученные'в координатах псевдокомпопештоа (гО неудобны для оперативных практических расчетов. Поэтому с использованием ЭЕЫ был проведен переход к исходной системе координат (УО на основе формул перевода координат из одной афинной системы в другут. На основе этих расчетов были построены графики зависимости средне? плотности, прочностей после сушки и в нагретом состоянии при 12£Ю°С от состава смеси при различных значениях В/Т.

Иэ анализа этих графических зависимостей (рис.3.). построенных при Х-0 (В/Т-0,1). был получен рациональный состав жаростойкого бетона: Уз- 0,38. . Уг- 0,яв...0,40; \ - 0,19. ..0,21. Оптимальное значение воде« эрдого отношения (В/Т - 0.И...12) -ло получено г. основе уравнений регрессия с постановкой вместо V * С1-1,2,3) значений, соответствующих рациональному сос*чзу бетгаа. Еа-

Рис.2. Локальный участок (а) и план эксперимента (О)

гюстойкий бетон выбранного состава при В/Т- 0.11...0.12 имел следующие значения оптимизирующих параметров: У* - 18,8...21,6,МПа; У2--5,е...6.2 та: ъ- 1.05...2.05 г/см3.

На основе сравнительных испытаний при различных технологических параметрах приготовления,формования и сушки жаростойкого бетона выявлены следующие параметры этих технологических переделов:

- загрузка и переыевивание мелкой фракции заполнителя и вяжущего в лопастном смесителе в течение 2...3 мин, загрузка остальной чзсти заполнителя и перемешивание 3...4 мин и, наконец. з?~зорекие ведой (В/Т-0.11...0,12) и перемешивание 5...6 мин.

- виброфорыоаание с пригрузои 00015 Ша частотой ; Грации 60

a)

г.сслэ сушки (a), в нагретом состоянии при ¡2.00 °С (С) и средней плотности (в) от ссстаза снеси при х-0 или В/Т-0.1

Гц, амплитудой колебаний ^,3...0,6 мм и продолжительностью Еибра-цки 90 сек;

- реж * тепловой обработки гйдя изделий толщиной до 0,2 и): подъем температуры до 90,..95°С с иэотерыэтесган вчдсржкон п те-

ченке 2,б...3,0 ч., затем подъем температуры до 180...200°С с последующей выдержкой - 3,5...4,0 ч.

Для исследования физико-химических процессов, происходящих в жаростойком бетоне при высоких температурах проведен дифференци- ' алъно-термический и рентгенофазовый анализы, результаты которых подтверждают принятую рабочую гипотезу.

В широком интервале температур от 20 до 1450°С исследованы терыомехаяические, теплофизические и другие свойства, результаты которых приведены в виде графических зависимостей от температуры и согласуются с принятой рабочей гипотезой.

На основе полученных данных терыомеханических и теплофизи-ческих исследований, а также распределения температурных полей при одностороннем нагреве по формуле В.В. Жукова определены допустимые скорости первого разогрева жаростойкого бетона.

Предложенный рациональный состав и т(...нология. изготовления жаростойкого бетона обеспечили показатели свойств, ' приведенные в таблице 1.

Ресурсосберегающая технология жаростойкого бетона прошла опытно-промышленную проверку на Государственном малом предприятии "Стройпрогресс-2000" ССО "Дагводстрой", где осуществлен выпуск опытной партии изделий.

Изделия из жаростойкого бетона прошли промышленную проверку ва Махачкалинском керамзитовом заводе при футеровке эксперимен-т?иного участка вращдоаейся печи обжига керамзита. При этом выявлена высокая эксплуатационная стойкость изделий из жаростойкого бетона.

Расчетный годовой экономический эффект (цены по состоянии на ' январь 1994 г.) от опытно-промышленного внедрения изделий иа жаростойкого бетона по сравнения со штучными огнеупорами, которыми те -овой агрегат был футерован ранее, составил 11,3 млн.руб.

Таблица 1.

Основные показатели свойств жаростойкого бетона

Свойства жаростойкого о«.-тона Единица измерения Показатели

1. Средняя плотность после сузки г/см3 1,95 2,05

2. Максимальная температура примене- °С 1-400

ния при одностороннем нагреве

3. Прочность при сжатии:

после сушки мпа 19,8-21,5

после обжига при 1350 °С МПа 27,8-30.6

в нагретом состоянии при i!>00 °С МПа 5,8-5,2

4. Термостойкость (1300 °С - вода) количество 40...50

(8С0 °С - вода) теплосмен более 50

5. Линейная усадка после обжига до X 0,4

максимальной температуры применения

6. Огнеупорность °с 16С0

rt ! . Теплопроводность при 1200 °С Вт/(.!-!• К) 1,00-1.05

Я. Температурный коэффициент линей- 10-О OQ-1 4,5-5.5

ного расширения

У. Температура начала деформации °С 1330

под нагрузкой 0,2 МПа *

ОКЗКь ВЬБОДЫ

1. В результате 1сомп.*дксных научных исследований разработана ресурсосберегающая технология жаростойкого бетона с высокими тер-мсмеханическими свойствен с использованием местного природного и

т". 'ит ей и ого сырья.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями под . -т. л.-ва рабочая гипотеза, принятая на,.ш для достижения постав-••••.*•:; цэли. Установлено, что формирование структуры жаростойкого г о.'п с виссгами термомеханкческими свойствами кояет быть осу.... . ;еко за счет образования прочных контактов между зернами • •• i > -ейгор вяжущего к бетона в результате взаимодействия кдр'ю-...•:• - глдочыв. образующейся при растворении силикат-глыбы, а • ¿ю окилйеикя в процессе первого разогрева к эксплуатации. . !¡[к-длак«: научно обоснованный состав силикат-натриевой . .!-п. 5; по маосе: смесь карборунда и шамота (1:1) - 85, си- 15, обепечивахшй получение жаростойкого бетона с ' .ерио;.:еханическг.ми свойствами. . • .-.юзие-ны рациональные факторы, влияющие на свойства ком-;:!ого вякущего: водовякудее отноше. - О.Ю.. .0,22; тон. . | - 2500...3100 сьГ/г; режим тепловой обработки: наг-:.;\>.. .05°С с изотермической выдержкой 2,Ь.. .3.0 ч., необ-лля интенсивного растворения силикат-глыоы и образования 1 вяжущего ксагуляционных контактов; нагрев до 130 . . V с изотермической выдержкой 3.0...4.0 ч с целью обезвожи-, уплотнения л частичной кристаллизации коагуляционных кон. ". и:.

4. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена ; .■.¿¡¿•ость получении на основе нестных сланцевых глин отноои-.сдьнэ »евех-эго депарзткровзяного валютного заполнителя для жаростойкого Сетона.

5. Процесс структурообразоваикя жаростойкого бетона на композиционном вяжущем происходит в два периода: ниакотемлрриатурный, протекала™ при судке в интервале от 20 до 200°С и внсокотемп"ра-ту--чый - I процессе первого разогрева к эксплуатации.

Яизкотемпг-рчЧтур.«й период твердения ьключает в себя: гидро-

- 2,1 -

лиз силиката натрия б воде, поликонденсацил кремниевой кислот;¡ образование кремнегеля. взаимодействие карборунда с мелочи--, обезвоживание и частичная ^исталлизаиия геля. Вжокотемператур-

I

ный период формирования структуры связан с упрочнением контакте;; между зернами компонентов вяхус&го и Сетона за счет кристаллизации муллита, кристсбалита и образования кремнезема при окислении карборунда.

6. Мл-тодпми математического планирования зкеперимглта выявлен рациональный состав глростойксго бетона и гранулометрия заполнителя: низкожжкшый едмотный заполнитель- 80, композиционное вяжуп,?^ - 20 (г, по маеее). Регочендуемый грансссгав, X по массе: 5,0.. .2,5 w - Л... 13; 1,25. ..0.63 им - 36. ..40 и ме.чее 0,14 мм - 10...21. Жаростойкий бетон данного состава mí зет отпускную прочность около 20 КЛа и прочность при рабочей температуре- около 6,0 МПа.

7. Выбран способ пркготс-влеш'я бетонной смес;.. перемс-гизакие

в лопастном смесителе мелкой Фракции заполнителя и кемпозтшонко-го вяжупего в течение 2-;? мин. ; загрузка остааьннх компонентов и прргмгаиванир 3-4 мин. ; подача водч затг-ореипл (В/7=ь,11. ..0,12) ч 5-6 кчнутнос» пер-'»4сгаранке. Такс Л перядс:; приготовления бетонной смеси оОоспечииает на;,«"алее рг.влочерисн-» распределение здяуда-

го в ирм.

Ус-чнсчш-н <• и р-\тл'м форчования изделий - виорофори'ова-ние с пригрузом0,0015 filia со следуппзши параметрами: частота вибрация - ГО Гц; амплитуда колебзккй - 0.3.. .0,5 мм; продолзотголь-HCCTi. riivipannii - 00 с.

Определен рсттеи тепловой обработки (сутки) г лодге-м темпс-ро-туры до 'Х)...95 °С г пос.-.сД\"«.г..'>й пготеркической акдархкой а тече-ии» 2,5.. .3,0 затем псьем тмли-ратуры до 180... 2С0Г'С с ::а ovrspft гид -.жкой - 3.5.. .4.0 ч.

в. С гемог.ьп конкретной научной зависнности на оенпзэ ~"хе.-

коаерностей изменения термомеханических, дилатометрических'и теп-лсфизических характеристик ударостойкого бетона от температу, j нагрева, результаты которых хорошо согласуются с принятой рабочей гилотезой, а тага;е распределения температурных полей при одностороннем нагреве определены допустимые скорости первого разогрева жаростойкого бетона в эксплуатационных условиях.

9. Предложенная ресурсосберегатаая технология изготовления каростойкого бетона реализована ка существующем оборудовании Государственного малого предприятия "Стройпрогресс-2000" ССО "Даг-водстрой", что обеспечивает ьозмо.7Лость внедрения производства каростойкого Сетона непосредственно на предприятиях-потребителях. Возможно такхе централизованное производство сухих бетонных смесей с последуткдж получением иь них изделий непосредственно на месте применения.

10. Разработанный жаростойкий бетон п^ощел ohvjtho-промышленную проверку на Махачкалинском керамзитовом заводе при футеровке экспериментального участка вращзхщейся печи обхига керамзита. Расчетный годовой экономический эффект (цены по состоянию на январь 1994 г.) от опытно-промышленного внедрения издрлий из жаростойкого бетона по сравнении со итучными огнеупорами, которыми

эпловой агрегат был футерован ранее, составил 11,3 млн.руб.

Основное содержание диссертации опубликовано в следуто« [ 'отах:

1. Тотурбиес Б,Д., Маятуров З.А. Оптимизация граксостава кп . росто^кого Ск-тояа на безводном силикате натрия. В кн.: Геология твердых полезных ископаемых Дагестана/ Тр. ИГ Дат. ФАН Ш'Р. 1990, вып.42.- С!. 139-146.

2. A.c. 1715763 СССР, ККМ5 С 04 В 28/26,14/18. Сырьевая а :ь для изготовления теплоизоляционных изделий/ Б.Д. Тотуроиев. З.А. Ыактурсз и др. (СССР) // Открытия. Изобретения.- 1992.- N 8.

3. Тстурбиев Б.Д., Малтуров З.А. Полукислый шамотный дзрсс-тойкий оетсн с использованием местного сырья / Информационный листок N 38-94.Махачкала.- 1994.

4. Тотур'иеэ Г..Л.. ".ачтурс* з.А. и др. Местные строительные материалы, получаемые по ресурсе«. ..■ерегакдим экологически чистам и наукоемким технологиям. В сб.: 'фундаментальные я прикладные вопросу естественник наук/ Материалы выездной сессии Академии естественны* наук.- Махачкала, 1994.- С.12-16.

5. Тстурбиев Б.Л.. Ыантуров З.Л. я др. Влияние струшурти и фазовых превращений на термомеханические свойства с-есцгчектного аароетойкого Сетона на карборуяд-силнкат-натри»адм псмпогяшочисм вятг/еы / Актуальные проблемы строительства,- Махачкала, 1905.-С.31-39.

1одпнсаьо в печать 27.Сб.95 г. Формат 60*84*/16 Печать офсетная Игем 1,0 п.л. Тирал 100 экз. За хаз Г£03

'ипографил министерства здравоохранения Республик;? Дагестан, 'ссснп. г.г хачкаяа, ул. Чернь^евского, 10.