автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Жаростойкий пористый заполнитель на основе силикатнатриевой композиции

На правах рукописи

ЖИГУЛИНА АННА ЮРЬЕВНА

Жаростойкий пористый заполнитель на основе силикатнатриевой композиции

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара-2004

Работа выполнена в Самарском государственном архитектурно-строительном университете на кафедре «Производство строительных материалов изделий и конструкций»

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Мизюряев Сергей Александрович доктор технических наук, профессор Недосеко Игорь Вадимович

Официальные оппоненты

кандидат технических наук Вайнгартен Генрих Иосифович

Ведущая организация -

НПО «Строительная керамика», г. Казань

Защита диссертации состоится 29 октября 2004 года в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.213.01 в Самарском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 194, ауд. 0407.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан « сентября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

гооз- ч

{и ¿9

$9/{38

Актуальность работы:

В «Концепции развития приоритетных направлений промышленности строительных материалов и стройиндустрии на 2001 -2005 годы» к таким направлениям в структурной перестройке отрасли отнесено производство современных конкурентоспособных эффективных материалов, изделий и конструкций. Основными целями развития промышленности строительных материалов названы снижение ресурсоемкости, энергетических и трудовых затрат в их производстве.

При этом отмечена особенность отрасли, состоящая в том, что она может стать одним из механизмов в решении ряда экологических проблем за счет использования отходов производства других отраслей экономики. В перспективе поставлена задача увеличения в 2,5...3 раза объема использования вторичных ресурсов.

Важность поставленных задач объясняется вновь начавшимся в конце 90-х годов поворотом рыночного спроса к отечественной высококачественной продукции, что придает особую актуальность вопросам разработки и внедрения в производство новых эффективных материалов.

Одним из важнейших направлений развития промышленности стройматериалов является производство огнеупорных материалов. От правильного выбора огнеупоров при проектировании, строительстве и ремонте специальных сооружений, связанных с использованием высоких температур, зависит нормальная работа агрегатов, срок их службы и другие показатели. Выбор огнеупоров определяется условиями службы и показателями качества используемых материалов.

Жаростойкие бетоны имеют широкие перспективы применения и возможности развития. Их использование вместо штучных изделий создает условия для механизации процесса выполнения футеровок, снижая таким образом стоимость монтажных работ. При выполнении монолитных футеровок удается избежать ослабления системы кладочными швами и затруднений в выполнении сложных по конфигурации конструкций.

История создания бетонов, стойких в условиях высоких температур, уходит корнями в начало прошлого столетия. Современные исследования показали, что на основе распространенных материалов могут быть получены жаростойкие бетоны с температурой применения до 1800 °С, имеющие различные физико-механические свойства. Большой вклад в теорию и практику создания жаростойких бетонов внесли отечественные ученые Ю.М. Баженов, К.Д. Некрасов, М.Т. Масленникова, А.П. Тарасова, Ю.П. Горлов и др.

Требуемые свойства жаростойких бетонов обеспечиваются видом исходных ' материалов, в том числе в большой степени свойствами заполнителя.

Используемые в настоящее время искусственные и естественные заполнители для бетонов имеют недостаточную огнеупорность. Выпуск специальных высокоогнеупорных заполнителей практически отсутствует, а из существующих немногие можно назвать удачными: одни - по причине сложной технологии производства, другие - из-за дефицитности сырья и высокой стоимости, третьи - в силу ограниченных технических и эксплуатационных характеристик.

В то же время многие промышленные отходы вследствие своих свойств и, в частности, высокой огнеупорности могут быть использованы в качестве сырья для производства жаростойких заполнителей. Среди их можно выделить, в частности, ИМ 2201 - отход нефтехимического производства, огнеупорность которого составляет 2000 °С. Только в Самарской области за год образуется около 10 тысяч тонн этого продукта, а накопленные в отвалах ресурсы намного больше. Использование этого отхода позволит получить не только экономический, но и экологический эффект от вовлечения в

производство вторичных сырьевых ресурсов.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

- БИБЛИОТЕКА С Петер

на юо

Анализ литературных источников подтвердил, что наиболее значительной по трудовым и энергетическим затратам является операция обжига огнеупорных изделий. В связи с этим особую актуальность приобретает создание технологий низкотемпературного обжига заполнителя.

Поэтому практический интерес представляет разработка состава и технологи производства эффективного пористого материала из недефицитных компонентов в т.ч. отходов промышленности, пригодного для использования в качестве заполнителя для легких жаростойких бетонов, изучение его свойств и определение области применения.

Цели работы:

Разработка состава и технологии производства эффективного жаростойкого заполнителя плотностью около 300 кг/м3 с температурой применения 1000... 1400 °С с использованием способности низкотемпературного вспучивания силикатнатриевых композиций и применением отходов промышленности в качестве огнеупорного наполнителя.

Задачи исследования:

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

1. Изучение процессов вспучивания силикатнатриевых композиций.

2. Разработка методов модифицирования силикатнатриевой композиции с целью получения заполнителя шарообразной формы и минимальной плотности.

3. Определение оптимальных режимов вспучивания силикатнатриевых композиций с целью получения поризованного материала низкой плотности.

4. Определение оптимальных режимов термообработки модифицированных силикатнатриевых композиций с добавлением огнеупорных глиноземистых наполнителей.

5. Определение физико-термических характеристик разработанного заполнителя.

6. Подбор составов легких жаростойких бетонов на основе разработанного заполнителя и определение их физико-термических свойств и оптимальной области использования.

7. Испытание бетонов на основе разработанного заполнителя в производственных условиях.

На защиту выносятся:

результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов, происходящих в модифицированных силикатнатриевых композициях при воздействии температур порядка 300 °С;

- оптимальные составы нового огнеупорного заполнителя для жаростойких бетонов и энергосберегающие технологии его производства;

результаты лабораторных и опытно-промышленных испытаний жаростойких бетонов на основе разработанного заполнителя.

Научная новизна обусловлена тем, что для создания пористых заполнителей жаростойких бетонов предлагается новая композиция на основе жидкого стекла.

Установлено, что коагуляция жидкостекольных масс способствует получению изделий шарообразной формы.

- Изучено влияние на вязко-упруго-пластичные свойства жидкостекольной массы коагулирующихдобавок и определена наиболее эффективная с точки зрения получения формуемых гранул - хлорид натрия.

- Теоретически обосновано и экспериментально доказано влияние плотности жидкого стекла на степень его вспучивания.

- Исследованы процессы низкотемперапурного вспучивания модифицированных силикатнатриевых композиций.

- Изучены процессы, происходящие во время термообработки в модифицированных композициях с введенным огнеупорным наполнителем.

Научная новизна работы подтверждается получением патента на изобретение «Композиция для производства пористого заполнителя» (№ 2211196 по заявке № 2000127623 от 02.11.2000).

Практическая значимостьработы:

- разработан новый недефицитный состав для производства жаростойкого заполнителя на основе жидкого стекла и глиноземсодержащих добавок;

- разработана методика контроля вязко-упруго-пластичных характеристик жидкостекольных сырьевых смесей;

- разработана технология получения пористого жаростойкого заполнителя по энергосберегающей схеме;

использование разработанных составов дает экологический эффект от вовлечения вторичных сырьевых ресурсов в технологический процесс за счет утилизации отходов и экономии основных сырьевых ресурсов;

на основе разработанного заполнителя выпущена опытная партия жаростойкого бетона, успешно прошедшая производственные испытания.

Апробация работы:

Основные положения диссертационной работы докладывались на международных и областных научно-технических конференциях: 52-й областной научно-технической конференции «Исследования в области архитектуры и строительства» (Самара, 1995), 57-й — 60-й областных научно-технических конференциях «Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды» (Самара, 2000 - 2003), международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (Пенза, 2000), международной научно-технической конференции «Проблемы экологии на пути к устойчивому развитию регионов» (Вологда, 2001), международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (Уфа, 2004).

Жаростойкие бетоны на основе разработанного заполнителя прошли производственную апробацию на предприятиях Самары. Основные теоретические положения и практические результаты исследований внедрены в учебный процесс кафедры «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» СамГАСУ.

Публикации:

По материалам диссертации опубликовано 11 печатныхработ, втом числе в центральной печати в журналах «Строительные материалы» и «Строительство и архитектура».

Получен патент на изобретение «Композиция для производства пористого заполнителя» (№ 2211196 по заявке № 2000127623 от 02.11.2000).

Структура и объемработы:

Диссертация состоит из введения, 7 глав, основных выводов, 7 приложений и списка литературы, включающего 117 наименований. Работа имеет общий объем 170 страниц машинописного текста, содержит 35 таблиц, 31 рисунок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и сформулированы задачи исследования.

В первой главе приводится аналитический обзор отечественного и зарубежного опыта производства и применения заполнителей жаростойких бетонов.

Опыт многочисленных отечественных и зарубежных исследований и производственная практика показывает, что жаростойкие бетоны на легких пористых заполнителях различных видов являются эффективными материалами для строительства теплотехнических сооружений. Вопросом разработки и исследования жаростойкого бетона посвящены работы К.Д. Некрасова, А.П. Тарасовой, М.Г. МаслениковоЙ, Ю.П. Горлова, А.Н. Абызова, В.В. Жукова, М.К. Кабановой, Н.Я. Спивака, и других имеющих особое теоретическое и практическое значение для современного широкого использования жаростойких бетонов в промышленности.

Анализ этих трудов показывает, что разработка и исследование новых видов искусственных пористых материалов, пригодных для использования в качестве заполнителей легкого жаростойкого бетона — важнейшая задача современной науки, решение которой приведёт к созданию жаростойких бетонов с повышенными эксплуатационными свойствами и таким образом более широкому внедрению этих эффективных материалов.

Даются характеристики современных жаростойких заполнителей, их свойства и области применения. Анализируется сущность технологий производства, отмечаются их достоинства и недостатки, а также целесообразность применения определенного заполнителя в том или ином случае. Рассмотрены вопросы расширения сырьевой базы за счёт использования отходов промышленности. Это многотоннажные отходы, которые по своим свойствам подходят для использования в производстве строительных материалов специального назначения, в частности в производстве огнеупорных заполнителей.

Особое внимание в обзоре уделено исследованиям теплоизоляционных материалов на основе растворимых силикатов натрия. Обоснована возможность применения силикатнатриевой композиции в качестве основы для получения пористого заполнителя. Теоретические исследования опираются на работы известных учёных и специалистов: М.А. Матвеева, П.Н. Григорьева, Л.М. Бутта, И.И. Китайгородского, В. Эйтеля, У.Д. Кинджери, Ю.П. Горлова, Б.Д. Тотурбиева, В.И. Корнева, В.В. Данилова, посвященных исследованию поведения силикатов натрия, технологических параметров изготовления теплоизоляционных материалов из них.

На основании анализа литературных данных и результатов предварительных исследований была сформулирована рабочая гипотеза, сущность которой заключается в следующем.

Получение эффективного жаростойкого заполнителя плотностью около 300 кг/м3 с температурой применения 1000...1400 °С возможно на основе модифицированной силикатнатриевой композиции с использованием отходов промышленности в качестве огнеупорного наполнителя методом низкотемпературного вспучивания.

Во второй главе приведены основные характеристики исходных сырьевых материалов, а также сведения о методиках исследований. Исследования качества сырьевых материалов, а также физико- механических свойств разработанного заполнителя и бетонов на его основе проводились в соответствии с действующими стандартами и ГОСТами, а также по методам, разработанным на кафедрах Химии и Производства строительных материалов, изделий и конструкций СамГАСА. Анализ процессов, происходящих при

формировании структуры заполнителя производился с помощью современных методов: рентгенофазового, дифференциально-термического анализа, петрографических исследований. Обработка результатов исследований выполнялась с использованием методов математической статистики.

Сырьевыми материалами для производства жаростойкого заполнителя являются: стекло жидкое натриевое, как основа композиции; хлорид натрия в качестве модифицирующей добавки; тонкомолотый шамот, огнеупорная глина и обработанный катализатор ИМ 2201 -отход нефтехимического производства, в качестве огнеупорных добавок.

3 глава посвящена изучению закономерностей процессов модификации и вспучивания жидкостекольных составов.

Одной из задач в проблеме создания жаростойкого заполнителя было получение шарообразных мелкопористых гранул с уплотненной внешней корочкой (по типу керамзитовой гранулы)

Для решения этой задачи были изучены процессы вспучивания жидкого стекла. В ходе исследования этих процессов было получено подтверждение литературных данных о поризации жидкостекольных масс при температурной обработке. Эксперименты проводились с жидким стеклом различной плотности от 1,45 до 1,51 г/см3.

Установлено, что повышение плотности жидкого стекла приводит к повышению степени его вспучивания. Поэтому наиболее целесообразно максимально повышать плотность жидкого стекла.

В ходе экспериментов с немодифицированным жидким стеклом были отмечены следующие особенности:

Процесс образования формы гранул не имел никаких закономерностей, т е. форма гранул была случайной и никогда не была шарообразной.

Поверхность гранул имела высокоразвитую пористую структуру без корочки, что приводит к высокому водопоглощению и низкой прочности материала. Часто в процессе термообработки гранулы слипались, образуя материал неправильной формы и произвольных размеров.

В процессе поисковых работ было установлено, что с повышением вязкости жидкого стекла форма вспученных гранул приближалась к шарообразной с одновременным появлением корочки.

На основании полученных результатов возникла необходимость изучения методов повышения вязкости жидкого стекла и влияния этих процессов на структуру и свойства поризованного материала. Одним из способов повышения вязкости является коагуляция жидкою стекла.

В ходе работы изучалось влияние на коагуляцию введения различных модифицирующих (коагулирующих) добавок. С этой целью были проанализированы химические свойства жидкого стекла.

Ниже изложены только основные закономерности и главные итоги анализа взаимодействия растворов силикатов с различными реагентами, приведенные в работах М.А. Матвеева, В.И. Корнеева, В.И Данилова, А.П. Тарасовой и др.

Повышения вязкости жидкого стекла достигается двумя способами: выпариванием и введением в жидкое стекло химических добавок-коагулянтов. Введение в жидкостекольную массу различных химических веществ и соединений может привести к коагуляции различной степени или ее отвердеванию. Наиболее эффективное коагулирование растворов жидкого стекла может быть

произведено при соответствующих условиях кислотами и некоторыми растворимыми солями щелочных металлов.

Чем концентрированнее растворы жидкого стекла, чем выше в них содержание 8Ю2, тем скорее и легче происходит их коагуляция.

Течение реакций и характер продуктов взаимодействия зависят от многих существенных и второстепенных факторов, позволяющих регулировать процесс в нужном направлении.

В практической части работы были исследованы в качестве коагулянтов следующие добавки: соляная кислота, ортофосфорная кислота, хлорид натрия, хлорид кальция, хлорид аммония, нитрат натрия, сульфат натрия, сульфат калия, гидроксид натрия, оксид меди.

Влияние модифицирующих добавок на свойства жидкостекольных масс определялось следующим способом. Добавки вводились при непрерывном перемешивании в гидратированное жидкое стекло плотностью 1,51 г/см3 в процентах по массе. После перемешивания производилось контролирование изменения вязкости. При загустевают или отвердевании массы из нее по возможности формовались гранулы, которые термообрабатывались по режиму, определенному в предварительных поисковых работах - при температуре 300 °С в течение 10 минут.

Основным критерием при определении эффективности добавки была способность вызывать равномерную по объему каогуляцию, приводящую к получению массы, способной формоваться в сырьевые гранулы заданного размера и образовывать после термообработки гранулы шарообразной формы.

В результате испытаний было установлено, что наиболее эффективной добавкой, приводящей к оптимальной степени коагуляции жидкого стекла, является хлорид натрия. При его введении в количестве до 10 % от массы жидкого стекла вязкость массы повышалась, она приобретала упруго-пластичные свойства, что позволяло формовать гранулы. Термообработка таких гранул приводила к их значительному вспучиванию с приобретением гранулами шарообразной формы и последующему отвердеванию с сохранением приобретенной формы. Вспученные шарообразные гранулы имели высокопористую внутреннюю структуру с внешней уплотненной корочкой.

Среди испытанных компонентов хлорид натрия является также наиболее доступным и дешевым материалом. На основании полученных результатов, в качестве модифицирующей добавки в дальнейшем использовался только хлорид натрия.

4 глава посвящена изучению вспучиваемости жидкостекольных композиций, исследованию реологических свойств модифицированного жидкого стекла, а также определению оптимальных технологических параметров получения пористого заполнителя.

В ходе исследований было определено влияния вида и количества компонентов на вспучиваемость жидкостекольных композиций.

Для определения влияния свойств применяемых материалов, их соотношения и способа термообработки проводились следующие исследования:

Изучение влияния плотности жидкого стекла на зерновую плотность гранул. Изучение влияния количества модифицирующей добавки на формуемость и вспучиваемость композиции, а также на ее реологию.

Исходный режим поризации был выбран по литературным источникам и с учетом результатов поисковых научно-исследовательских работ автора Вспучивание композиций производилось при температуре 300 °С в течение 10 минут.

Влияние плотности жидкого стекла на зерновую плотность гранул изучалось на натриевом жидком стекле плотностью 1,35,1,42,1,46,1,49,1,51 и 1,55 г/см3. Хлорид натрия вводился в количестве 10 % от массы жидкого стекла Результаты приведены на рис. 1

Рисунок 1. Влияние плотности жидкого стекла на зерновую плотность гранул заполнителя.

Анализ результатов испытаний позволил сделать вывод, что с увеличением плотности жидкого стекла от 1,35 до 1,51 г/см3 зерновая плотность вспученных гранул снижается практически по линейному характеру от 1,1 до 0,22 г/см3. Повышение вспучиваемости объясняется большей степенью коагуляции жидкостекольных композиций, имеющих более высокую плотность, что способствует увеличению пароудерживающей способности. Дальнейшее повышение плотности жидкого стекла (выше 1,51 г/см3) не приводит к снижению плотности гранул, что объясняется таким увеличением вязкости массы, которое препятствует росту поровой составляющей. Поэтому дальнейшие исследования проводились на жидком стекле плотностью 1,51 г/см3.

При изучении влияния реологии сырьевой смеси на ее вспучиваемость, за основу бралось следующее положение: исследуемая жидкостекольная масса должна обладать такой вязкостью и упругостью, чтобы, с одной стороны, она легко вспучивалась, и, с другой стороны, была достаточно вязкой, чтобы удерживать пары газа, не разрываясь. Т.е. сырьевая смесь должна сочетать в себе 2 фактора - способность к деформациям при сохранении сплошности.

Для изучения реологических свойств модифицированной жидкостекольной композиции был использован разработанный оригинальный прибор (рис.2), позволяющий определять относительную вязкость (скорость деформирования) масс.

1 - жестко закрепленная часть

«восьмерки»

2 - подвижная часть «восьмерки»

3 - испытываемый материал

4 - стрелка

5 - шкала

6 - шкив

7 - блок 8-груз

Рисунок 2. Прибор для определения относительной вязкости жидкостекольных масс

В ходе экспериментов были исследованы составы с различным количеством модифицирующей добавки-1; 5; 7,5; 10; 12,5; 15 % от массы жидкого стекла.

Исходя из принципа формуемости гранул, был выбран оптимальный интервал количества вводимой модифицирующей добавки - 7,5... 10 % от массы жидкого стекла. Эксперименты проводились на двух составах с граничными значениями введенной добавки хлорида натрия: 7,5 (№1) и 10% (№2).

В качестве основного критерия реологических свойств модифицированных жидкостекольных масс была принята относительная вязкость или скорость деформирования композиции.

Результаты исследования представлены на рисунках 3 и 4.

Проведенные исследования составов позволили установить, что существуют «участки стабильности» свойств жидкостекольной массы, т.е. промежуток времени (15... 40 минут после затворения), на протяжении которого растяжение и удлинение исследуемой массы меняются незначительно. С точки зрения технологии производства, это время должно быть использовано для формования гранул заполнителя.

Время вьщержки, мин

Рисунок 3 Влияние времени выдержки на скорость деформирования состава № 1

(добавка ШС! 7,5%)

Рисунок 4. Влияние времени выдержки на скорость деформирования состава № 2 (добавка N0 10%)

В ходе работы были определены также оптимальные технологические параметры получения пористого заполнителя: температуры термообработки и времени поризации.

Формование гранул производилось из состава, соответствующего получению минимальной плотности вспученных гранул, имеющих шаровидную форму и корочку, т.е. на жидком стекле плотностью 1,51 г/см3 с добавкой хлорида натрия 10 % от массы жидкого стекла Для получения полуфабриката применялся метод грануляции в тарели с получением гранул шарообразной формы.

Для определения оптимальной температуры поризации гранулы указанного состава подвергались термообработке в течение 10 минут при температурах: 50,100,150,200,250, 300,350,400,450,500 °С. На вспученных гранулах определялись средняя плотность зерен и средняя прочность зерен при раскалывании.

Термообработка от 50 до 350 °С проводилась в лабораторном печном грануляторе. Термообработка от 400 °С и выше проводилась на неподвижном поде печи в связи с ограничениями по температуре эксплуатации гранулятора. Гранулы, полученные на поде печи имели "лепешкообразную" форму, а полученные в печном грануляторе - шаровидную. Притемпературах выше 450 °С происходило вспучивание гранул и их моментальное осаждение в результате расплавления массы.

Результаты исследования позволили сделать вывод, что оптимальным можно считать низкотемпературный режим термообработки при температуре 300 °С в течение 10 минут в печном грануляторе т.к. он позволяет получать гранулы шарообразной формы.

При соблюдении оптимальных технологических условий был получен пористый материал в виде гранул шарообразной формы со свойствами, приведенными в табл. 1:

Таблица 1

Физико-механические характеристики разработанного пористого заполнителя

Наименование показателя Ед. изм. Значение

Плотность в куске г/см3 0,22

Насыпная плотность кг/м3 150

Прочность при раскалывании МПа 0,07

Огнеупорность °С 800

Коэффициент водостойкости 0,3

Форма Шарообразная

Глава 5 посвящена определению технологических параметров получения жаростойкого заполнителя, изучению его физико-термических свойств.

Заполнитель, полученный при поризации модифицированной жидкостеколной композиции обладал существенным недостатком - низкой огнеупорностью. Для повышения огнеупорности и температуры применения разрабатываемого заполнителя, с учетом рабочей гипотезы, была изучена возможность введения в состав жидкостекольной композиции некоторых материалов.

При изучении тройных диаграмм типа 8Ю2 -Ка20 - МеО было установлено, что наибольшей эффективностью с точки зрения повышения огнеупорности являются материалы, содержащие глинозем (А12О3).

Анализ данной диаграммы позволил сделать вывод, что по мере увеличения количества глинозема в двойной системе 8Ю2 -Ка2О, соответствующей исходному составу жидкого стекла, не содержащему глинозем, происходит ряд модификационных превращений. При введении глинозема от 20 до 35 % от массы жидкого стекла происходит образование соединений, соответствующих альбиту, нефелину, карнегииту и корунду. Первые два соединения (альбит и нефелин) следует отнести к соединениям с относительно низкой температурой плавления (порядка 800... 1200 °С). Карнегиит и особенно корунд являются соединениями с высокой температурой плавления (1300... 1600 °С).

В соответствии с полученными литературными данными с целью повышения огнеупорных свойств заполнителя в исходную жидкостекольную смесь вводился глинозем в количествах, обеспечивающих образование соединений типа карнегиита и корунда Для этого тонкомолотые глиноземсодержащие материалы вводились в исходную смесь в количестве более 30 % от массы жидкого стекла.

В качестве глиноземсодержащих материалов в работе использовались тонкомолотый шамот, огнеупорная глина и отработанный катализатор ИМ - 2201.

В ходе экспериментов по плотности и прочности поризованных гранул было определено оптимальное количество огнеупорного наполнителя.

Вспучивание гранул производилось по оптимальному режиму термообработки при температуру 300 °С в течение 10 минут.

Эксперименты показали, что с увеличением количества огнеупорной добавки плотность увеличивается. Объясняется это тем, что глиноземистые добавки на этапе вспучивания выступают в качестве инертного наполнителя, увеличивая вязкость

жидкостекольных композиций и препятствуя тем самым росту поровой составляющей. Отмечено, что характер роста увеличения плотности практически не зависит от видадобавки. Поэтому наиболее эффективными огнеупорными добавками являются добавки с максимальным содержанием глинозема. Так как увеличение количества добавки негативно сказывается на степени поризации, но повышает огнеупорность, оптимальное ее количество определяется требуемыми плотностью гранул и температурой огнеупорности (применения). В ходе исследований было установлено, что для получения жаростойкого заполнителя с температурой применения до 1400 °С и зерновой плотностью 0,5...0,7 г/см3 оптимальное количество вводимого глинозема составляет 75 % от массы жидкого стекла (табл.2).

Таблица 2

Влияние количества тонкомолотого наполнителя на свойства поризованных гранул

Вид глиноземсодержа-щей добавки Количество глиноземсодержа- щей добавки, % Средняя плотность зерен, г/см3 Средняя прочность зерен при раскалывании, МПа

1 2 3 4

Шамот 30 0,44 0,12

50 0,49 0,58

75 0,56 0,91

100 0,65 1,15

Глина 30 0,33 0,66

50 0,45 0,72

75 0,59 1,01

100 0,72 1,25

ИМ-2201 30 0,35 0,07

50 0,44 0,55

75 0,55 0,78

100 0,68 0,90

В дальнейшем изучение физико-термических характеристик разработанного заполнителя производилось именно на составах, с добавлением 75% глиноземсодержащего наполнителя.

Последующие эксперименты позволили определить оптимальные режимы обжига и охлаждения разработанного заполнителя, т.к. они влияют на его физико-механические свойства (в основном на прочность и водостойкость). Пониженная прочность и водостойкость может привести к раздроблению заполнителя в процессе его транспортирования и дозирования, приготовления бетонных смесей.

На гранулах рационального состава, поризованных по оптимальному режиму, при соблюдении установленных в ходе исследований технологических условий (оптимальная температура о бжига- 800 °С, время изотермической выдержки при обжиге -10 минут и скорости охлаждения - 2 °С/мии) был получен пористый жаростойкий заполнитель шарообразной формы с физико-механическими характеристиками, приведенными в табл.3:

Таблица 3

Физико-механические характеристики разработанного пористого жаростойкого заполнителя

1 Наименование показателя Ед. Значение с добавками

изч. ИЫМ0Т глина ИМ-2201 керамзит

Плотность в куске г/см3 0,94 0,76 0,89 0,32-1,54

1 Насыпная плотность кг/м3 560 480 530 550

Прочность при раскалывании МПа 1,02 U9 1,20 0,80 - 5,90

1 Огнеупорность °С 1250 1280 1400 1200

[ Коэффициент водостойкости 0,95 0,98 0,88 Около 1,0

| Форма шарообразная цилиндрическая

Петрографические исследования разработанного заполнителя показали следующее.

Гранулы заполнителя, термообработанные при температуре 300 °С, (рис.5) имеют четкую ячеистую структуру с наличием пор различного диаметра — от 0,5 до 1,5 мм; наблюдается равномерное и всестороннее увеличение объема вспученного материала; поры в основном округлой формы, замкнутые и частично сообщающиеся, равномерно распределенные по объему гранулы. Гранулы заполнителя окаймлены уплотненной оболочкой, тн. «корочкой».

После термообработки гранул при температуре*800 оС, в результате их огневой усадки пористая структура гранул несколько изменяется: появляется незначительное количество сплющенных пор неправильной формы большего диаметра-до 5 мм, возникших, вероятно, в результате слияния мелких пор; в перегородках между порами трещин не наблюдается, что говорит о термостойкости заполнителя; уплотненная оболочка гранул - «корочка» - сохраняется.

Результаты рентгенофазового анализа материала гранул заполнителя с добавлением огнеупорных компонентов, вспученных при 300 °С и обожженных при 800 °С, показали, что всех образцах отмечается наличие высокотемпературных соединений - г -А12О3, кварца, корунда Незначительные эндоэффекты, зафиксированные в результате дифференциально-термических исследований материала заполнителя, относятся к процессам спекания и взаимодействия компонентов сырьевой смеси и свидетельствуют о прекращении химических взаимодействий компонентов сырьевой смеси при температуре, близкой к 800 °С.

Результаты петрографических исследований, рентгенофазового и дифференциально-термического анализа образцов разработанного заполнителя свидетельствуют о термоустойчивости его структуры, что дает возможность считать заполнитель пригодным для использования в жаростойких бетонах.

Глава 6 посвященаизучению жаростойких бетонов на основе разработанною заполнителя.

В теоретической ее части представлено обоснование выбора вяжущего.

Жидкое стекло в качестве вяжущего было выбрано исходя из близости по химическому составу с заполнителем, высокими адгезионными свойствами по отношению ко всем применяющимся в огнеупорной промышленности материалам, высокой остаточной прочности жаростойких бетонов на его основе, экологичности материала

В качестве положительного момента учитывалось и то, что жидкое стекло не является дефицитным материалом и имеет относительно низкую стоимость.

Учитывая, что в настоящей работе автор в качестве заполнителя использует разработанный им поризованный материал на основе жидко стекольной композиции и, принимая во внимание вышесказанное относительно связующего, выбор жидкого стекла в качестве связующего явился обоснованным итогом.

В экспериментальной части исследования был разработаны составы жаростойких бетонов на основе предложенного жаростойкого заполнителя и определены их физико-термические свойства.

Составы бетонов были подобраны по ГОСТ 27006-86 и рекомендациям, данным в "Руководстве по возведению тепловых агрегатов из жаростойкого бетона".

Подобранные составы жаростойких бетонов отражены в табл. 4

Таблица 4

Составы и расходы материалов на 1 м3 бетона

№ состава Наименование компонента Расход компонента, кг/м3

Жаростойкий заполнитель:

фракция 0...5 197

1 фракция 5... 10 273

Растворимое натриевое стекло 375

Отработанный катализатор ИМ 2201 180

Отвердитель - кремнефтористый натрий 37,5

Жаростойкий заполнитель:

фракция 0...Б 210

2 фракция 5... 10 243

Растворимое натриевое стекло 285

Тонкомолотый шамот 310

Отвердитель — кремнефтористый натрий 35

Оптимальные составы бетонов выбирали по наибольшей прочности при наименьшей средней плотности.

Результаты испытания бетонов приведены в табл. 5

Таблица 5

Физико-термические свойства бетонов на основе разработанного заполнителя

№ Прочность Предельно Средняя Темпера- Теплопро- Термичес-

соста- на сжатие, допустимая плотность, турная водность, кая

ва ЯСЖ, температура Бер, усадка, ккал/(м ч стойкость,

МПа применения, кг/м3 % °С) теплосмен

Тпр,°С

1 4,5 1450 980 1,2 0,26 Более 15

2 5.4 1380 1020 1,5 0,29 Более 15

Для исследования процессов, происходящих в бетонах были проведены исследования микроструктуры бетонов, РФА и ДТА.

Данные исследования позволили установить, что в результате термообработки при 800 °С в заполнителе присутствуют изменения, характерные для начала процессов

спекания. Появляется большее количество сообщающихся пор, поры приобретают неправильную сплющенную форму. Однако трещин между порами не наблюдается, что говорит о термостойкости заполнителя.

Контактная зона заполнителя и (вяжущего) цементного камня плотная, без видимых трещин или отслоений. Это свидетельствует о равномерности деформативных процессов, происходящих в цементном камне, заполнителе и контактном слое поддействием повышенных температур.

Результаты петрографического анализа бетонов на основе разработанного гранулированного пористого заполнителя из модифицированной силикатнатриевой композиции с добавкой гаиноземсодержащего компонента -отхода промышленности - показали,

что исследованные бетоны соответствуют требованиям, предъявляемым к жаростойким бетонам, а разработанный заполнитель пригодендля использования в жаростойких бетонах.

Глава 7 посвящена промышленному внедрению бетонов на основе разработанного пористого огнеупорного заполнителя, которое проводилось на Самарской ГРЭС и в корпорации «Волгостром».

Промышленные испытания и внедрение жаростойких бетонов показали их высокую надежность и эффективность.

Внедрение жаростойких бетонов разработанных составов позволило отказаться от дорогостоящих штучных огнеупоров, снизить массу футеровки, сократить сроки и, соответственно, стоимость строительства и ремонта тепловых агрегатов.

По результатам производственных испытаний жаростойкие бетоны с разработанным огнеупорным заполнителем на основе силикатнатриевой композиции испытанийрекомендованы для использования в качестве футеровки промышленных тепловых агрегатов, работающих при температурах до 1350 °С.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность (целесообразность) использования модифицированной жидкостекольной композиции для производства жаростойкого пористого заполнителя.

2. Исследованы методы повышения вязкости жидкого стекла, одним из которых является его коагуляция за счет введения химических реагентов - кислот и солей щелочных металлов. Выявлена эффективность применения хлорида натрия в качестве модифицирующей добавки, приводящей ктребуемой степени коагуляции и получению формуемой массы.

3. Установлено, что термообработка при температурах 200 - 400 оС гранул модифицированной жидкостекольной композиции приводит к их значительному вспучиванию с приобретением гранулами шарообразной формы и последующему отвердеванию с сохранением приобретенной формы. Вспученные шарообразные гранулы имеют высокопористую внутреннюю структуру с внешней уплотненной корочкой.

4. Изучены процессы вспучивания жидкостекольных композиций. Определено влияния вида и количества компонентов на вспучиваемость и формуемость жидкостекольных композиций. Эксперименты показали, что минимальная плотность гранул (0,22 г/см3) достигается при использовании жидкого стекла плотностью 1,51 г/см3 и введении модифицирующей добавки в количестве 7,5... 10% от массы жидкого стекла

5. Разработаны методика и прибор для исследования реологических характеристик сырьевых жидкостекольных композиций, позволяющий определять скорость деформирования (относительную вязкость).

6. Исследования реологических свойств модифицированного жидкого стекла позволили по скорости деформации состава определить промежуток времени (Т= 10.. .40 минут после затворения), на протяжении которого растяжение и удлинение исследуемой массы меняются незначительно. С точки зрения технологии производства, это время должно быть использовано для формования гранул заполнителя.

7. По энергосберегающей технологии - низкотемпературным вспучиванием при 300°С в течение 10 минут—в печном грануляторе были получены шарообразные гранулы пористого заполнителя со следующими характеристиками: плотность в куске - 0,22 г/ см3; насыпная плотность - 150 кг/м3; прочность при раскалывании - 0,07 МПа; огнеупорность - 800 °С; коэффициент водостойкости - 0,3.

8. Получены аналитические и графические зависимости огнеупорности и температуры применения разрабатываемого заполнителя от соотношения входящих в их состав компонентов при различном содержании глиноземсодержащих наполнителей. По плотности и прочности поризованных гранул было определено оптимальное количество огнеупорного наполнителя - 75% массы состава

9. На гранулах рационального состава, поризованных по оптимальному режиму, при соблюденииустановленныхвходе исследований технологическихусловий (оптимальная темперагура обжига - 800 °С, время изотермической выдержки при обжиге - 10 минут и скорости охлаждения - 2 °С/мин) был получен пористый жаростойкий заполнитель шарообразной формы со следующими физико-механическими характеристиками, приведенными в табл. 6:

Таблица 6

Физико-механическиехарактеристики разработанного пористого жаростойкого заполнителя

Наименование показателей Значение с добавками

шамот глина ИМ-2201

Плотность в куске, г/см3 0,94 0,76 0,89

Насыпная плотность, кг/м3 560 480 530

Прочность при раскалывании, МПа 1,02 1,19 1,20

Огнеупорность, °С 1250 1280 1400

Коэффициент водостойкости 0,95 0,98 0,88

Форма шарообразная

10. Дан анализ и произведен подбор и оптимизация составов бетонов с использованием разработанного пористого огнеупорного заполнителя на основе модифицированной силикатнатриевой композиции. Результаты испытаний и петрографического анализа показали, что исследованные бетоны соответствуют требованиям, предъявляемым к жаростойким бетонам, а разработанный заполнитель пригоден для использования в жаростойких бетонах.

11. Успешные производственные испытания, показавшие высокую надежность и эффективность жаростойких бетонов с разработанным огнеупорным заполнителем на основе силикатнатриевой композиции, позволили рекомендовать их для использования в качестве материалов футеровки промышленных тепловых агрегатов, работающих при температурах до 1350°С.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Комиссаренко Б.С., Мизюряев СЛ., Жигулина А.Ю. Возможность получения низкообжигового жаростойкого заполнителя // Исследования в области архитектуры и строительства. Тез. докл. областной 52-й научно-технич. конф. -Самара, 1995.-С. 52.

2. Комиссаренко Б.С., Мизюряев С.А., ЖигулинаА.Ю. Эффективный жаростойкий заполнитель// Композиционные строительные материалы. Теория и практика. Сб. науч. тр. междунар. научно-технич. конф. Часть 1.-Пенза, 2000.-С.140-142.

3. Комиссаренко Б.С., Мизюряев С. А, Жигулина А.Ю. Использование промышленных

отходов при производстве пористого заполнителя // Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды. Тез. докл. областной 57-й научно-технич. конф.- Самара: 2000.-С. 114.

4. Комиссаренко Б.С., Мизюряев С. А., Жигулина А.Ю. Поризация жидкостекольных

систем //Строительство и архитектура. Серия Строительные конструкции и материалы. Экспресс-информация. - М.: Госстрой России, ВНИИНТПИ, 2000.-вып. 6.- с.26-28.

5. Мизюряев СЛ., Жигулина А.Ю. Жаростойкий пористый заполнитель на основе жидкостекольных систем.// Строительство и архитектура. Серия Строительные конструкции и материалы. Экспресс-информация,- М.: Госстрой России, ВНИИНТПИ, 2000. - вып. 6. - с.28-29.

6. Мизюряев С.А., Жигулина А.Ю. Использование растворимых силикатов натрия для получения жаростойкого пористого заполнителя // Тез. докл. областной 58-й научно-технич. конф. - Самара: 2001 .-С. 100

7. Комиссаренко Б.С., Мизюряев С.А., Жигулина А.Ю. Модифицированные жидкостекольные системы как основа для жаростойкого заполнителя // Строительные материалы.- 2001. - № 10.- С. 27-28.

8. Жигулина А.Ю., Галицкова Ю.М. Использование отходов нефтехимической промышленности в производстве строительных материалов // Проблемы экологии на пути к устойчивому развитию регионов. Тез. докл. международной научно-технич. конф. - Вологда, 2001.- С.241-242.

9. Жигулина А.Ю., Мизюряев С.А. Изучение реологических свойств растворов жидкого стекла // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука Практика Тез. докл. региональной 59-й научно-технич. конф. -Самара, 2002.-С. 181.

10. ЖигулинаА. Ю. Жаростойкий бетон с заполнителями на основе силикатнатриевой композиции//Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука Практика Тез. докл. 60-й юбилейной региональной научно-технич. конф. по итогам НИР СамГАСА за 2002 г. - Самара, 2003.- С. 157-159.

11. Мизюряев С.А., Жигулина А.Ю. Получение пористого заполнителя на основе растворимого стекла путем низкотемпературного обжига // Проблемы строительного комплекса России. Материалы VIII международной научно-технич. конф.-Уфа, 2004.-С. 113-115.

12. Пат. Яи № 2211196 С2, 7 С 04 В 14/24, 38/00. Композиция для производства пористого заполнителя / Жигулина А.Ю., Мизюряев С. А. (Россия).- 2000127623/ 03; Заявлено 02.11.2000; Опубл. 27.08.2003. Бюл.24. Приоритет 02.11.2000.

№18 2 0 4

ЖИГУЛ АННА ЮР

РНБ Русский фонд

2005-4 16629

Жаростойкий пористый заполнитель на основе силикатнатриевой композиции

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Л Р. N 020726 от 25.02.98. Подписано в печать 13.09.04. Формат 60x84 1/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная .Объем 1,32 печ л.; тираж 100. Заказ № ГОУ ВПО "Самарская государственная архитектурно-строительная академия" 443001, г Самара, ул. Молодогвардейская, 194

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Жаростойкие бетоны и заполнители для них

1.2 Жидкое стекло, как основа для теплоизоляционных материалов

ГЛАВА 2. ВЫБОР И ИСПЫТАНИЕ ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ. МЕТОДИКИ ИСПЫТАНИЙ

2.1 Выбор и испытание исходных материалов

2.1.1 Жидкое стекло

2.1.2 Модифицирующие добавки

2.1.3 Огнеупорный тонкомолотый компонент

2.2 Методики испытаний

2.2.1 Дифференциально-термический анализ

2.2.2 Рентгенофазовый анализ.

2.2.3 Испытания заполнителя

2.2.4 Испытания бетонов

2.2.5 Методы определения вязкости жидкостекольных композиций

2.2.6 Петрографические исследования жаростойкого заполнителя и 49 бетонов на его основе

ГЛАВА 3. МОДИФИЦИРОВАНИЕ ЖИДКОГО СТЕКЛА

3.1 Закономерности процессов вспучивания жидкого стекла

3.2 Взаимодействие растворимых стекол с некоторыми 52 химическими соединениями

3.3 Влияние модифицирующих добавок на вязкость 60 жидкостекольных композиций

ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАПОЛНИТЕЛЯ

• 4.1 Определение влияния вида и количества компонентов на вспучиваемость жидко стекольных композиций. Изучение реологических свойств модифицированного жидкого стекла

4.1.1 Влияние плотности жидкого стекла на зерновую плотность 68 гранул

4.1.2 Изучение реологических свойств модифицированных 69 жидкостекольных композиций. Определение относительной вязкости составов

4.2 Формование сырцовых гранул и параметры их поризации

4.2.1 Определение оптимальной температуры поризации

4.2.2 Определение оптимального времени поризации

ГЛАВА 5.ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ОГНЕУПОРНОСТИ РАЗРАБОТАННОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ. ТЕНДЕНЦИИ ПОВЕДЕНИЯ ЖАРОСТОЙКОГО

ЗАПОЛНИТЕЛЯ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

5.1 Определение оптимального количества огнеупорного 83 наполнителя

5.2 Изучение влияния режимов обжига и охлаждения на свойства 89 разработанного заполнителя

5.2.1 Влияние температуры обжига на свойства заполнителя

5.2.2 Влияние времени изотермической выдержки при обжиге на 95 свойства заполнителя

5.2.3 Влияние скорости охлаждения на свойства поризованного 100 заполнителя

5.3 Петрографические исследования жаростойкого заполнителя

5.4 Рентгенофазовый анализ жаростойкого заполнителя

5.5 Дифференциально-термический анализ жаростойкого 117 заполнителя

ГЛАВА 6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ИСПЫТАНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТАННОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ

6.1 Теоретическое обоснование выбора вяжущего

6.2 Подбор состава бетона

6.3 Испытания бетонов

6.3.1 Определение прочности на сжатие

6.3.2 Определение предельно допустимой температуры применения

6.3.3 Определение средней плотности

6.3.4 Определение температурной усадки

6.3.5 Определение теплопроводности

6.3.6 Определение термической стойкости

6.4 Петрографические исследования разработанных жаростойких 134 бетонов

ГЛАВА 7. ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ БЕТОНОВ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТАННОГО ПОРИСТОГО ОГНЕУПОРНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ

7.1 Промышленное внедрение бетонов на основе разработанного 137 пористого огнеупорного заполнителя

7.2 Технико-экономическая эффективность применения 140 разработанного заполнителя

В «Концепции развития приоритетных направлений промышленности строительных материалов и стройиндустрии на 2001-2005 годы» [1] к важнейшим направлениям в структурной перестройке отрасли отнесено производство современных конкурентоспособных эффективных материалов, изделий и конструкций.

Основными целями развития промышленности строительных материалов названы снижение ресурсоемкости, энергетических и трудовых затрат в их производстве.

При этом отмечена особенность отрасли, состоящая в том, что она может стать одним из механизмов в решении ряда экологических проблем за счет использования отходов производства других отраслей промышленности. В перспективе поставлена задача увеличения в 2,5-3 раза объема использования вторичных ресурсов.

Резкий всплеск рыночного спроса в начале 90-х годов при исторически сложившемся дефиците строительных материалов, затем интенсивное падение спроса и объемов производства подавляющего большинства отечественных строительных материалов, существенная экспансия импортных строительных материалов и к концу 90-х годов вновь начавшийся поворот рыночного спроса к отечественной высококачественной и новой продукции - таков десятилетний этап реального существования одной из важнейших отраслей промышленности, характеризующей благосостояние народа.

Рынок заполнили зарубежные материалы, технологии и оборудование, использование которых в развитых зарубежных странах запрещено по тем или иным причинам [2].

Вновь начавшийся в конце 90-х годов поворот рыночного спроса к отечественной высококачественной продукции придает особую актуальность вопросам разработки и внедрения в производство новых эффективных материалов.

В настоящее время приобретают особую актуальность вопросы разработки и внедрения в производство эффективных строительных материалов из регионального сырья.

Одним из приоритетных направлений развития промышленности стойматериалов является производство огнеупорных материалов. От правильного выбора огнеупоров при проектировании, строительстве и ремонте специальных сооружений, связанных с использованием высоких температур, зависит нормальная работа агрегатов, срок их службы и другие показатели. Выбор огнеупоров определяется условиями службы и показателями качества используемых материалов.

Жаростойкие бетоны имеют широкие перспективы применения и возможности развития. Их использование вместо штучных изделий создает условия для механизации процесса выполнения футеровок, снижая таким образом стоимость монтажных работ. При выполнении монолитных футеровок удается избежать ослабления системы кладочными швами и затруднений в выполнении сложных по конфигурации конструкций.

История создания бетонов, стойких в условиях высоких температур, уходит корнями в начало прошлого столетия. Современные исследования показали, что на основе распространенных материалов могут быть получены жаростойкие бетоны с температурой применения до 1800 °С, имеющие различные физико-механические свойства. Большой вклад в теорию и практику создания жаростойких бетонов внесли отечественные ученые Ю.М. Баженов, К.Д. Некрасов, М.Т. Масленникова, А.П. Тарасова, Ю.П. Горлов и др.

Требуемые свойства жаростойких бетонов обеспечиваются видом исходных материалов, в том числе в большой степени свойствами заполнителя.

Используемые в настоящее время искусственные и естественные заполнители для бетонов имеют недостаточную огнеупорность. Выпуск специальных высокоогнеупорных заполнителей практически отсутствует, а из существующих немногие можно назвать удачными: одни - по причине сложной технологии производства, другие - из-за дефицитности и высокой стоимости сырья, третьи - в силу ограниченных технических и эксплуатационных характеристик.

В то же время многие промышленные отходы вследствие особенностей своих свойств и, в частности, высокой огнеупорности могут быть использованы в качестве сырья для производства жаростойких заполнителей. Среди их можно, в частности, выделить ИМ - 2201 - отход нефтехимического производства, огнеупорность которого составляет 2000 °С. Только в Самарской области за год образуется около 10 тысяч тонн этого продукта, а накопленные в отвалах ресурсы намного больше.

Использование этого отхода позволит получить не только экономический, но и экологический эффект от вовлечения в производство вторичных сырьевых ресурсов.

Поэтому практический интерес представляет разработка состава и технологии производства эффективного жаростойкого заполнителя плотностью около 300 кг/м3 с температурой применения 1000-1400 °С с использованием способности низкотемпературного вспучивания силикатнатриевых композиций и применением отходов промышленности в качестве огнеупорного наполнителя, что и явилось ЦЕЛЬЮ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ.

В соответствии с поставленной целью в ходе работы были решены следующие ЗАДАЧИ: изучены процессы вспучивания силикатнатриевых композиций и разработаны методы их модифицирования с целью получения заполнителя шарообразной формы и минимальной плотности; определены оптимальные режимы вспучивания силикатнатриевых композиций с целью получения поризованного материала низкой плотности; подобраны оптимальные режимы термообработки модифицированных силикатнатриевых композиций с добавлением огнеупорных глиноземистых наполнителей; исследованы физико-термические характеристики разработанного заполнителя; осуществлен подбор составов легких жаростойких бетонов на основе разработанного заполнителя и определены их физико-термические свойства; проведено испытание бетонов на основе разработанного заполнителя в производственных условиях. НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов, происходящих в модифицированных силикатнатриевых композициях при воздействии температур порядка 300 °С;

- оптимальные составы нового огнеупорного заполнителя для жаростойких бетонов и энергосберегающие технологии его производства;

- результаты лабораторных и опытно-промышленных испытаний жаростойких бетонов на основе разработанного заполнителя.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА обусловлена тем, что для создания пористых заполнителей жаростойких бетонов предлагается новая композиция на основе жидкого стекла.

Установлено, что коагуляция жидкостекольных масс способствует получению изделий шарообразной формы.

Изучено влияние на вязко-упруго-пластичные свойства жидкостекольной массы коагулирующих добавок и определена наиболее эффективная с точки зрения получения формуемых гранул - хлорид натрия. Теоретически обосновано и экспериментально доказано влияние плотности жидкого стекла на степень его вспучивания. Исследованы процессы низкотемпературного вспучивания модифицированных силикатнатриевых композиций.

- Изучены процессы, происходящие во время термообработки в модифицированных композициях с введенным огнеупорным наполнителем.

Научная новизна работы подтверждается получением патента на изобретение «Композиция для производства пористого заполнителя» (№ 2211196 по заявке № 2000127623 от 02.11.2000) [3].

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ состоит в следующем:

- разработан новый недефицитный состав для производства жаростойкого заполнителя на основе жидкого стекла и глиноземсодержащих добавок;

- разработана методика контроля вязко-упруго-пластичных характеристик жидкостекольных сырьевых смесей;

- разработана технология получения пористого жаростойкого заполнителя по энергосберегающей схеме;

- использование разработанных составов дает экологический эффект от вовлечения вторичных сырьевых ресурсов в технологический процесс за счет утилизации отходов и экономии основных сырьевых ресурсов;

- на основе разработанного заполнителя выпущена опытная партия жаростойкого бетона, успешно прошедшая производственные испытания.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ:

Основные положения диссертационной работы докладывались на международных и областных научно-технических конференциях: 52-й областной научно-технической конференции «Исследования в области архитектуры и строительства» (Самара, 1995), 57-й - 60-й областных научно-технических конференциях «Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды» (Самара, 2000 - 2003), международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (Пенза, 2000), международной научно-технической конференции «Проблемы экологии на пути к устойчивому развитию регионов» (Вологда, 2001), международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (Уфа, 2004).

Результаты исследований прошли производственную апробацию на предприятиях Самары и внедрены в учебный процесс кафедры

Производство строительных материалов, изделий и конструкций» СГАСУ (см. приложения А - Ж).

Материалы диссертации опубликованы [4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14].

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ:

Диссертация состоит из введения, 7 глав, основных выводов, 7 приложений и списка литературы, включающего 117 наименований. Работа имеет общий объем 170 страниц машинописного текста, содержит 35 таблиц, 31 рисунок.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность (целесообразность) использования модифицированной жидкостекольной композиции для производства жаростойкого пористого заполнителя.

2. Исследованы методы повышения вязкости жидкого стекла, одним из которых является его коагуляция за счет введения химических реагентов -кислот и солей щелочных металлов. Выявлена эффективность применения хлорида натрия в качестве модифицирующей добавки, приводящей к требуемой степени коагуляции и получению формуемой массы.

3. Установлено, что термообработка при температурах 200-400 °С гранул модифицированной жидкостекольной композиции приводит к их значительному вспучиванию с приобретением гранулами шарообразной формы и последующему отвердеванию с сохранением приобретенной формы. Вспученные шарообразные гранулы имеют высокопористую внутреннюю структуру с внешней уплотненной корочкой.

4. Изучены процессы вспучивания жидкостекольных композиций. Определено влияния вида и количества компонентов на вспучиваемость и формуемость жидкостекольных композиций. Эксперименты показали, что минимальная плотность гранул (0,22 г/см ) достигается при использовании жидкого стекла плотностью 1,51 г/см и введении модифицирующей добавки в количестве 7,5. 10 % от массы жидкого стекла.

5. Разработаны методика и прибор для исследования реологических характеристик сырьевых жидкостекольных композиций, позволяющий определять скорость деформирования (относительную вязкость).

6. Исследования реологических свойств модифицированного жидкого стекла позволили по скорости деформации состава определить промежуток времени (Т=10.40 минут после затворения), на протяжении которого растяжение и удлинение исследуемой массы меняются незначительно. С точки зрения технологии производства, это время должно быть использовано для

4 формования гранул заполнителя.

7. По энергосберегающей технологии - низкотемпературным вспучиванием при 300 °С в течение 10 минут - в печном грануляторе были получены шарообразные гранулы пористого заполнителя со следующими характеристиками: плотность в куске - 0,22 г/см3; насыпная плотность - 150 кг/м3; прочность при раскалывании - 0,07 МПа; огнеупорность - 800 °С; коэффициент водостойкости - 0,3.

8. Получены аналитические и графические зависимости огнеупорности и температуры применения разрабатываемого заполнителя от соотношения входящих в их состав компонентов при различном содержании глиноземсодержащих наполнителей. По плотности и прочности поризованных гранул было определено оптимальное количество огнеупорного наполнителя -75 % массы состава.

9. На гранулах рационального состава, поризованных по оптимальному 4 режиму, при соблюдении установленных в ходе исследований технологических условий (оптимальная температура обжига - 800 °С, время изотермической выдержки при обжиге - 10 минут и скорости охлаждения - 2 °С/мин) был получен пористый жаростойкий заполнитель шарообразной формы со следующими физико-механическими характеристиками:

Наименование показателя Ед. изм. Значение с добавками шамот глина ИМ-2201

Плотность в куске г/см3 0,94 0,76 0,89

Насыпная плотность кг/м3 560 480 530

Прочность при раскалывании МПа 1,02 1,19 1,20

Огнеупорность °С 1250 1280 1400

Коэффициент водостойкости 0,95 0,98 0,88

Форма шарообразная

10. Дан анализ и произведен подбор и оптимизация составов бетонов с использованием разработанного пористого огнеупорного заполнителя на основе модифицированной силикатнатриевой композиции. Результаты испытаний и петрографического анализа показали, что исследованные бетоны соответствуют требованиям, предъявляемым к жаростойким бетонам, а разработанный заполнитель пригоден для использования в жаростойких бетонах.

11. Успешные производственные испытания, показавшие высокую надежность и эффективность жаростойких бетонов с разработанным огнеупорным заполнителем на основе силикатнатриевой композиции, позволили рекомендовать их для использования в качестве материалов футеровки промышленных тепловых агрегатов, работающих при температурах до 1350 °С.

12. Экономический эффект от использования энергосберегающей технологии производства разработанного заполнителя заключается в уменьшении расхода топлива при обжиге на 19,4% и составляет 11549,53 руб. на 1000 м3 заполнителя.

1. - 2001. - № 6.- С. 2-13.

2. Терехов В.А. О некоторых тенденциях развития промышленности строительных материалов // Строительные материалы. 2001.- № 1.- С. 5-12.

3. Пат. RU № 2211196 С2, 7 С 04 В 14/24, 38/00. Композиция для производства пористого заполнителя / Жигулина А.Ю., Мизюряев С.А. (Россия).- 2000127623/03; Заявлено 02.11.2000; Опубл. 27.08.2003. Бюл.24. Приоритет 02.11.2000.

4. Комиссаренко Б.С., Мизюряев С.А., Жигулина А.Ю. Возможность получения низкообжигового жаростойкого заполнителя // Исследования в области архитектуры и строительства. Тез. докл. областной 52-й научноф технич. конф. Самара, 1995.- С. 52.

5. Комиссаренко Б.С., Мизюряев С.А., Жигулина А.Ю. Эффективный жаростойкий заполнитель // Композиционные строительные материалы. Теория и практика. Сб. науч. тр. междунар. научно-технич. конф. Часть 1.- Пенза, 2000.-С. 140-142.

6. Комиссаренко Б.С., Мизюряев С.А., Жигулина А.Ю. Поризация жидкостекольных систем //Строительство и архитектура. Серия Строительные конструкции и материалы. Экспресс-информация. М.: Госстрой России, ВНИИНТПИ, 2000.- вып. 6.- с.26-28.

7. Мизюряев С.А., Жигулина А.Ю. Жаростойкий пористый заполнитель на основе жидкостекольных систем.// Строительство и архитектура. Серияф Строительные конструкции и материалы. Экспресс-информация.- М.: Госстрой

8. России, ВНИИНТПИ, 2000. вып. 6. - с.28-29.

9. Мизюряев С.А., Жигулина А.Ю. Использование растворимых силикатов натрия для получения жаростойкого пористого заполнителя // Тез. докл. областной 58-й научно-технич. конф. Самара: 2001.-С. 100

10. Комиссаренко Б.С., Мизюряев С.А., Жигулина А.Ю. Модифицированные жидкостекольные системы как основа для жаростойкого заполнителя // Строительные материалы.- 2001. № 10.- С. 27-28.

11. Жигулина А.Ю., Мизюряев С.А. Изучение реологических свойств растворов жидкого стекла // Актуальные проблемы в строительстве иф архитектуре. Образование. Наука. Практика. Тез. докл. региональной 59-йнаучно-технич. конф. Самара, 2002. - С.181.

12. Мизюряев С.А., Жигулина А.Ю. Получение пористого заполнителя на основе растворимого стекла путем низкотемпературного обжига // Проблемы строительного комплекса России. Материалы VIII международной научно-технич. конф. Уфа, 2004.- С.113-115.

13. Некрасов К.Д. Легкие жаростойкие бетоны в строительстве //Легкие жаростойкие бетоны и огнестойкость железобетонных конструкций: Тез. докл. коорд. совещания МТЦНТИП. Пенза, 1988. - С. 3-6.

14. Арбузова Т.Б. Высокоглиноземистый заполнитель жаростойких бетонов из шламов органического синтеза // Сб. трудов ИГ Даг. ФАН СССР. — 1988.-вып.36.-С. 81 -82.

15. Гоберис С.Ю., Новиков Е.С. Аглопорит повышенной огнеупорности и жаростойкие бетоны на его основе // Материалы XXII Литов. респ. научно-техн. конф. Каунас, 1972. - С.21-23.

16. Менделев В.Я. Строительство промышленных печей из легких жаростойких бетонов в тресте Союзтеплострой // Монтажные и специальные строительные работы. Реф.сб. ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР. М., 1979. - вып.2.- С.5-6.

17. Милованов А.Ф., Троицкий В.Н., Седунова В.М. Печи установки ЭЛОУ АВТ с футеровкой из легкого жаростойкого бетона // Монтажные и специальные строительные работы. Реф.сб. ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР. М., 1979. - вып.2. - С.8-9.

18. Скобелева Н.В., Авдеева Т.П., Смирнова В.А. Опыт применения жаростойкого бетона в различных отраслях народного хозяйства // Жаростойкие и обычные бетоны при действиях повышенных и высоких температур. М.: НИИЖБ, 1988. - С.49-53.

19. ГОСТ 20910-90. Бетоны жаростойкие. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 25 с.

20. Инструкция по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур. СН 482-76 / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1977. - 97 с.

21. Руководство по возведению тепловых агрегатов из жаростойкого бетона. М.: Стройиздат, 1983. - 65 с.

22. Некрасов К.Д., Масленникова М.Г. Легкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях. М.: Стройиздат, 1982. - 152 с.

23. Гаоду А.Н. Высокоогнеупорный теплоизоляционный бетон // Тр. ин-та НИИЖБ. 1988.- вып.36. - С.82-83.

24. Иванов А.Г., Абызов А.Н., Чернов А.Н. Фосфатный заполнитель и легкий жаростойкий бетон на его основе // Бетон и изделия из местных материалов. Челябинск: УралНИИстромпроект , 1975. - С.58-61.

25. Арбузова Т.Б., Чумаченко Н.Г. Глиноземсодержащие отходы сырье для заполнителей жаростойких бетонов // Легкие жаростойкие бетоны иогнестойкость железобетонных конструкций: Тез. докл. коорд. совещ. МТЦНТИП. Пенза, 1988. - С. 19-20.

26. Олимпиев В.Г. О методике исследования прочности и деформативности бетона при высоких температурах // Огнестойкость строительных конструкций. М.: ВНИИПО МВД СССР, 1973. - С.23-27.

27. ГОСТ 9757-90. Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 15 с.

28. ГОСТ 23037-99. Заполнители огнеупорные. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов, 1999. 7 с.

29. Онацкий С.П. Производство керамзита. М.: Стройиздат, 1987. - 333с.

30. Гедеонов П.П. Мелкозернистые вермикулитовые концентраты -компоненты огнестойких масс // Бетоны и изделия из местных материалов. -Челябинск: УралНИИстромпроект, 1975. С.62-66.

31. Горяйнов К.Э., Горяйнова С.К. Технология теплоизоляционных материалов и изделий. М.: Стройиздат, 1982. - 376 с.

32. Элинзон М.П. Производство искусственных пористых заполнителей. -М. Стройиздат, 1974. 256 с.

33. Некрасов К.Д., Масленникова М.Г. Жаростойкие аглопоритобетон на заполнителе из углеотходов промышленности // Бетон и железобетон. 1981. -№ 12. - С.11-12.

34. Альтшулер Б.А., Елисаветская Н.И. Упругопластические свойства жаростойкого аглопоритобетона при нагреве //Опыт применения жаростойких бетонов в промышленности и строительстве. Тез. докл. республ. конф. -Днепропетровск, 1978. - С.75-75.

35. Израелит М.М. Гоберис С.Ю., Новиков Е.С. Новое в структуре жаростойкого аглопоритобетона. // Жаростойкие бетоны. М.: Стройиздат, 1974, С.16-19.

36. Некрасов К.Д., Масленникова М.Г., Шпирт М.Я. и др. Новый вид легкого жаростойкого бетона на заполнителе из отходов углеобогащения //

37. Строительные материалы из попутных продуктов промышленности. М.: МИСИ, 1981. С.115-119.

38. Донат Ф., Иткин Ю.В., Масленникова М.Г. и др. Термические свойства пористого заполнителя на основе экибастузской углистой породы // Химия твердого топлива. 1978.- №6. - С.9-11.

39. Донат Ф. Легкий жаростойкий бетон на огнеупорном аглопорите из минеральной части углистых пород: Дисс. канд. тех. наук. М., 1980. 146 с.

40. Арзуманян A.A., Манукян Г.С. Вулканические туфы Армянской ССР и возможности их применения в жаростойких бетонах // Легкие жаростойкие бетоны и огнестойкость железобетонных конструкций: : Тез. докл. коорд. совещ. МТЦНТИП. Пенза, 1988. - С.90-92.

41. Тер-Петросян П.А. Эффективные строительные материалы на базе вулканических пород Армении // Строительные материалы.- 1999. № 11.- С. 26

42. Овчаренко Г.И. и др. Цеолиты в строительных материалах/ Г.И. Овчаренко, В. Л. Свиридов, Л.К. Казанцева. Барнаул-Новосибирск: Издательство АлтГТУ; 2000. - 320 с.

43. Ресурсо- и энергосбережение при использовании отходов в производстве строительных материалов и изделий/ Комиссаренко Б.С., Шабанов В.А., Чикноворьян А.Г. и др.; под ред. Комиссаренко Б.С.- Самара: издательство СамГАСА, 2001.- 472 с.

44. Некрасов К.Д., Оямаа Э.Г. Исследование отвальных доменных шлаков как заполнителей жаростойкого бетона // Тр. ин-та ЦНИИПС. 1985. вып. 19. -С.55- 57.

45. Пыльник Э.В., Мирза A.C. Искусственные мелкие заполнители для жароупорных бетонов // Жаростойкие бетон и железобетон в строительстве. -М.: Стройиздат, 1964. С.56-58.

46. Тарасова А.П., Блюсин A.A. Свойства жаростойкого бетона на жидком стекле с нефелиновым шламом // Жаростойкие бетоны. М.: Стройиздат, 1964. - С.139-156.

47. Мириев И.М. Получение жаростойких бетонов на основе отработанных каолиновых отходов завода хлорорганических продуктов // Опыт применения жаростойких бетонов в промышленности и строительстве. Тез. докл. республ. конф. Днепропетровск, 1978. - С.54-55.

48. Использования отходов и попутных продуктов промышленности для ^ производства строительных материалов, изделий и конструкций. М:1. ВНИИЭСМ, 1975.-60 с.

49. Кулиев Г.Б. Жаростойкие бетоны на основе отходов промышленности// Развитие и внедрение жаростойких бетонов и конструкций. Тез. докл. коорд. совещ. НТОстройиндустрии. Череповец, 1981. С. 54-56.

50. Шипулин В.И., Скрябин М.М. Легкие жаростойкие бетоны на основе отходов нефтехимии // Развитие и внедрение жаростойких бетонов и конструкций. Тез. докл. коорд. совещ. НТОстройиндустрии. Череповец, 1981. С. 6-9.

51. Использование высокомарганцевых шлаков в легких жаростойких бетонах / Н.П. Бессмертный, С.Ю. Гоберис, A.M. Тропинов // Легкие жаростойкие бетоны и огнестойкость железобетонных конструкций: Тез. докл. коорд. совещ. МТЦНТИП. Пенза, 1988. - С.36-37.

52. Пирогов A.A., Ракина В.П., Волков Н.В. и др. Изготовление легковесного кускового заполнителя пенометодом из сырого каолина // Огнеупоры. 1977. - № 1. - С.46-52.

53. Кулиев Г.Б., Гусейнова л.Г., Самедов М.А. Легкие жаростойкие бетоны на основе отходов промышленности // Опыт применения жаростойких бетонов в промышленности и строительстве. Тез. докл. республ. конф. -Днепропетровск, 1978. С.50-51.

54. Абызов А.Н., Иванова А.Г. Фосфатный огнеупорный пористый заполнитель и легкие жаростойкие бетоны на его основе. // Опыт применения жаростойких бетонов в промышленности и строительстве. Днепропетровск: НТОСтройиндустрии, 1978, С.80-82.

55. Мизюряев С.А. Легкие жаростойкие бетоны с использованием цеолит-и глиноземсодержащих адсорбентов отходов нефтехимии: Дисс. на соиск. уч. степ, к-та техн. наук. - М., 1889.-140 с.

56. Кабанова M.K. Изучение термических свойств различных видов керамзита// Тр. ин-та ВНИИСТРОМ. 1972. №21 (49).- С. 17-19.

57. Хлыстов А.И., Стоцкая В.И., Клыгин О.В. Повышение стойкости и долговечности огнеупорных футеровок за счет применения многокомпонентных композитов // Строительные материалы. 1999. - № 1. -С.28-29.

58. Корнеев В.И., Данилов В.В. Производство и применение растворимого стекла. JL: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1991. - 177 с.

59. Григорьев П.Н., Матвеев М.А. Растворимое стекло.- М.: Промстройиздат, 1956. 443 с.

60. Жилин А.И. Теплоизоляционный материал сарапулит из силиката натрия// Строительные материалы.- 1934.- №2. С. 18 -19.

61. Лейченко И.Я., Меркин А.П., Фирскин Е.С., Горлов Ю.П. Сверхлегкий минеральный гранулированный материал стеклопор // Строительные материалы.- 1976.- №9. - С. 12 -14.

62. Генералов Б.В., Крифукс О.В., Малявский К.А. Бисипор новый эффективный минеральный утеплитель // Строительные материалы. - 1999. - № 1.-С. 7-8.

63. Иващенко Ю.Г., Сурнин A.A., Зобкова Н.В. Гранулированный теплоизоляционный материал на основе жидкого стекла // Композиционные строительные материалы. Теория и практика. Сб. науч. тр. междунар. научно-технич. конф. Часть 1,- Пенза, 2000.-С.98-99.

64. Верещагин В.И., Погребенков В.М., Вакалова Т.В., Хабас Т.А. Керамические теплоизоляционные материалы из природного и техногенного сырья Сибири // Строительные материалы. 2000. - № 4.- С. 34-35.

65. A.c. SU 1204594 A4 С 04 В 14/04, 18/04. Сырьевая смесь для пористого заполнителя / А.К. Гармуте, Г.Э. Акялис, А.Ю. Яницкас, В.Л. Римкус (СССР).-3784634/29-33; Заявлено 28.08.84; Опубл. 15.01.86, Бюл.№2

66. Пат. RU № 2104252 С1, 6 С 04 В 14/38. Композиция для изготовления теплоизоляционных изделий / Волокитин Г.Г., Скрипникова Н.К., Борзых В.Э.

67. Россия). 96101487/03; Заявлено 24.01.96; Опубл. 10.02.98. Бюл. 4. Приоритет 24.01.96.

68. Пат. 00.06-19 М.183 П МПК С 03 С11/00. Гранулят из вспученного стекла с открытой пористостью и способ его изготовления/ Гюсевелл Г., Капе Ч., Шопе В. (Германия). 19734791.6; - Заявлено 11.08.97; Опубл. 18.02.99 Бюл. 11. Приоритет 11.08.97. - С.8

69. Пат. RU №2085529 С1, 6 С 04 В 18/30. Способ получения легкого заполнителя / Петров В.П., Кац K.M., Волхонский JI.A. (Россия). -95102985/03; Заявлено 03.03.95; Опубл. 27.07.97. Бюл. 21. Приоритет 03.03.95.

70. A.c. SU 1573009 AI, 5 С 04 В 14/24, 20/10. Способ изготовления пустотелого безобжигового заполнителя / И.А. Хазанов, A.M. Юдина, A.A. Жаворонков, И.М. Слуцкая (СССР). 4182708/29-33; Заявлено 10.12.86; Опубл. 23.06.90, Бюл. 23.

71. ГОСТ 13078-81.Стекло натриевое жидкое. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1989. - 25 с.

72. ГОСТ 310.2-76 Цементы. Методы определения тонкости помола. М.: Изд-во стандартов, 1975. 7 с.

73. Стройматериалы из промышленных отходов/ Т.Б. Арбузова, В.А. Шабанов С.Ф. Коренькова, Н.Г. Чумаченко. Самара: Самарское книжное издательство, 1993. - 95 с.

74. Эффективные строительные материалы и изделия из отходов промышленности / Т.Б.Арбузова, В.А.Белкин, С.Ф.Коренькова, Н.Г. Чумаченко. Куйбышев: Куйбышевский архитектурно-строительный институт, 1990.-68 с.

75. Строительные материалы и изделия на основе отходов промышленности. Сборник трудов № 10. М.: Госстройиздат, 1963. - 160 с.

76. Оба С., Тосиро Ю. Виды промышленных отходов и способы их обработки: Пер. с япон.- Хойнибуцу.- 1983.- №7.- с.129-136.

77. Сирасэ Ц. Проблемы, связанные с обработкой промышленных отходов//Санге когай.- 1983. -№6.-с.514-520.

78. Пирогов H.A. и др. Вторичные ресурсы: Эффективность, опыт, перспектива/ Н.А Пирогов, С.П. Сушон, А.Г. Завалко. М.: Экономика, 1987.199 с.

79. Соломатов В.И., Коренькова С.Ф., Чумаченко Н.Г. Новый подход к проблеме утилизации отходов в стройиндустрии // Строительные материалы. -1999.-№7-8.-С. 12-13.

80. ГОСТ 9758-86. Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1987. - 60 с.

81. ГОСТ 12730.0-78. Бетоны. Общие требования к методам определения плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водонепроницаемости. -М.: Изд-во стандартов, 1986. 3 с.

82. ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Методы определения плотности. М.: Изд-во стандартов, 1986. - 3 с.

83. Указания по испытанию глинистого сырья для производства керамзитового гравия и песка. Куйбышев: изд-во им. Мяги, 1980. - 63 с.

84. ГОСТ 7076-99. Материалы и изделия строительные. Методы определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме. М.: Изд-во стандартов, 1999. - 7 с.

85. Егунов В.П. Введение в термический анализ. Самара: ПО «СамВен», 1996.- 270 с.

86. Уманский Я.С. Рентгенография металлов и полупроводников. М.: Металлургия, 1967. - 256 с.

87. Горелик С.С. и др. Рентгенографический и электроннооптический анализ/ С.С. Горелик, JI.H. Расторгуев, Ю.А. Скаков М.: Металлургия, 1970. -368 с.

88. Качанов H.H., Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ. М.: Машгиз, 1960. -216 с.

89. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961,- 863 с.

90. Технология стекла / И.И. Китайгородский, H.H. Качалов В.В. Варгин и др.; под ред. И.И. Китайгородского. М. Государственное издательство литературы по строительным материалам, 1951. - 768 с.

91. Примаченко В.В. Вибровискозиметр и метод определения вязкости предельно концентрированных крупнозернистых масс // Огнеупоры. 1994.-№ 5. - С.26 - 29.

92. Виноградов Б.Н. Петрография искусственных пористых заполнителей. М.: Стройиздат, 1972. - 136 с.

93. Тарасова А.П. Жаростойкие вяжущие на жидком стекле и бетоны на их основе. М.: Стройиздат, 1982. - 133 с.

94. Жаростойкие бетоны на основе композиций из природных и техногенных стекол/ Ю.П. Горлов, А.П.Меркин, М.И. Зийфман, Б.Д. Тотурбиев М.: Стройиздат, 1986. - 145 с.

95. Эйтель В. Физическая химия силикатов: Пер. с англ. М.: Издательство иностранной литературы, 1962. - 1055 с.

96. Бутт Ю.М. и др. Общая технология силикатов/ Ю.М. Бутт, Г.Н. Дудеров М.А. Матвеев М.: Стройиздат, 1976. - 600 с.

97. Иванов Н.К., Радаев С.С., Шорохов С.М. Структурообразование в системах на основе жидкого стекла и опаловых пород // Строительные материалы. 1998.- № 8.- С.24-25.

98. Григорьев П.Н. Растворимое стекло. М.: Стройиздат, 1938. - . .с.

99. Кинджери У.Д. Введение в керамику: Пер. с англ. М.: Стройиздат, 1967,- 499 с.

100. Топоров H.A. и др. Диаграммы состояния силикатных систем. Д.: "Наука", Ленинградское отделение, 1969. вып.1 - 822 с.

101. Топоров H.A. и др. Диаграммы состояния силикатных систем. -Ленинград: "Наука", Ленинградское отделение, 1970. вып.2 372 с.

102. Топоров H.A. и др. Диаграммы состояния силикатных систем. -Ленинград: "Наука", Ленинградское отделение, 1972. вып.З 448 с.

103. Тотурбиев Б.Д. Строительные материалы на основе силикат-натриевых композиций. М.: Стройиздат, 1988.-207с.

104. ГОСТ 27006-86. Бетоны. Правила подбора составов.- М.: Изд-во стандартов, 1986. 9 с.

105. Методические указания по определению экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в промышленности строительных материалов. М.: Стройиздат, 1979.- 47 с.1. УТВЕРЖДАЮ"

106. Главный и женер ООО «Керамзитовый завод»1. ОЧТРОНИН П.С.выпуска опы

107. Состав сырьевой смеси: Компонент1. Жидкое стекло2. Хлористый натрий

108. Жаростойкий компонент отработанный катализатор ИМ-22011. Количество100 вес. ч.8 вес.ч. от массы жидкого стекла 75 вес.ч. от массы жидкого стекла

109. Заполнитель изготавливался по следующей технологии:

110. В мешалку емкостью 200 л засыпались хлористый натрий и жаростойкий компонент. Смесь перемешивалась до полной однородности (около 5 минут).

111. В полученную массу при непрекращающемся перемешивании добавлялось жидкое стекло.

112. Состав перемешивался в течение 10 минут до достижения формовочной влажности.

113. Полученная сырьевая смесь формовалась с помощью тарельчатого гранулятора.

114. Гранулы подавались ленточным транспортером в сушильный барабан.

115. Вспучивание гранул проводилось в сушильном барабане при температуре 300 °С.

116. Полученные гранулы складировались в специальные емкости, из которых подавались непосредственно во вращающуюся печь.

117. Обжиг проводился при температуре 800 °С в опудривающем материале (кварцевый песок).

118. Готовый заполнитель складировался для медленного остывания в специальные емкости (с теплоизоляцией), из которых после остывания перекладывался в бумажные мешки.

119. Объем опытной партии жаростойкого заполнителя составил около 30 м 3.

120. Полученный заполнитель имел следующие свойства:- насыпная плотность, кг/м3 650- прочность при раскалывании, МПа 1,5- огнеупорность, °С 1400- коэффициент водостойкости 0,95- форма гранул близкая к шарообразной

121. Представители СамГАСА: доцент, к.т.н. Мизюряев С.А.ассистент Жигулина А.Ю.1. УТВЕРЖДАЮ"турбинного цеха Самарской ГРЭС ЧВАНОВ В.И. 2000 г.изготовления опытного участка футеровки

122. Компонент Ед.изм. Количество

123. Связка жидкое стекло кг 285

124. Отвердитель кремнефтористый натрий кг 358 Тонкомолотый шамот кг 3109 Мелкий заполнитель л 60010 Крупный заполнитель л 760

125. Бетонные футеровочные изделия изготавливались в следующей последовательности:

126. В мешалке принудительного действия перемешивались сухие компоненты в указанном соотношении в течение 5 минут.

127. К полученной смеси добавлялось жидкое стекло. Масса перемешивалась до полной однородности.

128. Полученная бетонная смесь укладывалась в формы, которые, выдерживались до распалубки в течение трех суток при температуре не ниже 40 °С. '

129. Полученные изделия имели следующие свойства:- плотность, кг/м3 1050- прочность при сжатии, МПа 6,5.

130. Из полученных изделий, отформованных в виде малогабаритных блоков, был изготовлен опытный участок футеровки котлоагрегата №3, общим объемом около 5м3.

131. Ввод печи в эксплуатацию производился по принятой схеме.

132. Представители Самарской ГРЭС: Мастер КТЦ ВдовинИ.А

133. Представители СамГАСД: г, к.т.н. <доцент,ассистентюряев С.А. гулина А.Ю.1. УТВЕРЖДАЮ"рвинного цеха Самарской ГРЭС1. ИВАНОВ В И2000 г.промежуточного осмотра опытного участка футеровки

134. Компонент Ёд.изм. Количество

135. Связка жидкое стекло кг 285

136. Отвердитель кремнефтористый натрий кг 353. Тонкомолотый шамот кг 3104 Мелкий заполнитель л 6005 Крупный заполнитель л 760

137. Опытный участок футеровки был изготовлен в феврале 2000 г. (акт изготовления от 14 февраля 2000 г.) из бетонной смеси следующего состава:1. Расход материалов на 1мЗ:

138. Компонент Ед.изм. Количество

139. Связка жидкое стекло кг 285

140. Отвердитель кремнефтористый натрий кг 35

141. Тонкомолотый шамот . кг 3104. Мелкий заполнитель л 6005. Крупный заполнитель л 760

142. Изготовленный бетон был применен в футеровке котлоагрегата на участке с рабочей температурой 1350 °С.

143. В декабре 2000 г. был произведен промежуточны^ осмотр опытного участка футеровки, показавший хорошее состояние рабочего пространства, отсутствие дефектов.

144. В настоящее время администрацией Самарской ГРЭС рассматривается вопрос о промышленном внедрении бетона, разработанного в СамГаСА, для футеровки котлоагрегатов предприятия.

145. Представители Самарской ГРЭС: Представители СамГАСА:1. Мастер1. Вдовин И. А.1. Мизюряев С.А.1. Жигулина А.Ю.1. АКТизготовления опытного участка футеровки

146. Компонент Ед.иэм. Количество

147. Связка жидкое стекло кг 285

148. Отвердитель кремнефтористый натрий кг 353. Тонкомолотый шамот кг 3104. Мелкий заполнитель л 6005. Крупный заполнитель л 760

149. Бетонные футеровочные изделия изготавливались в следующейпоследовательности:

150. В мешалке принудительного действия перемешивались сухие компоненты в указанном соотношении в течение 5 минут.

151. К полученной смеси добавлялось жидкое стекло. Масса перемешивалась до полной однородности.

152. Полученная бетонная смесь укладывалась в формы, которые выдерживались до распалубки в течение трех суток при температуре не ниже 40 °С.

153. Полученные изделия имели следующие свойства:- плотность, кг/м3 1050- прочность при сжатии, МПа 6,5.

154. Из полученных изделий, отформованных в виде малогабаритных блоков^-был изготовлен опытный участок футеровки печи общим объемом около 200 м3.

155. Ввод печи в эксплуатацию производился по принятой схеме.1. Представителикорпорации Представители СамГАСА;1. Волгостром";

156. Зам. дм^1 производству Профессор,д.т.н.КомиссаренкоБ.С,1. C^w—ент, к.т.н. Мизюряев С.А.1. ПрохирсГнР^ассистент Жигулина А.Ю.1. АКТобследования опытного участка футеровки

157. Таким образом, можно сделать вывод, что разработанный состав прошел производственные испытания и может быть использован в качестве футеровки тепловых агрегатов.1. Представителикорпорации Представители СамГАСА:1. Волгостром":

158. Зам. дирекзУ^та--тю~^1щоизводству Профессор, д. т. н. КомиссаренкоБ. С. Прохоров АГтЧ——додент^ к.т.н. Мизюряев С.А.асо^еЯгент Жигулина А.Ю.

159. Проректор по социальным вопросам,к.т.н., доцент С.А.Мизюряев

160. Начальник учебного отдела,