Проект на тему “Совершенствование технологии получения энерuоэффективных стеновых материалов на известковых вяжущих”

Проект на тему
“Совершенствование технологии получения энерuоэффективных стеновых
материалов на известковых вяжущих”
А.Ю. Кормягин
Ярославский государственный технический университет
В настоящее время в строительстве используются разнообразные вяжущие вещества. Одним из минеральных вяжущих, наиболее экологически чистым и малоэнергоемким является воздушная известь. Которая имеет широкое распространение, как в качестве вяжущего так и в качестве пластификатора для минеральных строительных смесей.
Достоинствами получаемых с применением извести строительных растворов являются:
высокая пластичность, хорошая адгезия к различным типам основания, высокая паропроницаемость. Однако, особенностью получаемых из извести строительных растворов являются
невысокие
прочностные
характеристики.
Технологическая схема получения известковых строительных смесей включает в себя: добычу известняка, его дробление, сортировку, обжиг, гашение комовой извести, осаждение
известкового теста и приготовление растворной смеси. Традиционно гашение комовой извести осуществляют водой с последующим смешиванием полученного известкового теста
с песчаным заполнителем в различных пропорциях.
Такая технология оставалась неизменной долгое время, и она не всегда отвечает современным требованиям производства, таким как:
1)Значительная продолжительность процесса гашения и осаждения
2)Недостаточное качество растворных смесей (как известковых, так и сложных
на основе нескольких вяжущих), в том числе по скорости твердения и прочности получаемого материала
3)Невысокая долговечность
Целью нашей работы являлось совершенствование технологии производства и получения энергоэффективных стеновых материалов, как на основе извести, так и
сложных, и улучшение их основных свойств.
В производственных условиях на продолжительность процесса гашения
могут оказывать влияние различные факторы и в том числе начальная температура воды
и известково-водное соотношение.
Для изучения процессов гашения и свойств известковых строительных
материалов нами использовались стандартные методы оценки как процессов гашения, так
и различных характеристик растворов,
При этом важнейшим показателем определяющим качество
строительной
смеси является плотность.
Представленная зависимость показывает, что с увеличением известкововодного соотношения уменьшается плотность известкового теста.
1,8
1,6
Плотность, г/см3
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
10
20
30
40
50
60
Температура гашения, С'
И:В соотношение
1:1
1:2
1:3
70
На свойства известкового теста оказывают влияние как условия гашения
извести, так и особенности осаждения твердых частиц при отстаивании теста. При этом
показатель плотности известкового теста можно регулировать путем введения добавки.
Ещё в средние века строители заметили, что некоторые продукты животного и
растительного
происхождения
оказывают
положительное
влияние
на
свойства
известковых растворов. В качестве добавок активно применялись – бычья кровь, творог,
яичный белок и другие вещества. В наше время применение этих добавок нерационально,
поэтому
требуются
вещества,
оказывающие
подобный
эффект
и
отвечающие
современным технологическим требованиям. Для этих целей могут быть использованы, к
примеру, растворы технических сахаров.
Наши исследования показали что растворы получаемые при культивировании
определенных микроорганизмов в питательной среде содержащей технические сахара,
оказывают положительное влияние на свойства минеральных строительных смесей.
Наилучшие результаты были достигнуты с помощью применения добавки
250
Время гашения, с
200
150
Вода
БП2
100
БП5
БП10
50
0
0
10
20
30
40
50
60
70
Начальная температура жидкости гашения, *С
Из полученных зависимостей следует, что с увеличением начальной
температуры жидкости гашения наблюдается снижение продолжительности процесса в 24 раза в зависимости от концентрации, что позволяет повысить эффективность установок
для гашения извести.
Для плотности известкового теста наблюдается следующая зависимость: с
применением добавок
любого типа плотность повышается и зависит от начальной
температуры жидкости гашения, состава добавки, её концентрации и способа введения.
Прочностные характеристики определялись путем оценки образцов на сжатие
и изгиб. В своей работе мы установили слеующие зависимости прочности известковопесчаных образцов при сжатии и изгибе от момента введения добавки и ее концентрации
Прочность на сжатие, МПа
1,20
1,00
0,80
При гашении извести
0,60
При приготовлении
раствора
0,40
0,20
Мы исследовали два вида введения добавки:
1) Приготовление растворной смеси и последующее введение добавки
0,00
0
2
4
6
8
10
12
2) Введение добавки непосредственно при гашении извести
Концентрация добавки, %
В первом случае прирост прочности составляет 5-15%
Более же эффективным оказалось введение модифицирующей добавки при
гашении извести.
Зависимость предела прочности при изгибе от концентрации добавки в растворе для гашения извести показала, что с повышением расхода добавки наблюдается
увеличение прочности известково-песчаного раствора до 3,5 раза.
Схема получения известковыхстроительных смесей
с применением
добавки
Применение раствора добавки в качестве жидкости для гашения предполагает
включение в схему приготовления строительных растворов нескольких дополнительных
операций. Эти операции не вносят существенных изменений в технологическую схему, не
требуют значительных капитальных затрат на оборудование и достаточно просты в
реализации.
Таким образом мы
доказали, что добавка оказывает положительное
воздействие, уменьшая время гашения извести, увеличивая плотность известкового теста,
и повышая прочностные характеристики известковых строительных растворных смесей
естественного твердения.
Концентрацию и тип
добавки следует подбирать в зависимости от
поставленных производственных задач.
Полученные
нами
результаты
основаны
на
исследовании
материалов
естесственного твердения, которые в общем объеме известковых вяжущих составляют
относительно небольшую долю, в то время как наибольший объем извести используется,
при получении силикатных материалов автоклавного твердения (кирпич, газосиликатные
блоки). Предпологается использовать полученную известь для материалов автоклавного
твердения так как она обладает высокой дисперсностью, плотностью и пластичностью
смеси. При этом песок, который при естественном твердении является инертным
заполнителем, при автоклавном твердении будет активным, что даст еще более
существенный прирост в качестве изготавливаемого изделия.
В настоящее время несмотря на многообразие выпускаемой продукции на рынке отсутствует материал который бы полностью удовлетворял нормам современной
теплотехники в сочетании с высокой прочностью.
Для
наглядного
примера
предлагаю
вашему
вниманию
прайс
лист
ярославского завода силикатных изделий.
В первую очередь прошу обратить ваше внимание
применяемые
при
строительстве
виды
кирпича.
Здесь
на наиболее часто
указана
их
прочность,
теплопроводность и стоимость. Суть проблемы заключается в следующем: при
использовании даже наиболее качественного поризованного изделия
с низким
коэффициентом теплопроводности, расчетная толщина ограждающей конструкции
превышает
1,5
метра,
что
влечет
за
собой
использование
дополнительных
теплоизоляционных материалов. Наша добавка позволит увеличить прочность кирпича и
продолжить
его
дальнейшую
поризацию,
тем
самым
снизить
коэффициент
теплороводности в два раза, и снизить толщину каменной кладки до разумных пределов и
обойтись без использования утеплителя.
Кроме кирпича для ограждающих конструкций
в настоящее время в
строительстве используют газосиликатные блоки имеют достаточно низкий коэффициент
теплопроводности, но и низкую прочность, поэтому их можно применять только для
строительства малоэтажных зданий.
В данном случае применение наших биотехнологических продуктов позволит
увеличить прочность блоков и использовать их при строительстве многоэтажных зданий с
несущими стенами.
Экономическая сторона вопроса.
По полученным нами данным средний расход вяжущего составляет 7% от
массы получаемого изделия.
Расход добавки на модифицированное вяжущее не более 1% от массы
вяжущего поэтому на один полнотелый кирпич требуется не более 4 грамм. Таким
образом затраты на введение добавки при расчетной себестоимости около 25-30 рублей за
килограмм, составляют 2,5 копейки за 1 грамм, что не более 10 копеек на изделие, а на
пористые еще меньше. Экономия строительных материалов за счет уменьшения толщины
каменной кладки составит от 10-25%, что при огромных объёмах производства кирпича миллионы рублей.
И так основными преимуществами добавки являются:
1)Получение из низкоактивной извести изделий с высокими прочностными
свойствами
и
одновременно
обладающими
необходимыми
теплотехническими
показателями
2)Для получения добавки не требуется сложного оборудования.
3)Синтез добавки осуществляется за счет биохимических процессов, требуется
только поддержка оптимальной температуры смеси в пределах 20-250с.
4)При синтезе добавки возможно модифицирование процесса
для получения продукции с различной молекулярной массой
Нашими дальнейшими планами является получение и исследование
силикатных изделий автоклавного твердения с
теплотехническими характеристиками.
улучшенными
прочностными и