6.2. Изделия на основе извести и магнезиальных вяжущих веществ
На основе извести получают силикатный, известково-шлаковый и известково-зольный кирпич, ячеистые, силикатные изделия.
Силикатный (известково-песчаный) кирпич изготовляют из смеси извести и кварцевого песка путем прессования и последующего запаривания в автоклаве отформованных изделий.
Песок для силикатных изделий должен содержать кремнезема SiO2 не менее 70%. Вследствие того, что слюда понижает прочность изделий, ее содержание в песке не должно превышать 0,5%. Органические примеси недопустимы, они вызывают вспучивание изделий и понижают их прочность. Содержание в песке сернистых примесей допускается не более 1% в пересчете на SO3. Равномерное содержание и распределение глинистых примесей допускается в количестве не более 10%. Они повышают удобоукладываемость сырьевой смеси и качество силикатных изделий. В производстве силикатных изделий применяют известь в виде молотой кипелки, пушонки.
Силикатный известково-песчаный кирпич по форме, размерам и основному назначению не отличается от глиняного кирпича. Кирпич прессуют из известково-песчаной смеси, состоящей из 92 – 95% чистого кварцевого песка, 6 – 8% воздушной извести. Смесь увлажняют до 7%.
Формуют кирпич на прессах давлением 15,0 – 20,0 МПа. Отформованные кирпичи укладывают на вагонетки и отправляют в автоклавы для твердения. Автоклавы представляют собой горизонтальные стальные или железобетонные цилиндры диаметром 2,0 – 3,6 м и длиной до 20 м, герметически закрывающиеся с торцов крышками. В автоклавы впускают водяной пар под давлением 0,8 – 1,6 МПа и температурой 175 °С. Весь процесс продолжается 10 – 14 ч.
Технологическая схема производства силикатного кирпича показана на рис. 29.
Под влиянием высокой температуры и влажности происходит химическое взаимодействие между известью и кремнеземом по реакции
.
Выделяющиеся на поверхности песчинок кристаллы гидросиликата кальция прочно соединяются между собой и с зерном песка, образуя прочный искусственный каменный материал. Процесс пропаривания сырца в автоклавах длится 10 – 12 ч. Прочность силикатного кирпича продолжает нарастать и после запаривания его в автоклаве. Это объясняется тем, что при автоклавной обработке реакция извести с кремнеземом протекает только на поверхности зерен песка. На воздухе свободная известь, соединяясь с углекислотой воздуха, переходит в углекислый кальций:
.
Рис. 29. Технологическая схема производства силикатного кирпича по барабанному способу:
1 – барабанный грохот для сортировки песка; 2 – гасильный барабан; 3 – склад извести; 4 – дробилка; 5 – мельница; 6 – сепаратор; 7 - бункер молотой извести; 8 – весы; 9 – шнек; 10 – перемешивание и измельчение массы на бегунах; 11 – прессование кирпича, 12 – твердение кирпича в автоклаве.
В зависимости от предела прочности при сжатии кирпич подразделяют на марки 75, 100, 125, 150, 200 и 250.
По сравнению с глиняным кирпичом у силикатного меньшая огнестойкость, несколько большая средняя плотность и теплопроводность. Не следует использовать его для устройства фундаментов, кладки печей, труб и других частей конструкций, подвергающихся воздействию высоких температур.
Быстрое развитие производства силикатного кирпича объясняется его значительными технико-экономическими преимуществами по сравнению с глиняными: расход условного топлива и трудовые затраты примерно в 2 раза меньше, а стоимость на 15 – 40% ниже. Цикл его изготовления намного короче по сравнению с глиняным кирпичом.
Из известково-песчаных смесей, помимо силикатного кирпича, можно изготовлять различные изделия: камни, крупные блоки для стен, плиты для перекрытий, плиты для облицовки зданий, ступени. Плиты и другие изделия, которые работают на изгиб, армируют в растянутой зоне стальной проволокой. Для получения изделий с повышенной прочностью и морозостойкостью часть песка размалывают, увеличивая его активную поверхность, чем усиливают химическое взаимодействие песка с известью.
Известково-шлаковый кирпич изготовляют из смеси извести и гранулированного доменного шлака. Извести берут 3 – 12%, а шлака ‑ 88 – 97%.
Известково-зольный кирпич получают из смеси извести и золы. Извести берут 20 – 25% и золы ‑ 75 – 80%.
Технология производства не отличается от технологии производства силикатного кирпича.
Ячеистые силикатные изделия (пеносиликат и газосиликат) получают из смеси извести 15 – 25% и молотого песка 75 – 85%. Ячеистая структура образуется механическим или химическим путем и в зависимости от этого материалы называют пено- или газосиликатом.
Пеносиликат представляет собой пористый материал, который получают в результате автоклавного твердения пластичного известково-песчаного раствора, смешанного с устойчивой пеной. Пену получают путем взбивания водного раствора пенообразователя: клееканифольного, состоящего из костного клея, канифоли, едкого натра и воды; смоло-сапонинового – из растительного мыльного корня и воды; пенообразователя ГК.
Газосиликат – пористый материал того же состава, что и пеносиликат, но образование пористой структуры происходит при введении в смесь алюминиевой пудры.
Технологический процесс производства ячеистых силикатных изделий состоит из следующих основных операций (рис. 30): приготовление известково-песчаного вяжущего совместным помолом извести и части песка (количество песка от веса извести составляет 20 – 50 %); измельчение песка по сухому или мокрому способу; приготовление пено- или газобетонной массы; заливка металлических форм; срезание избытка массы; выдержка; пропаривание в автоклаве.
Ячеистые силикатные изделия изготовляют как армированными, так и неармированными.
В армированных силикатных изделиях стальная арматура более подвержена коррозии, чем в цементных бетонах, поэтому ее покрывают защитными составами (цементно-казеиновыми, полимерцементными).
Силикатные изделия из ячеистого бетона подразделяются на:
теплоизоляционные со средней плотность до 500 кг/м3 и пределом прочности на сжатие до 2,5 МПа;
конструктивно-теплоизоляционные со средней плотностью 500 – 800 кг/м3 и пределом прочности при сжатии 2,5 – 7,5 МПа;
конструкционные со средней плотностью выше 800 кг/ м3 и пределом прочности 7,5 – 15 МПа.
Мелкие неармированные блоки из конструкционного пено- и газосиликата применяют для кладки стен зданий. Размеры блоков: длина – 50 – 90 см, ширина – 25 – 40 см, толщина – 20 – 25 см.
Из теплоизоляционных ячеистых бетонов изготовляют термовкладыши, применяемые для утепления стен, скорлупы для тепловой изоляции трубопроводов и т.д.
Рис. 30. Технологическая схема производства пеноблоков:
1 – склад песка; 2 – сушильный барабан; 3 – бункер сухого песка; 4 – бункер извести; 5 – шаровая мельница для помола песка; 6 – шаровая мельница для совместного песка и извести; 7 – система шнеков; 8 – бункер для известково-песчаной смеси; 9 – бункер для молотого песка; 10, 11 – элеватор подачи молотой извести; 12,13 – бункера молотой извести; 14 – весовые дозаторы; 15 – дозатор воды; 16 – дозатор пенообразователя; 17 – пено-бетономешалка; 18 – подъемник для разлива массы в формы; 19 – вагонетка с формами; 20 – автоклав.
Для покрытий промышленных зданий широко применяют армированные прямоугольные плиты из конструкционного ячеистого бетона. Такие плиты по сравнению с железобетонными намного легче, их не требуется особо теплоизолировать и в то же время они достаточно прочны и долговечны.
Магнезиальные вяжущие вещества отличаются высокой прочностью по сравнению с другими воздушными вяжущими, при этом они надежно сцепляются с древесноволокнистыми материалами, не разрушая их и защищая от гниения.
Путем смешивания магнезиальных вяжущих с затворителем (преимущественно водным раствором хлористого кальция) и древесными опилками или стружками получают строительные материалы, которые называют ксилолит и фибролит. В ксилолите заполнителем являются опилки, в фибролите – стружки.
Фибролит - теплоизоляционный и конструкционный материал. Теплоизоляционный фибролит применяют для утепления стен, полов и перекрытий каркасных зданий, а конструкционный – для заполнения стен, перегородок и перекрытий; фибролитовую фанеру используют в качестве штукатурки.
Ксилолит представляет собой затвердевшую смесь древесных опилок с магнезиальным вяжущим, затворенным раствором хлористого магния. Из ксилолита изготовляют бесшовные полы и ксилолитовые плитки размером 20х20 или 15х15 см и толщиной 12 – 15 мм. Применяют ксилолитовые плитки для настилки полов в тех помещениях промышленных зданий, где нет большого увлажнения.
На основе магнезиальных вяжущих веществ приготовляют также пено- и газомагнезиты – высокоэффективные теплоизоляционные материалы. Их получают смешиванием каустического магнезита, затворенного раствором хлористого магния, с устойчивой пеной или с газообразователем.