Главная  Свойства 

 

Неорганические вяжущие вещества

 

К группе неорганических теплоизоляционных материалов относятся: минеральная и стеклянная вата и изделия из них; ячеистое стекло (пеностекло); легкие бетоны с применением вспученных перлита и вермикулита; ячеистые теплоизоляционные бетоны; асбестовые и асбестосодержащие материалы; керамические теплоизоляционные изделия и огнеупорные легковесы. Отличительной особенностью неорганических теплоизоляционных материалов является их достаточная огнестойкость, малая гигроскопичность, неподверженность загниванию, низкая теплопроводность.

 

Минеральная вата применяется для теплоизоляции холодных (до -200°С) и горячих (до 600°С) поверхностей. Укладка ваты слоем — сравнительно трудоемкий процесс, поэтому ее чаще при засыпной изоляции превращают в гранулы во вращающемся дырчатом барабане. Однако основными видами изделий с применением минеральной ваты являются плиты полужесткие и жесткие на битумном и синтетическом (полимерном) связующем. Битумы для плит полужестких, мягких и войлока применяют с температурой размягчения 50° С и выше; из синтетических смол наибольшим применением пользуется фенолоформальдегидная водоэмульсионная или мочевиноформальдегидная смолы. Волокна минеральной ваты смешивают со связующим веществом и из полученной массы при давлении и нагревании формуют изделия.

 

Плиты минераловатные повышенной жесткости, изготовляем^ по технологии мокрого формования гидромассы или пульпы, дод. жны иметь среднюю плотность не более 200 кг/м3, теплопровод, ность — не более 0,052 Вт/(м-К) при расходе синтетического связую, щего не более 10%, предел прочности при сжатии (при 10%-ной деформации) не менее 0,1 МПа.

 

К полужестким, гибким минераловатным изделиям относят пли-ты и скорлупы, маты и войлочные изделия, получаемые уплотнением ваты, обработанной битумом или синтетическим связующим ве-ществом. Выпускают прошивные маты длиной до 2500 мм, шириной до 1000 мм и толщиной 40—120 мм. По средней плотности они де-лятся на марки 75, 100, 125, 150, а прошивают их суровыми нитями, шпагатом, стеклянными нитями или проволокой. Эти маты выпускают с обкладками с одной или двух сторон или без обкладок. Об-кладочные материалы: упаковочная бумага, металлические сетки, ткани асбестовые, стеклосетки и др.

 

Как и другие, теплоизоляционные материалы должны обладать определенной прочностью, хотя и не высокой, но достаточной для монтажных работ и сохранения формы изделий.

 

Из минеральной ваты на синтетическом связующем изготовляют цилиндры и полуцилиндры для теплоизоляции трубопроводов с температурой поверхности от 180 до 400°С. По средней плотности они подразделяются на марки: 100, 150, 20 Длина их 500, 1000 мм, толщина 40—80 мм, внутренний диаметр 18— 219 мм. Теплопроводность при температуре 25±5°С —: 0,041—0,045 Вт/(м-К), а при 125°С — 0,058 Вт/(м-К). Предел прочности при растяжении для изделий разных марок не менее 0,015—0,025 МПа ( 13. .

 

1 Минеральная вата

 

Ячеистое стекло — блоки и плиты, получаемые из измельченного в порошок стекла (стеклянного боя, эрклеза) в смеси с газообра-зователем (известняком, антрацитом) и при обжиге (900—1000°C)i Марки по средней плотности 200 и 300; теплопроводность при температуре 25°С — 0,09—0,10 Вт/(м-К), предел прочности при сжатии 0,5—3,0 МПа. Плиты имеют пористость до 85—95%, размеры по длине 500 мм, ширине 400 мм, толщине 80-—140 мм. Их применяют в качестве теплоизоляции ограждающих конструкций зданий (вкладыши в стеновых панелях). Они поглощают не только теплоту, но и звуковые волны.

 

Вспученные перлит и вермикулит составляют эффективные сыпучие теплоизоляционные материалы для засыпок и набивок полостей, но особенно в качестве заполнителей легких бетонов и растворов, применяемых в монолитном и сборном строительстве. Из вспученного перлита с применением минеральных или органических связующих веществ получают жароупорный перлитобетон с частичным введением в него молотого перлита для температур 500—700°С; перлитобетон — без добавления перлитовой молотой муки; поливинилацетатоперлит; мочевиноформальдегидоперлит и Др.; изделия из керамзитоперлитобетона, силикатоперлитовые, гип-соперлитовые, перлитоцементные, перлитобитумные изделия и т. п. Из вспученного вермикулита в нашей стране вырабатывают асбе-стовермикулитоперлитовые плиты и сегменты и асбестовермикули-товые плиты, скорлупы и сегменты на основе связующих веществ с применением асбеста и других добавок.

 

Плиты из ячеистых бетонов применяют для теплоизоляции стен ( 13.4, а, б, в) и перекрытий, укрытия поверхностей заводского оборудования и трубопроводов (пластичные бетоны и растворы).

 

1 Утепление стен:

 

а — снаружи минеральной ватой и вагонкой; б — снаружи плитным утеплителем; в — внутренней теплоизоляцией — жестким утеплителем; 1 — брус; 2, 12 — стена; 3 — минвата; 4 — вагонка; 5 — штырь; б — теплоизоляция; 7 — каркас; 8 — утеплитель; 9 — отделка; 10 — пергамин; 11 — рейка

 

А вестовые и асбесгпосодержащие теплоизоляционные материа-педставлены асбестовой бумагой, картоном, шнурами разного ЛЫ етра и пр., плитами, скорлупами, сегментами и др., мастичны-ДИаизоляциями с применением порошков.

 

МЙ Штучные асбестоцементные теплоизоляционные изделия изгоняют из смеси распушенного асбеста V и VI сортов и цемента не Т° же марки 300 с помощью прессования и сушки. Допускается частич-НИ заменять асбест минеральной ватой, а цемент — известково-трепе-Ньным вяжущим веществом. Изделия в виде плит (1000 500 30 мм), скорлуп (длиной 500 мм при толщине 30—40 мм) и сегментов (длиной 500 мм при толщине 50—80 мм) вырабатывают по средней плотности марок 400 и 450, прочностью при изгибе соответственно 0,2 и 0,25 МПа и теплопроводностью 0,08—0,09 Вт/(мК). Используют для тепловой изоляции поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 450°С ( 13. .

 

1 Тепловая изоляция промышленного оборудования с помощью асбестоцемента

 

С меньшей средней плотностью получают асбестовермикулито-вые изделия путем прессования и сушки гидромассы, состоящей из асбеста, вспученного вермикулита и связующих веществ. Предусмотрены три марки — 250, 300 и 350 по средней плотности (в кг/м3). Длина плит 500 и 1000 мм, ширина 500, толщина 40—100 мм, скорлупы и сегменты имеют длину 500 мм, толщину 40 и 50 мм. Их применяют при температуре изолируемых поверхностей до 600°С ( 13. . Предел прочности при изгибе — не менее 0,8— 0,25 МПа (для разных марок), влажность — не более 5%.

 

Многие асбестосодержащие теплоизоляционные материал! кроме асбестового волокна, содержат 70-85% наполнителя — щ томита, трепела, магнезита и др. Целесообразно добавлять в так смеси отходы асбошиферного производства.

 

Особенно часто совелитовые плиты, скорлупы и сегменты испо льзуют при температурах не выше 550°С (начало разложения углекислого кальция, содержащегося в высушенном совелите). Находят широкое применение также другие разновидности асбестосодерж щих материалов.

 

Воздушные вяжущие вещества способны в тестообразном состоянии твердеть и длительно сохранять свою прочность только на воз-Духе, вне контакта с водой. Их используют в условиях, не подвергающихся воздействию водной среды. К таким вяжущим веществам относятся: строительная воздушная известь, гашеная (пушонка) и молотая негашеная (кипелка) известь, гипсовые и магнезиальные вещества, а также растворимое или жидкое стекло, которое, как исключение из общего числа вяжущих, не относится к порошкообразным материалам.

 

Производство неорганических вяжущих веществ основано на химической переработке сырья. Основной сырьевой базой служат горные породы и сходные с ними по составу побочные продукты промышленности. Из горных пород используют: карбонатные — известняк, мел, известковые туфы, ракушечник, мрамор, доломиты, доломитизированные известняки, магнезит; сульфатные — гипс и ангидрит; мергелистые — известняковые мергели; алюмосиликат-ные — нефелин, глины, глинистые сланцы; высокоглиноземистое сырье — бокситы, корунды и др.; кремнеземистые — вулканический пепел (пуццолан), трассы, диатомит, трепел, опоку, кварцевый песок. Из побочных продуктов в качестве сырья применяют в цементной промышленности шлаки металлургические, особенно первичных процессов доменного производства, а также передельных процессов (мартеновские); шлаки цветной металлургии, топливные и др.; золы, обычно кислые. При использовании побочных продуктов учитывают их химический состав, так как по составу они подразделяются на основные и кислые.

 

Неорганическими вяжущими веществами называются порошкообразные минеральные материалы, которые при смешивании с водой или водными растворами некоторых солей образуют пластическую массу (тесто), способную со временем твердеть до камневидного состояния. Большую группу неорганических вяжущих веществ составляют воздушные и гидравлические.

 

Сырье бывает одно- и многокомпонентным. При многокомпонентном сырье более однородной смесь получается при увеличении степени дисперсности ее компонентов раздельным или одновременным доизмельчением; при этом возрастает и общая (химическая и энергетическая) активность продукта домола, тем более, если в до-измельчаемую смесь были дополнительно внесены еще необходимые ингредиенты.

 

Гидравлические вяжущие вещества способны в тестообразном состоянии твердеть и длительное время сохранять прочность не только на воздухе, но и в воде, увеличивая с течением времени прочность отвердевшего теста (камня). Поэтому, в отличие от воздушных, они могут применяться в наземных, подземных, гидротехнических и других сооружениях, подверженных воздействию водной среды, К таким вяжущим относятся портландцемент, глиноземистый цемент, пуццолановые и шлаковые смешанные цементы, ряд специальных цементов, а также гидравлическая известь. К ним примыкают еще и вяжущие вещества автоклавного твердения.

 

При определенных термических режимах сырье или сырьевая смесь претерпевает изменения в химическом составе и структуре. При повышенных температурах происходят реакции в твердом состоянии. Атомы или атомные группы в кристаллической решетке нагреваемого вещества начинают колебаться в такой степени, что молекулы получают избыточную энергию (энергию активации). Часть активных молекул может сталкиваться и обмениваться местами с атомами и молекулами другого реагирующего вещества, образуя новые соединения. Эти реакции в твердой фазе за счет энергии активации особенно характерны при получении воздушной и гидравлической извести, а также роман-цемента, так как температура обжига сырья не доводится до уровня спекания с появлением жидкой фазы. Как отмечалось в теоретической части (см. гл. , большей реакционной способностью обладают аморфные вещества, например, трепел активнее кварцевого песка при одном и том же их химическом составе. При температурах спекания, когда обжигается сырье для получения портландцементного клинкера, образуется жидкая фаза, которая ускоряет химические реакции между твердыми веществами, начинающиеся значительно раньше этой температу-РЬ Продукт обжига приобретает новое качество, отличное от качества сырья или его компонентов. Оно выражается в появлении вяжуцщх свойств у продукта обжига после затворения его водой или, реже, водным раствором некоторых солей. Чтобы полнее и быстрее проявилась потенциальная вяжущая способность продукта обжига, необходимо всемерно увеличивать поверхность контакта на. границе раздела фаз «твердое — жидкое». Это достигается путем тонкого измельчения (помола) продукта обжига. Чем выше степень дисперсности порошкообразного продукта, больше его удельная поверхность, тем полнее и быстрее, при,прочих соответственных условиях, проявляется потенциальная энергия. Для изменения некоторых качественных характеристик вяжущего вещества нередко при помоле вводят добавки, например гипс в портландцемент, известь в ангидритовый цемент и т. п.

 

Однако исследования и практика показали на отсутствие закономерности между величинами указанных двух модулей и реальными свойствами материалов. Поэтому изыскивались иные модули — Тетмайера, Ле-Шателье, Кюля, Юнга, Кинда и др. Исследования показали несомненную полезность коэффициентта основности, предложенного П.И. Боженовым и приведенного выше. По мере роста Мо 1 вяжущие свойства металлургических шлаков заметно повышались.

 

Направление химических и физико-химических процессов при производстве вяжущих веществ зависит от многих факторов и, в первую очередь, от состава сырья, однородности его компонентов, характера и количества примесей, структурных и текстурных особенностей применяемых горных пород в качестве компонентов сырья, технологического и термического режимов. Ввиду многообразия этих факторов трудно выдержать строго постоянным состав и свойства готового продукта — вяжущего вещества. Активным корректированием состава сырьевой смеси с введением некоторых дополнительных ингредиентов, а также варьирования режимов при выполнении операций представляется возможным увеличивать од-» нородность состава и качества вяжущего материала. Понятно, что приготовление вяжущих веществ всегда усложняется по мере перехода от однокомпонентного сырья к сырьевым смесям, состоящим из двух и более компонентов. Впрочем, понятие однокомпонентно-сти тоже достаточно условно вследствие возможных примесей в природном сырье.

 

Принципиальная схема технологии изготовления минеральных вяжущих веществ состоит из следующих основных операций: подготовка исходных компонентов сырья; дозирование; придание сырью удобообжигаемого состояния с учетом конструкции печи и других производственных факторов; обжиг; помол продукта обжига — в смеси с добавками или без .добавок. Центральное место в технологии занимает обжиг, при котором сырье теряет свободную воду, дегидратируется, термически диссоциирует. Обжиг осуществляется в печах или специальных аппаратах (например, при варке гипса, растворимого стекла). Наиболее распространенными являются вращающиеся печи, особенно при производстве портландцемента, глиноземистого цемента, извести и некоторых других вяжущих материалов.

 

Приготовление вяжущих веществ часто связано с использованием наполнителя — тонкоизмельченных кварцевого песка, известняка, доломита, андезита, диабаза, базальта, некоторых шлаков. В виде активных (гидравлических) минеральных добавок используют либо природные породы — диатомит, трепел, опоку, трасс и другие, либо искусственные — нефелиновый шлам, цемянку, глиеж (горелые породы), золы или шлаки. В минеральные вяжущие вещества нередко вводят поверхностно-активные добавки: гидрофильные — сульфитно-спиртовая барда (ССБ), сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ) и гидрофобные — мылонафт, асидол, омыленный пек, олеиновая кислота и др. Производство вяжущих веществ не обходится иногда и без применения в них ускорителей или замедлителей твердения. В качестве ускорителей (катализаторов) используют хлористый кальций, хлористый натрий, соляную кислоту, жидкое стекло, нитрит натрия и др., а в качестве замедлителей твердения (ингибиторов) — двуводный гипс, серную кислоту, сернокислое железо, клеи, ССБ и СДБ (соли лигносульфоновых кислот) и др. Для улучшения формовочных свойств могут вводиться пластификаторы — порошкообразные вроде глины, бентонита, трепела, диатомита, извести (оксида кальция) и др. или в виде жидкости типа ПАВ. В качестве интенсифицирующих добавок при помоле вяжущего ве щества применяют антрацит и другие углеродистые добавки.

 

Принципиальная схема технологии вяжущих веществ нуждается в конкретизации специфических особенностей при изготовлении отдельных типов вяжущих материалов.

 



Фундаменты на проса дочных грунтах. Кровли из асбестоцементаых плоских и волнистых листов. Кровли из мягких материалов. Крыши бань и саун. Легированные стали и твердые сплавы. Малярные работы. Материалы и изделия из горных пород.

 

Главная  Свойства 



0.0012