К.т.н., доц. Володченко А.Н.

Белгородский государственный технологический

университет им. В.Г. Шухова, Россия

ПОДБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ПОЛУЧЕНИЯ ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ НА ОСНОВЕ

ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ПОРОД

В связи с введением в действие новых повышенных теплотехнических требований к конструкциям наружных стен зданий особую актуальность приобретают задачи увеличения производства и расширения области применения стеновых материалов с улучшенными теплоизоляционными характеристиками, в частности, автоклавного ячеистого бетона.

Установлено, что в качестве сырья для производства автоклавных силикатных материалов можно использовать нетрадиционные для стройиндустрии глинистые породы, спецификой которых является незавершенность процессов глинообразования [1, 2, 3].

Целью данной работы является подбор технологических параметров получения ячеистых бетонов на основе песчано-глинистых пород методом математического планирования эксперимента.

В исследованиях использовали песчано-глинистую породу, которая по гранулометрическому составу и числу пластичности (I_p = 6) классифицируется как супесь пылеватая. Пелитовая фракция представлена кварцем, монтмориллонитом, гидрослюдой, каолинитом и смешаннослойными образованиями типа гидрослюда-монтмориллонит.

Сырьевая смесь состояла из супеси и вяжущего, полученного путем совместного помола части породы и извести до удельной поверхности 500 м²/кг. Высокая дисперсность супеси (S_уд = 110 м²/г) позволила исключить ее предварительный помол. В качестве газообразователя использовали алюминиевую пудру. Автоклавную обработку проводили по режиму: подъем давления – 1,5 ч, изотермическая выдержка – 2–8 ч, сброс давления – 1,5 ч. Средняя плотность полученных образцов составляла в пределах 700–720 кг/м³.

В качестве функции отклика y при планировании эксперимента рассматривался предел прочности при сжатии. В качестве независимых переменных выбраны факторы: x₁ – содержание СаО_акт, мас. %, x₂ – давление автоклавирования, МПа, x₃ – время изотермической выдержки, ч.

В результате расчетов получено уравнение регрессии:

y = 4,57 – 0,01x₁ + 0,73x ₂ + 0,52x ₃ – 0,46x ₁² + 0,06x ₂² – 0,48x ₃² – 0,02x₁x₂ – 0,16x ₂x ₃

Зависимость прочности от содержания извести, давления в автоклаве и времени изотермической выдержки, полученные на основе расчета по уравнению регрессии, представлены на рис. 1.

Рис. 1. Предел прочности при сжатии образцов в зависимости от содержания

СаО_акт (а–в), времени изотермической выдержки (г–е) и давления (ж–и) в автоклаве

При увеличении содержания извести в сырьевой смеси с 16 до 18 мас. % предел прочности при сжатии повышается с 4,15 до 4,6 МПа и с 4,8 до 5,3 МПа при давлении 1 и 1,4 МПа соответственно (см. рис. 1). Можно сделать вывод, что содержание извести 18 мас. % является достаточным для образования максимального количества новообразований и формирования оптимальной микроструктуры цементирующего соединения. За счет высокой реакционной способности песчано-глинистой породы оптимальное время изотермической выдержки составляет 5 ч, что в 1,5 раза меньше, чем для изделий на основе традиционного сырья. Повышение давления в автоклаве выше 0,8–1 МПа при данной продолжительности запаривания нецелесообразно, поскольку наблюдаемый при этом прирост прочности незначителен.

Таким образом, получена математическая модель, описывающая зависимость свойств ячеистых силикатных материалов от содержания извести, давления в автоклаве и времени изотермической выдержки при гидротермальной обработке. Использование предлагаемой математической модели позволяет оптимизировать технологические параметры, необходимые для получения изделий с заданными свойствами.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Володченко, А.Н. Попутные продукты горнодобывающей промышленности в производстве строительных материалов / А.Н. Володченко, В.С. Лесовик, С.И. Алфимов, Р.В. Жуков // Современные наукоемкие технологии. 2005. – № 10. – С. 79.

2. Володченко, А.Н. Силикатные материалы на основе вскрышных пород архангельской алмазоносной провинции / А.Н. Володченко, Р.В. Жуков, С.И. Алфимов // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. – Новочеркасск, 2006. – № 3. – С. 67–70.

3. Володченко, А.Н. Силикатные автоклавные материалы с использованием нанодисперсного сырья / А.Н. Володченко, В.С. Лесовик // Строительные материалы. – 2008. – № 11. – С. 42–43.