Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка жаростойких материалов на основе искусственных керамических вяжущих из термоактивированных глин

Сведения об участнике
ФИО
Грудина Виктория Андреевна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Химия и химические технологии
Раздел области наук
Химическая технология. Химическая промышленность
Тема
Разработка жаростойких материалов на основе искусственных керамических вяжущих из термоактивированных глин
Резюме
В данной работе была показана возможность получения теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных материалов на основе искусственных керамических вяжущих (из термоактивированных глин) различного состава с комплексным механизмом упрочнения, основанном на сочетании самоотвердения шлакощелочного вяжущего и росте прочности после сушки и обжига керамических вяжущих.
Ключевые слова
ячеистые керамобетоны, искусственные керамические вяжущие, пенометод, плотность, прочность, композиционное связующее, коэффициент конструктивного качества, микроструктура.
Цели и задачи
Целью данной работы является разработка эффективных легковесных жаростойких теплоизоляционных материалов на основе искусственного керамического вяжущего из термоактивированных глин.
Научная новизна включает в себя следующие составляющие:
• Для создания жаростойких пеноблоков предлагается новая композиция на основе шлакощелочного вяжущего и искусственного керамического вяжущего (ИКВ);
• Пластическая прочность и прочность готовых изделий (формирование межпоровых перегородок) определяется наличием колоидного компонента ИКВ и шлакощелочного вяжущего;
• Использование разработанных составов дает экологический эффект от вовлечения вторичных сырьевых ресурсов в технологический процесс засчет утилизации отходов;
• Комплексное упрочнение материала основано на сочетании самоотвердения шлакощелочного вяжущего и росте прочности после сушки и обжига.
Введение

В настоящее время в связи с быстрым ростом цен на энергоносители особую актуальность приобретает вопрос улучшения энергоэффективности жилых и производственных зданий и сооружений. Одним из путей повышения энергоэффективности является применение современных теплоизоляционных материалов.

Обоснованная техническая и экономическая концепция развития производства и применения теплоизоляционных материалов способна оказать большое влияние на всю структуру строительного производства.

Спрос на теплоизоляцию находится на достаточно высоком уровне и продолжает демонстрировать устойчивый рост.

Все это обусловило расширение работ по созданию новых высокотемпературных и огнеупорных теплоизоляционных материалов.

 

Методы и материалы

 Теплоизоляционный материал получали путем смешения минеральной составляющей – ИКВ (ИКВ получали помолом активированного материала осуществлялся в мельнице объемом 100 л, в щелочной области рН методом постадийной загрузки) и шлакощелочного вяжущего с  предварительно полученной пеной на основе раствора ПАВ, т.к.  наиболее высокая степень пористости (85-90%) достигается именно при пеновом способе производства. В работе использовался 3 % раствор пенообразователя «ТЭАС». Содержание шлакощелочного вяжущего в массе составляло от 5 до 15 %. Для его получения использовали жидкое стекло и шлак Северского трубного завода (СТЗ).

В данной работе для механоактивации шлака СТЗ, полученного по воздушно-сухой технологии, использовалась шаровая мельница. 

Формование образцов осуществлялось методом литья в металлические формы размером 50х50х50 мм. В формах образцы выдерживались в течение суток, а затем формы разбирались и образцы подвергались сушке при температуре 50–100°С .

Термообработка производилась в силитовой печи с карбидокремниевыми нагревателями при двух различных температурах: 1000ºС -  в первом случае и 1100°С во втором, с выдержкой в 1 ч. при 600°С.

После обжига образцы теплоизоляционных материалов были подвержены испытаниям, в результате которых были определены такие физико-механические характеристики, как кажущаяся плотность, усадка, предел прочности при сжатии и рассчитан  коэффициент конструктивного качества.

Описание и обсуждение результатов
  1. Показана возможность получения теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных материалов на основе искусственных керамических вяжущих (из термоактивированных глин) различного состава с комплексным механизмом упрочнения, основанном на сочетании самоотвердения шлакощелочного вяжущего и росте прочности после сушки и обжига керамических вяжущих.
  2. Получены искусственные керамические вяжущие на основе термоактивированных глин и определены их свойства и реологические характеристики.
  3. Проведен сравнительный анализ зернового состава шлака при различном времени помола и определены основные гранулометрические характеристики.
  4. Анализ полученных данных показал, что оптимальным содержанием шлакощелочного вяжущего в составе материала является 5%.
  5. Получен легковесный теплоизоляционный материал на основе искусственной керамической вяжущей суспензии из краснояружской глины со следующими характеристиками:
  • плотность 0,5 г/см3;
  • усадка 1,2 %;
  • прочность при сжатии 5,3 МПа;
  • коэффициент конструктивного качества 21.
  1. Получен легковесный теплоизоляционный материал на основе искусственной керамической вяжущей суспензии из быковской голубой глины со следующими характеристиками:
  • плотность 0,75 г/см3;
  • усадка 1,5 %;
  • прочность при сжатии 23 МПа;
  • коэффициент конструктивного качества 28.
  1. Получен легковесный теплоизоляционный материал на основе искусственной керамической вяжущей суспензии из быковской пестроцветной глины со следующими характеристиками:
  • плотность 0,56 г/см3;
  • усадка 1,9 %;
  • прочность при сжатии 14 МПа;
  • коэффициент конструктивного качества 35.

Составы 1.1, 4.1, и 7.2 соответствуют требованиям ГОСТ Р 52803-2007 «Изделия огнеупорные, теплоизоляционные» и могут быть рекомендованы к производству.

С экономической точки зрения производство проектируемого вида жаростойких пеноматериалов необходимо и выгодно; при сравнении разработанного состава с промышленным прототипом он имеет ряд преимуществ. С изменением состава уменьшается стоимость сырьевых материалов. Это даёт существенную экономию при производстве и снижает себестоимость жаростойких бетонов, не снижая при этом их качества, что позволяет увеличить прибыль предприятия производителя и делает товар конкурентоспособным на рынке стройматериалов.

Таким образом, использование шлакощелочного вяжущего и искусственной керамической вяжущей на основе термоактивированных глин является весьма эффективным технологическим приемом для получения жаростойкого теплоизоляционного материала, т.к. позволяет расширить сырьевую базу, снизить стоимость жаростойких материалов и в ряде случаев получать изделия с более высокими показателями, чем на традиционных составляющих.

Используемые источники
1. Пивинский Ю.Е., Епифанова Т.Н., Перетокина Н.А. Материалы на основе высококонцентрированных керамических вяжущих суспензий (ВКВС). Получение и свойства тонкозернистых пенобетонов на основе ВКВС кварцевого песка // Огнеупоры и техническая керамика. 1998. № 10. С. 6-11.
2. Евтушенко Е.И., Перетокина Н.А. Теплоизоляционные материалы на основе искусственных керамических вяжущих различного состава // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2013. № 6. С. 149-151.
3. 0Евтушенко Е.И., Перетокина Н.А. Получение ячеистого керамобетона на основе высококонцентрированных вяжущих суспензий // Известия вузов. Строительство. 2007. № 9. С. 28-31.
4. Дороганов В.А., Перетокина Н.А. Разработка и исследование составов масс и технологии изготовления шамотных теплоизоляционных огнеупоров // Новые огнеупоры. 2011. N 2. С. 27-29.


Information about the project
Surname Name
Grudina Viktoriya
Project title
The development of refractory materials based on artificial ceramic binders of thermoactivating clays
Summary of the project
Possibility of receiving a heat insulating structural materials based on artificial ceramic binders (thermoactivating clays of different composition with a complex mechanism of hardening, based on a combination of samootverzhennyj slag-alkaline binder and the strength after drying and firing, the ceramic binders.
Keywords
the cellular keramobetona, artificial ceramic knitting, penov method, density, durability, composite binding, coefficient of constructive quality, a microstructure.