/
Текст
Ё. С. КРАСУСКИЙ
СИЛИКАЛЬЦИТ - МЕСТНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ
РОСТОВСКОЕ КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
1959,
В этой брошюре, предназначенной для хозяйственников, инженеров, техников, мастеров, передовых рабочих строительной промышленности и студентов вузов, рассказывается о крупнейшем достижении наших ученых в области эффективных строительных материалов— о силикальците, изделия из которого могут полностью или в значительной мере заменить и дес, и бетон, и в известной степени — металл.
Из силикальцита, который получают в основном из песка (примерно 90%) и извести (10%), изготавливают стеновые блоки, перегородочные плиты, черепицу, плиты, изделия сельскохозяйственного назначения (парниковые детали, кормушки, поилки для животных). Для южных районов особый интерес представляют виноградные колья, предложенные автором.
«Необходимо в предстоящем семилетии развернуть производство строительных материалов в таких масштабах, которые позволят полностью обеспечить потребность в них государственного капитального строительства, а также индивидуального жилищного строительства в городах и ремонта зданий, значительно улучшить удовлетворение основных нужд колхозного и индивидуального жилищного строительства в сельской местности».
(Из «Контрольных цифр развития народного хозяйства СССР на 1059—1965 годы»).
Непременным условием успешного выполнения семилетнего плана .в области промышленного и жилищного строительства является огромное расширение производства строительных материалов. В частности, у «нас на Дону оно должно возрасти в три-четыре раза. Один из путей для скорейшего и экономически приемлемого решения вопроса — всемерное использование местных сырьевых ресурсов. Необходимо в кратчайший срок организовать изготовление строительных деталей из песка, извести, суглинков, супесков, глин, шлаков и других имеющихся ископаемых п отходов производств.
В этом аспекте особый интерес представляют известково-песчаные материалы, в первую очередь силикальцит, сырьевая база которого чрезвычайно велика.
В Ростовской области, более чем где-либо, благоприятны условия для производства силикальцита, так как залегания песков и известняка распространены почти повсеместно, а кроме этого, имеются все возможности для изготовления необходимого оборудования на механических заводах в 'пределах экономического района.
Силикальцит — крупнейшее достижение наших уче-. них в области эффективных строительных материалов. Он открывает широкие возможности для получения степовых материалов (в виде блоков любых типов и размеров), конструктивных элементов зданий (балок, плит перекрытий, панелей), кровельных материалов (плит, черепицы). Из него изготавливают силосные облицовочные плиты, колодезные кольца, поилки и кормушки для животных.
Особую роль силикальцит сыграет в обеспечении он-
ноградников долговечными шпалерными стойками, нехватка которых является серьезной проблемой для южных районов страны, в том числе и для Ростовской области. Таких стоек за семилетку потребуется сотни миллионов, из них только на Дону — не менее тридцати миллионов. Нетрудно подсчитать, какую экономию получит государство в результате замены дефицитных деревянных и дорогостоящих железобетонных стоек силикальцитными.
Как видим, во многих случаях силикальцитные изделия заменят 'бетонные и железобетонные, позволят сэкономить портланд-цемент и избавят от завоза заполнителей — щебня и других материалов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 1
Силикальцит — строительный материал из песка и извести. Характерная особенность его производства — дезинтеграторный способ помола шихты с последующей запаркой изделия в автоклаве.
Производство известково-песчаных материалов началось лет восемьдесят тому назад, когда на основании научно-исследовательских работ немецкого профессора Н. Михаэлиса, подвергавшего изделия запарке в автоклаве при повышенном давлении, был |решен 'вопрос изготовления так называемого силикатного кирпича. Явные преимущества последнего по сравнению с красным обжиговым кирпичом в смысле стоимости, простоты и скорости получения послужили основанием для строительства заводов, усовершенствования технологии и оборудования.
В России уже в 1902 году было десять заводов, вырабатывавших силикатный кирпич по 'следующему технологическому процессу: смешивание песка и молотой извести, формовка (прессование) и водотермальная обработка при 8 ати в течение 18 часов.
В 1931 году начались изыскания >в целях повышения прочности известково-песчаных изделий, а также попытки изготовления конструктивных деталей. Было предложено вводить 10—20% молотого песка от общего количества массы, что повысило прочность изделий. Наконец, переход на 100-процентный помол песка и извести дал
возможность получения прочности ina сжатие до 1000 кг)см2.
В отличие от обычных силикатных изделий автоклавной обработки, 'профессор В. 'П. Некрасов в 1910 году эти весьма прочные стройдеталп из высокодисперслых песка и извести назвал силикальцитными.
Улучши® качество шихты, начали изучать возможность ввода железной арматуры для получения конструктивных деталей, а в 1945 году па Казанском заводе силикатного кирпича был организован цех для выпуска в производственном масштабе балок, плит перекрытий и прочих деталей.
Кроме извести и 'песка, в шихту стали «водить глину и другие добавки. Этим новым разновидностям силикатных 'материалов заводы-изготовители и ученые СССР давали сами названия. Так, коллектив Лисичанского завода силикатного кирпича, используя шихту из 8% извести, 82% 'песка и 10% глины, назвал изготовляемые силикатные конструктивные -элементы зданий глиносиликатньгми. Инженер Т. М. Беркович с сотрудниками освоил лабораторно и производственно изготовление шифера и труб из асбеста и вяжущего (20—25% извести4-80—75% кварцевого песка), назвав последнее известково-песчанистым цементом.
На Таллинском заводе изготовленные стройдетали из состава 8—12% извести (в пересчете на 100% СаО) и 92—84% песка, совместно измельченных в дезинтеграторе, назвали силикальцитными.
Различия в названиях силикатных материалов из одних и тех же компонентов — извести и песка — иногда даже вносят путаницу. Всесоюзных стандартов нет, поэтому необходимо уточнить понятия — силикатный и силикальцитный и отвести им соответствующие места в группе безобжиговых автоклавных силикатных материалов.
Силикальцит отличается технологией составления шихты — совместным помолом песка и гашеной извести в дезинтеграторе. Такой помол дает весьма большую дисперсность, острогранную форму песчинкам, активизирует их, так как обнажает грани и сдирает естественную карбонатную пленку. В результате при формовке значительно увеличивается плотность материала, а с
нею повышаются прочность, водоустойчивость и морозостойкость готовых 'изделий, которые имеют однородную структуру, аналогичную лучшим торным породам гранита. Прочность на сжатие таких деталей достигает до 2000 кг/см2.
Новый .материал стали изготовлять лишь с 1950 года, когда была закончена работа .по усовершенствованию конструкции дезинтегратора. Тогда на таллинском заводе «Кварц» .приступили к производству силикальцита, а р'М о си л и к а л ь ц и т а, не н оси л ик а л ь-цита, а сбоси л ик а л ьц ит а и г а з оси л и к а л ь-ц и т а.
Получение изделий 'большой прочности из высокодисперсных молотых песка и извести заинтересовало многих научных работников институтов СССР. Началось широкое изучение этого вида стройматериалов. Так, в Ленинградском институте инженеров железнодорожного транспорта В. П. Петров и О. В. Кунцевич [8] с коллективом научных работников в 1950 году опубликовали положительные результаты своих изысканий в области технологии изготовления высокопрочных си л и к а л ь-цитных материалов на основе автоклавной обработки тонкоизмельченных песка и извести .(удельная поверхность 2000—8000 см2/г по В. В. Товарову. [11], а именно: прессованные образцы при давлении в 100—300 ати дали предел прочности на сжатие 300—1400 кг] см2, на изгиб— 50—250 кг/см2, морозостойкость—60 и более стандартных циклов теплосмен без разрушений.
Дальнейшие исследования научных работников этого же института Г. Е. Скородумова, И. В. Шпакова и Других [10] помогли разрешить задачу изготовления асбоси-ликальцитных железнодорожных шпал, силикальцитных тюбингов для Ленметростроя.
Доктор технических наук А. В. Саталкин (Академия архитектуры и строительства СССР) с коллективом научных работников изучил силикальцитные цементы и бетоны автоклавного твердения. На базе извести и кварцевого песка он получил целую гамму силикальцитных материалов, имеющих разные свойства. А. В. Саталкин оперировал шихтой с удельной поверхностью 1500— 5000 см2]г (по Товарову) и различным количеством извести и получил материал, обладающий при удельной поверхности 3000 см2/г прочностью на сжатие до 600 кг/см2,
морозостойкостью 150—200 циклов стандартных тепло-смен и другими положительными качествами.
Необходимо отметить, что В. П. Петров и А. В. Саталкин •производили 'помол шихты в вибромельнице, а не в дезинтеграторе и, называя полученные ими высококачественные стройматериалы силикальцитными, имели в виду изготовление их из высокодисперсных молотых извести и песка с автоклавной обработкой, как это делал в 1940 году профессор Некрасов.
В дальнейшем изложении в брошюре будет дано подробное описание технологии и свойств силикальцита при изготовлении дезинтеграторным способом.
В результате научно-исследовательских и производственных работ И. А. Хинта [12, 13, 14] и большого коллектива научных 'работников институтов СССР дезин-теграторный силикальцит получил всеобщее признание, как прогрессивный материал, повсюду доступный для изготовления и экономически выгодный. Показателем этого является 'бурный рост строительства силикальцитных цехов и заводов.
Кроме стационарных заводов, строятся также передвижные. В первую очередь этим вопросом занялось Министерство речного транспорта. Товаро-пассажирский пароход «Память Хохрякова» переоборудован под плавучий силикальцитный завод. Он курсирует по Оке и другим рекам, заготовляя на местах остановок строй-деталн для домов речников. Выпуск плавучих силикальцитных заводов продолжается.
Железнодорожники решили 'возрос по-иному. Для изготовления путевых зданий и производственных сооружений они построили большие прирельсовые заводы, которые посылают комплекты строндеталей по железной дороге на отдельные объекты. Такие заводы мощностью 8000—50000 м3 в год имеются на Кировской, Северной, Юго-Восточной железных дорогах.
Силикальцитом заинтересовались и зарубежные страны. В 1957 году комиссия специалистов, приезжавшая из Венгрии, изучила производственные процессы Таллинского завода и заключила договор на техническую помощь строительства силикальцитного завода. Используют опыт таллинцев и строят заводы Польша н Китай, даны технические консультации специалистам пз Италии и Западной Германии.
Наряду с силикальцитными, в СССР имеются .силикатные заводы и 'цехи, 'изготовляющие строй-детали из молотых песка и извести т работающие по указанной выше технологической схеме — подготовка сырья, формовка и автоклавная обработка. Главное отличие их в том, что для помола компонентов шихты используют ш а р о в у ю мельницу или 'в и б р о.м е л ь-н и ц у. Получаемые изделия ио качеству не хуже изготовленных на портланд-цементе, но высокой 'прочности не имеют и уступают по некоторым показателям силикальцитным.
Как видим, в СССР имеются два типа заводов по изготовлению 'изделий на базе молотых песка и извести—силикальцитные и силикатные. После длительных научных дискуссий и проверок в производственных условиях одного и другого способов получения изделий было 'решено учеными и подтверждено правительством, что оба способа имеют право на существование и дальнейшее усовершенствование. Однако действительность последних трех лет показывает, что идет исключительно быстрое создание силикальцитных заводов.
Огромный размах строительства силикальцитных заводов объясняется тем, что силикальцит, так же как и другие силикатные материалы, в том числе и бетон, производится индустриальным, 'механизированным способом в течение целого года, что удешевляет 'продукцию и дает большую эффективность по количественному выпуску.
Кроме того, по сравнению с другими силикатными и бетонными изделиями силикальцит 'имеет следующие преимущества:
1. Сырьевая база (песок и известь) имеется повсеместно; поскольку песок идет в помол, его гранулометрический состав не играет роли; допускается содержание глины (до 10—15%); фактически почти все пески пригодны для производства силикальцита; бетон же, как известно, требует песка определенного качества и гранулометрического состава.
Силикальцит изготовляют без каких-либо крупных включений щебня, гравия, что упрощает производство, так как эти материалы нередко приходится завозить из
ю
далека, пользуясь железнодорожным иля автомобильным транспортом.
2. Изделия из силикальцита дешевле железобетонных на 20—30%, а по качеству равноценны ему.
3. На один кубометр силикальцитных изделий извести расходуется меньше, чем цемента на такой же объем железобетонных деталей; контрольные работы с целью выяснения сравнительного расходования извести и цемента были проведены на Таллинском заводе и оглашены И. А. Хинтом на Всесоюзном совещании по строительству ,в апреле 1958 года (таблица 1).
Таблица I
Сравнительный расход извести и цемента на I кубометр стройдеталей
Расход <и к/)
Вид изделия
извести 1-го сорта на цемента марки .400- на tai отопление скликала- изготовление цементпо-
цитных изделий бетонных изделий
Черепица
Канализационные трубы
Пеноизделия (объемный вес 900 кг/м3)
Армированные изделия марки «300» .
Неармированные изделия. вибрируемые и прессуемые
243
250
191
225
225
400
400
300
350
350
СЫРЬЕВАЯ БАЗА
Основное сырье для производства силикальцитных изделий — песок и известь.
Песок—-первый компонент силикальцита.
По химическому составу пески весьма разно-образны. Для ориентации приводим данные по районам Ростовской области (таблица 2).
В минералогическом составе песков преобладает кварц, имеются примеси глин и полевых шпатов.
Физические свойства определяют следующие показатели: цвет, размер и формы зерен, суммарная поверхность песчинок в грамме песка.
Таблица 2
Содержание химических элементов в песках Ростовской области
Районы Содержание химических элементов Потери при прока* ливании
S юа Ге,О, А1,О, СаО MgO SO,
Новочеркас- 94.6- 0.3- 0,4- 0,1— 0,1- 0.1- 0,1—0,64
ский . • Ростовский (Ле- 97,9 90- 1,8 0,9- 1.0 0.15- 0,5 0,11- 0,3 0,3 2,8
венцовский) 97,4 1.2 4,9 2.25 — 0,1—0,4
Аксайский . . Мясниковский 97,8 аз 1,0 0,2 0,2 0,1 o,4J'^E
(Хапровский) 97,0 0,7 0,8 0,6 0.2 — 0,2
Чистый кварцевый песок имеет белый цвет. Примеси придают ему желтоватый, красноватый и другие оттенки.
Размер зерен — в пределах 40—60 микрон и до 4— 5 мм. Форма их — острогранная, угловатая, окатанная или округленная.
Суммарную, или удельную, поверхность песчинок в грамме песка определяют особым прибором — поверх-ностометром В. В. Товарова. Она характеризует тонину (дисперсность) материала и для естественных песков составляет 70—150 см2/г. • • •
Всесоюзного стандарта на пески для изготовления силикальцита нет. Поскольку их гранулометрический состав и форма зерен при помоле совершенно меняются, то за редким исключением почти все пески годны для производства силикальцитных стройдеталей.
Наличие в песке 10—15% глины не вредно, так как она содержит примерно 60—70% высокодисперсной окиси кремния, а также окись алюминия, которая дает в изделии кальциевые соединения. Присутствие небольшого количества (4—6%) окиси кальция и железа не влияет па качество силикальцита.
О пригодности всех песков для получения силикальцита можно судить по тому, что свыше двухсот проб, присланных на Таллинский завод из самых различных краев Советского Союза, дали после помола в дезинтеграторе полноценный строительный материал, хотя в естественном состоянии многие из них были совершенно непригодны для производства. Все это свидетельствует о
том, что основной компонент •силикальцита — песок, который входит <в шихту в количестве 85—90%, дает возможность повсеместно изготовлять стройдетали.
Известь—'второй компонент силикальцита.
Сырьем для .производства .извести служат различные известковые горные породы, содержащие углекислый кальций (мрамор, плотный >и рыхлый .известняк, мел, известковый туф, известняк-ракушечник). Все они обычно имеют примеси глины и углекислого магния, количество которых .предопределяет качество получаемой после обжига негашеной извести.
Свойства извести зависят еще от того, как производился обжиг и какая была максимальная его температура. Если процесс проходил неправильно, может быть много .недожога или пережога извести.
Обычно при изготовлении силикальцита известь-пушонку вводят в количестве 8—14% (в пересчете на 100% СаО) по весу от общего количества шихты. Чем тоньше помол песка, тем больше требуется извести, так как значительно увеличивается поверхность песка, вступающего в реакцию с окисью кальция.
В зависимости от способа гашения и режима водотермической обработки, известь приобретает свойства, которые ее делают пригодной для силикальцита. Она должна быть погашена так, чтобы при автоклавной обработке в изделиях не было дефектов из-за отсутствия постоянства объема (ГОСТ 1174—51).
Выгоднее пользоваться известью с содержанием окиси кальция 60% и более, окиси магния—до 5% и скоростью гашения — не свыше 30 минут. Незначительное содержание примесей — окислов железа и алюминия — не вредно. Во время водотермической обработки они также реагируют с окисью кальция.
Во всех случаях, когда известь идет на производство силикальцитных изделий, необходимо предварительно в заводской лаборатории установить ее качество и оптимальное количество для ввода в шихту. Обычно лаборатория изучает скорость гашения, химический состав извести (СаО, Fe2O3, А12О3), содержание окиси магния, количество недожога и пережога.
Скорость гашения извести имеет большое значение, так как процесс должен полностью пройти до загрузки изделий в автоклав. Продолжение гашения в период
водотермической обработки приводит -к трещинам и другим дефектам из-за увеличения объема при переходе СаО в Са(ОН)2.
Гашение извести на силикальцитных заводах произ- * водят в г ид'р атор ах. Гидратор представляет собой резервуар, работающий при давлении пара 5 ати. В него подают дробленую известь, пар /и воду. Время гашения—40—60 минут. Для ускорения реакции гидратор вращают. Получают известь большой дисперсности. В дальнейшем процессе работы такая известь дает одно- . родную шихту и мелкозернистую структуру изделий. Затем гашеную известь и песок совместно размалываю^ в дезинтеграторе.
На силикатных заводах Известь гасят по-иному. Смесь песка и извести прогревают паром до 70°. Выделенное известью тепло при переходе СаО в Са(ОН)2 доводит температуру до 100°. Вследствие этого длительность процесса сокращается и получается мелкодисперсная известь.
В результате строительства нескольких сотен заводов, которые будут выпускать силикальцитные изделия, резко возрастет потребность в извести. Организация известковых карьеров, их эксплуатация, транспортировка сырья на место .потребления могут несколько задержать темпы дальнейшего продвижения силикальцита в СССР. Вот почему следует своевременно обратить внимание на материалы, содержащие окись кальция. Профессор А. В. Волженский предложил вместо извести использовать металлургические отвальные шлаки и торфяные золы. В настоящее время в отвалах металлургических заводов имеется примерно 75 миллионов тонн шлаков и ежегодно еще добавляется до 15 миллионов тонн. Стоимость молотых шлаков и зол не будет превышать 40—50 рублей за тонну, в то время как такое же количество извести после измельчения и гашения обходится по 100 рублей и более.
Второй источник расширения известковой базы для силикальцитных изделий автоклавного твердения — использование магнезиальной и доломитовой извести.
Научно-исследовательские работы института стройматериалов МПСМ БССР и практика Ивановского силикатного завода показали, что можно пользоваться магнезиальной известью с содержанием окиси магния в пределах 8—14% при добавке в шихту 4% трепела. В этом
Случае аморфный кремнезем в автоклаве быстрее соединяется с окисью кальция, чем с окисью магния, и создает довольно прочную решетку в массе, что препятствует деформации изделий от увеличения объема окиси магния при дальнейшей водотермической обработке. Можно получать вполне доброкачественные изделия, даже когда в шихте имеется до 33% окиси .магния. Правда, тогда обжиг 1высокомагнезиальной извести приходится производить особым способом (профессор Э. Д. Певзнер).
Таким образом, повсеместное распространение извести или отходов производств, которые ее содержат, дает прочную базу второму компоненту для изготовления силикальцита.
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКАЛЬЦИТА
Анализ экспериментально-исследовательских работ на опытном заводе и в Институте ССМ АН ЭССР в Таллине, а также практики силикальцитных заводов СССР позволяет сделать вывод, что технология производства изделий слагается из трех основных операций— подготовки сырья и шихты, формовки изделий и водотермической обработки деталей в автоклаве при повышенном атмосферном давлении (8—10 ати).
Технологическая схема изготовления стройдеталей (рис. 1) укладывается в следующий производственный поток.
Доставленный на завод песок поступает <в приемный бункер, просеивается на вибросите с ячейками размером 10 мм и элеватором транспортируется в бункер песка.
Из приемного бункера кипелка попадает в щековую дробилку, где измельчается и элеватором переводится в два бункера дробленой извести; из одного — пройдя дозирование и гидратацию в гасильном барабане, транспортируется в бункер пушонки; нз другого—раздробленная известь через вибропитатель загружается в дезинтегратор и после помола собирается в бункер кипелки.
Для получения плотных изделий подготовленные песок и гашеная известь лен точными дозаторами подаются в дезинтегратор смеси. Последняя выгружается в бункер ги используется для наполнения очищенных и смазанных металлических форм, установленных па виб-
ростолах. После процесса вибрирования формы перемещают на вагонетки, которые закатываются в автоклав. Изделия подвергаются водотермической обработке, выкатываются из автоклава, проходят осмотр ОТК и перевозятся на склад готовой продукции.
.tpue/ut бункер песка }
I Вибросито ~
| Злеватпор песка"
| Буккерпеска
| Ленточн дозатор
\ Прием ;Г рун ч ер извести] | ' щековая дробилка | I Эле ватор |
] Бункер раздроб. изв ] | Объемный дозатор] 4 Гидратор
Гг_________.---------
I бункер пушонки । | ьибрипитителй
| Бункер розороб
| Виброашпатепь 1 Дезинтегратор кшгеляХ | Б ункер пипёляй | Г Лг соей и дозатор )
-J Во ба
। г п°р Ь
| И АениобраТу
. [ Пи тот бункер ]
I !
' \Йрматура I
\дезинтегротор смеси"]-------*
[^Бункер смеси ~] \~ Бук перемеси | [ ПелточтГдоэатор~| | Ленточн дсзанюр дййТомешолка |—
I
f 'Вибоостол ~|-------------1 |-
[ ~ Вибр ^изделия > | Степов блоки | | аанели~ j [ перегар ллиты]
1
| ~Лбгпокп, Г "3 7 Л | ёллаЯ
Рис. 1. Технологическая схема 1 производства силикальцит!ых деталей.
Производство пеносиликальцитны'Х деталей имеет свой отдельный поток операций. Начинается он так же, как и для плотных изделий, и только после дезинтегра-торного помола шихта ‘поступает во второй бункер смеси, подается транспортером .в пеномешалку, где соединяется с молотой негашеной известью :и отдельно приготовленной пеной, затем заливается в очищенные и смазанные формы, 'выстаивается в цехе 2—3 часа, пока масса не загустеет. Наполненные формы отправляются в автоклав на .запаривание по заданному режиму. Изделия, прошедшие водотермическую обработку, осматриваются ОТК и транспортируются на склад готовой продукции.
Если есть возможность получить с завода гашеную
2. Силикальцит,
17
известь и молотую кипелку, технологическая схема 1 упрощается (рис. 2), так как отпадает необходимость в гасильном барабане, транспортере и двух бункерах, уменьшается потребность в рабочей силе.
Технологическая схема производства пенооиликаль-цита без предварительного гашения и помола извести (рис. 3) отличается от первой’и второй тем, что песок и кипелку размалывают в дезинтеграторе, не увлажняя смеси. Формовочная шихта получается в пеномешалке при добавлении -в нее воды и пены.
[ Прием* бункер песка |
| Либросито |
[ Элеватор* песка |
| Бункер пест |
| лекточп бозоторГ |
| Прием* бункер извест |
| Дробилка |
| элеватор |,
1 Буккер извести |
I Ленточп- дозатор |
| [[езитегратор с буккером | ।
—. t - - J
Пепомешапка
' Степов Слаки | | Па'пепи ' | | Перегар плиты |
пвтоллав
।---1 Вора |
I ( пар ~|~
* f-J пекообразое |
•• | Арматура |
1 " СТ к - |
| Склад |
Е
Рис. 3. Технологическая схема 3 производства силикальцитных детален (без предварительного гашения и помола извести).
Если влажность невелика (до 5%), молотую шихту можно хранить длительное время, в противном случае ее надо использовать сейчас же после помола.
Производственный поток операций по схеме 3 следующий: подготовленные песок и кипелка поступают в дезинтегратор, где происходит помол. Затем шихта подается в пеномешалку и в ней смешивается с пеной и водой (и замедлителем, если пользуются скорогасящейся известью). Полученную массу заливают в форму и после загустения запаривают в автоклаве.
Исследования и заводской опыт показали, что совместный помол песка и извести-кипелки дает однородную массу. Часть второго компонента размалывается до тонины гашеной извести. Изделия получаются с лучши-
ми показателями, чем при использовании последней с частичной добавкой кипелки. Технологическзя схема проще, так ка.к нет нужды в гасильном барабане и мельнице для помола кипелки, негашеной извести, уменьшается количество транспортеров, дозаторов <и бункеров.
Изготовление плотных и ячеистых силикальцитных масс по указанным схемам требует соблюдения определенных соотношений удельной поверхности песка, количества вводимой 'в шихту ‘извести и воды до оптимальной формовочной влажности.
Практикой Таллинского завода установлены следующие показатели для производства силикальцита (таблица 3).
• Таблица 3
Приготовление шихты для силикальцитных изделий
Детали Удельная поверхность песка в смеси (В см21г) Котичество гидратной извесгм (пушонки) в смеси СаО Количество кипелки в смеси (в °/г) СаО Формовочная влажность
а) Плотные силикальцитные изделия Вибрированиые армированные и иеармирован-иые, объемным весом 250 - 450 8-11 12 -17
1750 кг/л3 .... 450 650 10 12 — 15-20
Литые армированные и иеармироваиные, объемным весом 1500— 450 650 8- 10 22-25
1600 кг/л3 .... 450- 650 10-12 — 25 30
Черепица: при ручной трамбовке 300 - 500 10-12 — 11 13
на гидравлическом прессе под давлением 100 кг/см2 .... 350 -550 12-13 7-8
Канализационные трубы 300-500 9-11 — 7-8
б) Пеиосиликаль-цитные изделия Пеносилнкальцитпые изделия объемным весом. 1000—1200 кг/л3 . . 600 4-5 10-1 32-36
800—1000 кг/л3 . . 800 4-5 11-15 36-40
600— 800 кг/л3 . 1000- 12С0 4-S 13-15 40-46
Колебания удельной поверхности шихты в пределах i 10% от установленного оптимума вполне допустимы. 2* 19
Удельную поверхность материалов определяют по-верхностометром системы В. В. Товарова.
Влажность шихты для формовки устанавливают практически, она зависит от 'наличия глинистых примесей в песке и производственных показателей вибростола — амплитуды и количества колебаний в минуту.
Для пеносиликальцитных материалов приготовляют пену, которая вводится в шихту и создает ячеистую структуру изделий.
Пенообразователи бывают различные: клееканифоль-пый, смолосапонииовый, алюмосульфонафтеновый и ГК (гидролизованная кровь).
На Таллинском заводе применяют клееканифольный пенообразователь. Его готовят из клея костного (ГОСТ 7067—47) или мездрового (ГОСТ 3252—46), канифоли и едкого натра технического (ГОСТ 2263—43).
Для производства 1 м3 пеносиликальцита при объемном весе 0,9—1,2 т/м3 расходуется канифоли 0,06 кг, едкого натра технического — 0,016 кг и клея — 0,063 кг.
1<л е е к а ни ф о л ьн ы й пенообразователь приготовляют следующим образом:
Клей измельчают и замачивают на 24 часа в воде при соотношении к последней 1 : 10 (по весу), затем варят при температуре не выше 60° до полного его растворения.
Канифоль дробят на куски размером 3—4 мм, всыпают по частям в кипящий раствор едкого натра удельного веса 1,17 и, помешивая, варят до полного растворения. На литр едкого натра расходуется 1,5 кг канифоли.
При температуре до 60° канифольное мыло вливают в клеевой раствор и помешивают, пока смесь не станет полностью однородной.
Соотношение канифольного мыла и раствора клея ио весу— 1:6.
Смолосапонииовый пенообразователь состоит из мыльного корня и воды. Расход мыльного корня на 1 м3 пеносиликальцита—0,6—0,8 кг.
Алюмосульфонафтеновый пенообразователь получают из керосинового контакта, сернокислого глинозема, едкого натра и воды.
Ila 1 м3 пеносиликальцита объемным весом 0,8 т/м3 расходуется керосинового контакта 1,2 кг, сернокислого глинозема—1,2 кг и едкого натра — 0,16 кг.
Пенообразователь ГК состоит из гидролизованной крови, сернокислого железа и сернокислой меди.
Гидролизованную кровь приготовляют из технической военной крови, едкого натра, хлористого аммония и воды.
На 1 л3 пеносиликальцита объемным весом 0,8 т/лг* требуется 1,5 кг гидролизованной крови и 0,05 кг сернокислого железа.
Пеносиликальцитная шихта должна содержать определенное количество пены для получения заданного объемного веса.
На Таллинском силикальцитном заводе в результате испытаний найдено соотношение объемного веса и прочности пеносиликальцита к объемному весу сырьевой смеси (таблица 4).
Таблица 4
Соотношение объемного веса и прочности пеносиликальцита к объемному весу сырьевой смеси
Показатели изготовляемого изделия Объемный вес сырьевой смеси |В кг/м )
объемный вес (в кг/м3) прочность на сжатие (в кг{см*)
400 10 560
500 20 700
600 35 830
700 50 950
800 70 1060
900 90 1160
1000 105 1250
1100 120 1330
1200 135 1100
Подбор сырьевой смеси для получения псносилпкаль-цитных изделий заданной прочности начинают с подсчета по определенной формуле. Затем изготавливают пеносиликальцитную шихту и корректируют ее путем отбора проб. При этом попользуют трехбарабаипую мешалку (рис. 4). В первом барабане приготовляют пену, во втором — увлажняют дезинтеграторную шихту и соединяют ее с молотой киПелкой, в третьем — смешивают иену с массой из второю барабана.
Если шихту делают по третьей технологической схеме— помолом песка и кипелки в дезинтеграторе, то применяют двухбарабанную мешалку. Тогда в первом бара
бане приготовляют пену, а во втором — увлажняют шихту и замешивают пену.
В дальнейшем технология изготовления пеносиликальцита та же, что и у плотного силикальцита: формовка и автоклавная обработка. *
Рис. 4. Пеносиликальцнтная мешалка.
Раствор массы заливают в формы, выдерживают в них 2—3 часа для гашения извести и связывания части воды, отчего изделия приобретают прочность, достаточную для транспортировки в автоклавы.
Последняя операция в процессе производства силикальцита — водотермическая обработка изделий в автоклаве. Режим запарки устанавливают в зависимости от размеров изделий и способов их изготовления (таблица 5).
Запаривание изделий производят плавно, повышая давление, точно выдерживая время при установленном максимальном подъеме пара, затем равномерно снижая давление до атмосферного. Практически колебания температуры и давления пара в автоклаве не должны быть более 0,25 ати от установленного заводской технологией. Нарушения приводят к трещинам <на поверхности изделий, откалыванию ребер, малой плотности и прочности
Режим запарки в автоклаве
Вибрированные и литые толщиной до 20 см . . до 40 см ,.5 2,0 14 17 2 4 1.5 1.5 10 13 2,5 5
Пеноизделия толщиной до 20 см . . 1.5 15 1,5 1.5 11 2
до 40 см . . 2,0 18 2,5 1.5 14 3
Черепица, формированная вручную 3,5 9 1.0 4,0 7 1
иа механическом прессе 1,5 9 1.0 1,5 7 1
Канализационные трубы . . . 1,5 9 1,0 2,0 7 1
всей детали или отдельных ее частей, к разным дефектам и даже полному разрушению.
За последние годы достигнуты значительные успехи в области ячеистых силикальцитов. Введением газа в известково-песчаную массу получен новый изоляционный и конструктивный материал — г азосил и ка льцит. Он, как и пеносиликальцит, обладает небольшим объемным весом. Разница между ними в том, что в одном случае поры образуются добавлением в массу пены, а в другом — газообразователя — алюминиевой пудры. В зависимости от количества вводимой пудры изделия получаются различного объемного веса (таблица 6).
Таблица 6
Соотношение объемного веса газосиликальцита и количество вводимой алюминиевой пудры
Расход алюминиевой пудры па 1 м* известно во-песчаной массы (в кг) Объемный вес газосиликальцита (в кг/м3)
0,300—0,525 800
0,22 —0,30 1000
0,20 —0,25 1200
Алюминиевую пудру применяют согласно ГОСТу 5494—54 марки ПАК-3 с содержанием активногоА1—82%.
Газовыделение происходит в результате взаимодействия алюминиевой пудры с Са(ОН)2 в водном растворе по формуле
2А1+ЗСа (ОН) 2+6Н2О=ЗСаО • А12О3 • 6Н2О-{-ЗН2.
Расход извести для производства газосиликальцита на 25—50% меньше, чем для пеносиликальцита.
Изготовление газосиликальцита организовано на Ижорском силикальцитном заводе. Технологический процесс таков: подготовка шихты, формовка и автоклавная обработка при 8—10 ати, которая длится 15 часов.
Завод выпускает главным образом блоки для наружных стен.
Газосиликальцит — прогрессивный материал, из которого изготовляют разные стройдетали, более легкие и дешевые, чем из плотных бетонов. Внедрение газосиликальцита облегчит решение проблемы крупноблочного сборного строительства.
Надо сказать, что уже несколько лет ведется серьезная работа по усовершенствованию технологии изготовления известково-песчаных материалов. Были поставлены две основные задачи: сократить срок водотёрмической обработки и повысить прочность изделий.
Эти же задачи решали и на Таллинском заводе в отношении силикальцита, но исследовательские работы еще не закончены.
Химические явления, которые наблюдаются между песком и известью во время автоклавной обработки, детально изучали многие ученые в СССР и за рубежом. Отправной точкой служила работа профессора Михаэлиса. Советские ученые А. В. Волженский [3], П. П. Будников, И. В. Смирнов установили, что при запаривании Известково-песчаных смесей образуется гидросиликат кальция с общей формулой х СаО • у SiO2 • z Н2О. Он связы-. вает между собой зерна песка в монолит. Для реакции необходима водная среда, так как взаимодействие извести и песка происходит в результате растворения их и, чем больше получается гидросиликата, тем прочнее изделие.
По другой теории, разработанной И. А. Хинтом и самостоятельно профессором Ф. Хенглейном [16], соединения, возникающие при запаривании известково-песчаных
масс, — микромолекулярные, сложные. Они появляются в результате того, что при высоких температурах равновесие молекулярных сил перемещается в направлении образования структуры монолита и начинается диффузия кремнезема поверхности зерен песка в частицы извести. Последние так же стремятся проникнуть в наружный слой песка и глубже, в поверхностные дефекты кристаллической решетки. Диффузия тем больше, чем выше температура запаривания. Ее определяют дисперсность сырьевых материалов, гомогенность смеси и структура сырца. Вследствие сближения частиц извести и песка получаются новообразования, которые уплотняются во время выдержки изделий в автоклаве при 8—10 ати.
Обе теории образования монолита в ходе автоклавной обработки известково-песчаных масс имеют следующие общие положения. Реакция между песком и известью — химическая и протекает только между частицами, находящимися на расстоянии .не более 0,2 мм. Для ее осуществления необходимо присутствие воды. Что же касается сути процесса — происходит ли соприкосновение частиц извести и песка, как результат водного, коллоидального их растворения или диффузионных изменений, то все ученые считают, что требуется еще продолжение изысканий.
Какие бы ни давать объяснения образованию гидро-силиката кальция, неоспоримо, что подготовка песка и извести имеет большое влияние на протекание химической реакции в автоклаве. Дело в том, что песок в естественном состоянии малопригоден для изготовления силикатных и силикальцитных изделий и затрудняет химическое взаимодействие кремнезема и извести по следующим причинам: 1) природные верна спаяны частично между собой глиной и карбонатными соединениями в большие комки, которые не разбиваются достаточно мелко в смесительных барабанах, остаются в изделиях и понижают их качество; 2) обычно зерна песка имеют окатанную форму, при которой они малореактивны и не дают высокой плотности изделия; 3) они покрыты оболочкой из карбонатов и солей, препятствующей непосредственной реакции песка и извести; 4) большей частью имеют однородный гранулометрический состав и малую удельную поверхность, что мешает получению плотной однородной структуры изделия; 5) при силооном и барабанном спо
собах производства не получается высококачественного смешения компонентов.
Использование дезинтегратора (рис. 5), как помольного и смешивающего агрегата, устраняет указанные дефекты. Он освобождает тесок от естественной цементации
Рис. 5. Дезинтегратор (корзинчатая мельница): 1 и 2— диски, 3 — кольца, 4 — кольцевые обоймы, 5 и 6 — валы, 7 — кожух, 8 — загрузочная воронка.
поверхности карбонатными и другими породами, дробит на острогранные песчинки, активизирует его поверхность, создает идеальную однородность размолотых песка и извести и увеличивает удельную поверхность.
Эти положительные качества шихта приобретает благодаря тому, что измельчение производится при помощи ударов, которые (по данным академика П. А. Ребиндера) создают дефекты в молекулярной структуре материала. Если они повторяются быстро, наступает дальнейшее разрушение по трещинам и пороки ликвидируются. В промышленном дезинтеграторе зерна 'периодически через 1/1000 секунды ударяются о стальные пальцы со скоростью 100 м/сек. По расчету мощность удара — около 10 кг/м/сек. Этими ударами песок дробится по имеющимся внутри зерен дефектным местам и в результате приобретает прочную молекулярную структуру и большую активность в химических и диффузионных процессах при автоклавной обработке известково-песчаных смесей. Прес
сованием из дезинтеграторной шихты можно получить детали, выдерживающие «а сжатие 2000 кг/см2 и более и это не .предел, так как прочность самого кварца’ достигает 22000 кг/см2 и выше. Кроме того, изделия водостойки и морозостойки (выдерживают до 150 циклов стандартных теплосмен).
Бесспорно, изготовление известково-песчаных деталей автоклавным способом — крупное достижение советской науки, но все же переход на производство без гидротермальной обработки при повышенном давлении был бы еще большим событием.
В последние годы ведутся изыскания, направленные к тому, чтобы из извести и песка производить безавтоклав-ные высокопрочные изделия.
И. А. Хинт получил материал прочностью 300 кг/см2 ' через 28 дней при естественном воздушном твердении. В шихту, приготовленную дезинтеграторным помолом, было введено до 30% извести. Лабораторное изучение продолжается.
Профессор Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта В. П. Петров тоже добился прочности — 400 кг]см2 при воздушном твердении известково-песчаной массы, размолотой в лабораторной вибромельнице.
ОБОРУДОВАНИЕ
Основное оборудование для изготовления силикальцитных деталей: дезинтегратор, гидратор извести, формовочные механизмы и формы, автоклав; вспомогательное — дозаторы, транспортеры, мешалки, вагонетки.
Дезинтегратор
Дезинтегратором (рис. 6) производят совместный помол извести и песка. Состоит он из двух так называемых дисковых корзин, заключенных в металлический кожух. 11а корзинах закреплены по три концентрических ряда цилиндрических пальцев. Во время работы корзины вращаются в противоположных направлениях: внутренняя— со скоростью 950 об/мин., внешняя—1460 об/мин., причем пальцы одной проходят между рядами другой. Бла
годаря этому все зерна песка ударяются о металлическую поверхность и раскалываются на мельчайшие частички.
Песок и известь поступают в дезинтегратор (рис. 7) .Через питательную течку, нижний конец которой в виде воронки доходит до центра внутренней корзины. Сюда же направляют и водяную струю из соответствующего дозатора.
Рис. 6. Дезинтегратор со вскрытой крышкой кожуха.
Перед загрузкой песок очищают от включений более 10 мм в диаметре и освобождают от случайных кусков железа (болтов, гаек и пр.) при помощи магнитного сепаратора. В нижней части дезинтегратора, внутри, скопляется молотая смесь, которую выводят через течку.
Внутренняя поверхность кожуха покрыта листовой резиной. Она служит для удаления налипающей шихты. Во время работы между резиной и стенкой кожуха автоматически пропускается сжатый воздух. Расширяющаяся резина сбрасывает налипающую массу.
Процесс размола в дезинтеграторе происходит таким образом. Песок и известь подхватываются пальцами первого внутреннего круга, действием центробежных сил отбрасываются к периферии и ударяются о пальцы следующих кругов корзин, вращающихся с большими скоростями. Зерна песка при этом дробятся и перемешиваются с
известью и водой. Под мощными ударами зерна раскалываются вдоль плоскостей самых слабых зон кристаллической решетки, в результате чего образовавшиеся новые песчинки получают острограниую форму. Они приобретают бездефектную структуру и большую прочность.
Рис. 7. Корзины дезинтегратора: 1 н 2 — валы, 3 — кожух, 4—диск, 5 — бандажное кольцо, 6—пальцы, 7 — гайки, 8—лабиринтное уплотнение, 9—питательный желоб песка и извести, 10 — резиновый отражатель.
Их обновленные поверхности, вследствие 'нарушения равновесия в кристаллической решетке кварца, активируются, что способствует образованию прочного качественного монолита в процессе автоклавной обработки.
Помол идет с большим разогреванием шихты. Это дает возможность работать с мерзлыми песками без спе
циального подогрева, что является преимуществом дезинтегратора по сравнению с другими помольными механизмами.
Расход энергии на тонну молотой шихты при указанных размерах дезинтегратора составляет 8,5 квт-ч. Производительность— 5 т смеси в час. При иных размерах дезинтегратора можно получить до 25 т в час, расходуя на помол тонны массы до 3 квт-ч.
Первые конструкции дезинтеграторов имели большой недостаток — быстрый износ пальцев корзин, а как следствие — большую .потерю металла па помол тонны шихты и простои па ремонт. Пальцы наружных рядов приходилось сменять через 15 часов, внутренних—'через 300 часов, дисков — через 4000 часов. Поэтому во избежание потерь и простоев на ремонт необходимо было сталь марки Ст. 3, из которой изготовляют перечисленные детали, заменить более износостойким материалом. Этим вопросом занимались па целом ряде предприятий.
В настоящее время Таллинский завод делает покрытие пальцев сталинитом и меняет их вместе с корзинами один раз в две недели, простой сведен до 6—8 часов в месяц. На Горьковском заводе изготовляют пальцы из отбеленного чугуна, на кольцевых обоймах наваривают с наружной стороны победитовые пластинки или наплавляют сталинит. Силикальцитный цех Барнаульского котельного завода (15) применил для пальцев сталь 20 и 20 X с цементацией на глубину 2—3 мм и закалкой К—62+64 с незначительным отпуском. Теперь срок службы пальцев достигает 40—60 часов. При средней загруженности дезинтегратора 4—5 часов в смену и двухсменной работе наружные пальцы приходится ремонтировать через 4—6 дней, внутренние — через 6—8. Для сокращения времени ремонта внесены конструктивные изменения в дезинтегратор. Он сделан легкоразборным и сейчас ремонт производится один раз в 6 дней, занимая не более 2 часов. Дальнейшие усовершенствования агрегата привели к следующим положительным результатам: 1) производительность — 4—6 тонн в час, 2) износостойкость пальцев корзин — 50—60 часов при возможности их быстрой смены, 3) полная механизация сборки и разборки машины, 4) надежность разгрузочного устройства, 5) предотвращение налипания шихты на кожух, 6) возможность менять число оборотов одной из корзин, 7) пол--
ная блокировка и автоматизация управления узлами дезинтегратора и связанных с ним машин.
Таким образом, предложенный в 1950 году И. А. Хин-том дезинтегратор после совершенствований на силикальцитных заводах превратился в высокопроизводительную помольную машину, экономически более выгодную," чем шаровая мельница и вибромельница, имеющую малую металлоемкость и небольшие размеры.
Очередная задача состоит в том, чтобы наладить серийный выпуск дезинтеграторов, удешевить их и избавить от конструктивных ошибок. Такой выпуск намечен уже Перловским опытным заводом Мособлсовнархоза на IV квартал 1959 года.
Кроме того, по рабочим чертежам и технической документации Харьковского ЦКБ Госстроя УССР костромской завод «Строймашина» изготовил опытные образцы дезинтеграторов СМ 684 и СМ 685 .производительностью 10 т/час и 50 т/час.
Техническая характеристика дезинтегратора СМ 684
Производительность ....................- . . 10 т/час
Количество корзии ................................. 2
Количество рядов пальцев в каждой корзине ... 3
Направление вращения корзин..................противоположное
Расположение приводных валов.................оппозитное
Диаметр наружной корзины...................... 1460 мм
Число оборотов наружной корзины . . . . 985 об/мин.
внутренней корзины............. 1470 об/мин.
или 730 об/мин.
Количество установленных электродвигателей . . 2
Установленная мощность.........................130 кет
а) для наружной корзины..................75 кет
б) для внутренней корзины................55 кет
(двухскор, электродвигатель)
Габариты: длина ................................. 5623 мм
ширина.............................. 2852 мм
высота..............................2314 мм
Вес ........................................«... 7053 кг
Техническая характеристика дезинтегратора СМ 685
Производительность ...................................50 т/час
Количество корзин.................................... 2
Количество рядов пальцев в. каждой корзине . . 2
Направление вращения корзин.....................противоположное
Расположение валов..............................телескопическое
Диаметр наружной корзины............................1180 мм
Число оборотов корзин ....... 425 об/мин.
Количество установленных электродвигателей . . 2
Установленная мощность...............................48 кет
а) для наружной корзины........................28 кет
б) для внутренней корзины......................20 кет
Габариты: Длина .................................. 2950 мм
ширина................................. 2850 мм
высота..................................2310 мм
Вес............................................... 4576 кг
Гидратор извести
Гидратор извести представляет собой железный барабан с люком для загрузки и выгрузки и арматурой для подачи пара, воды и отвода пара в канализацию. Он опирается на два подшипника и во время гашения извести вращается при помощи ременной передачи от электромотора.
Техническая характеристика Таллинского гидратора
Рабочее давление пара . . . ...............10 ати
Геометрическая емкость...................................1,57 л3
Число оборотов барабана в 1 мин.......................7,3
Мощность электромотора................................2,2 кот
Число оборотов моторов в 1 мин........................970
Гашение извести происходит периодически, порциями по 250 кг. Процесс продолжается 40—45 мин., затем пар выключают, ожидают установления атмосферного давления в гидраторе, открывают люки, выгружают пушонку.
Количество воды, подаваемое в гидратор, рассчитывается так, чтобы выходила только сухая пушонка.
Формовочные механизмы и формы
В зависимости от способа формования силикальцитных изделий применяют различные механизмы и формы.
Рассмотрим эти способы и оборудование, которое необходимо в каждом случае.
Вибрирование — самый простой метод формования, получивший большое распространение.
Металлические формы наполняют силикальцитной шихтой и ставят на вибростолы, после чего в течение 1,5—2 мин. производят уплотнение массы при помощи вибрации с частотой колебаний в минуту до 3000 и амплитудой — 0,3—0,5 мм. Получаемые изделия имеют объемный вес до 1700 кг/м3.
Лабораторные работы на Таллинском опытном заводе
дали при увеличении колебаний силикальцитной массы до 6000 об!мин. объемный вес изделий до 1850 кг/м3.
Вибропрессование с пригрузкой. Для получения более плотных изделий производят вибрирование с укладкой на поверхность формуемой массы груза, создающего дополнительное давление 25—100 г/см2. На Таллинском силикальцитном заводе при вибрировании с пригрузом 25—60 г/см? получены изделия с высоким объемным весом— 1850—1900 кг 1м?.
Последние годы появился новый способ формовки — вибропрессование с пневматической пригрузкой. В этом случае дополнительное давление (100—150 г/см2} создается резиновым мешком, в который нагнетается воздух всего при 0,1—0,5 ати.
Конструктивно задача решается таким образом. На массу, находящуюся в форме, накладывают нижний щит, резиновый баллон и верхний щит. Последний при помощи цепей соединяется с поддоном опалубочной формы, установленной на вибростоле. Компрессором воздух нагнетается в баллон, который увеличивается в объеме и создает давление, передаваемое нижним щитом непосредственно шихте.
В зависимости от влажности шихты, ее состава и других моментов устанавливают продолжительность вибрирования— от 0,75 до 2 минут.
Формы заполняют во время работы вибратора. После того как масса уложена, ставят пригруз и еще некоторое время продолжают вибрирование.
Вибрированием получают фундаментные, цокольные и стеновые блоки с фактурным слоем, перемычки и другие стройдетали. Объемный вес изделий —1750 кг/м3, а если прессуемой поверхности дана пригрузка в 25 г/см2, то — 1875 кг/м3.
Помол шихты производят в пределах 250—65G см2 [г тонины. Гидратную известь вводят из такого расчета, чтобы окиси кальция было 9—15%. Формовочная влажность силикальцитной массы—14—18%.
Литье — самый простой способ получения .пеносиликальцитных, газосиликальцитных и частично силикальцитных изделий. Оно не требует никаких механизмов — достаточно иметь формы и вибростол.
При помощи литья в большом количестве изготавли-
3. Силикальцит
вают кровельные и облицовочные плитки и черепицу. Формы конструируют кассетными, т. е. многогнездными, так, что каждая форма дает несколько десятков изделий за один оборот.
Литьем готовят следующие строительные детали: панели несущих внутренних стен и междуэтажных перекрытий, перемычки, ребристые плиты и др.
Помол шихты — до тонины 250—700 см21г\ гашеную известь вводят из расчета 7—13% окиси кальция. Формовочная влажность — 22—28%.
Трамбование—сравнительно 'малоприменяемый способ формования силикальцитных изделий. Как пример, можно указать изготовление черепицы на заводе «Кварц» в Таллине. Вот уже два года научно-исследовательские институты занимаются проектировкой и испытанием трамбовочных машин, окончательных результатов пока нет.
Прессованием изготовляют силикальцитные трубы и черепицу. Основное оборудование — прессы типа Гильберт или гидравлические. При помощи первого пресса, который имеет шпиндель с трамбовкой, уплотняют шихту в форме. Способ работы — кустарный, производительность всего 50 труб в смену.
На гидравлических прессах делают черепицу. Давление доводят до 100 кг] см2. Метод работы такой: давление передается стальным пуансоном на шихту, заполнившую стальную форму, доводится до положения, создающего заданную плотность. Затем изделие выталкивается из матрицы и на поддоне транспортируется в автоклав для гидротермальной обработки.
Обычно в гидравлических прессах готовят изделия незначительных габаритов, иначе пришлось бы прибегать к оборудованию большой мощности, а это сложно и дорого.
Центрифугирование принадлежит к эффективным способам уплотнения формуемых известково-песчаных изделий, которые получаются повышенной плотности и прочности. Вот показатели: предел прочности па сжатие — до 700—800 кг/см2, водопоглощенИе— 8,5—9%, морозостойкость— до 100 теплосмен при температуре —15° пг ГОСТу 7025—54.
Ознакомившись с различными видами формовки и
механизмами для уплотнения шихты, рассмотрим вопрос о формах, .в которых получают силикальцитные изделия требуемых габаритов.
Формы
При любом способе формовки — вибропрессовании, прессовании в гидравлических прессах, литье — необходимы формы. Обычно их делают Из дерева или железа, реже из железобетона. Деревянные быстро деформируются и выходят из строя, из-за попеременного набухания при пропарке и высыхания после выгрузки изделий из автоклава. Уже после 10—15-кратной оборачиваемости становятся негодными.
Снижения стоимости деревянных форм на единицу готовой продукции можно достичь конструктивными улучшениями. Например, если борты укрепить металлическими уголками, покрыть внутри листовым железом, то в них можно получать изделия 100—150 раз. Увеличение оборачиваемости форм дает снижение расхода на единицу продукции. Металлические лучше деревянных, так как дают изделия точных размеров и ими пользуются до 400 и более раз. Их иедостаток — значительный расход металла и большая стоимость. Стоимость металлических форм на единицу выпускаемой продукции можно снизить путем уменьшения количества типоразмеров изделий.
Формы для силикальцитных изделий бывают самых различных конструкций и по-разному применяются. Но все же их можно подразделить на несколько типов, а именно:
I. Формы из днищ и бортов. Изготовляют их из дерева или железа. Бывают разъемные и неразъемные; в последних борты связаны с дном шарнирами. В них формуются фундаментные блоки, колонны, балки, панели и другие детали.
II. Бортовые формы — из бортов без днищ, днищем служат переносные поддоны, платформы вагонеток и т. п. Делают их из дерева и железа разъемными и неразъемными. В них изготовляют различные панели, балки, колонны на стендах с паропрогревом или на поддонах-вагонетках с пропариванием в камерах и автоклавах.
III. Матрицы с разъемными или неразъемными металлическими бортами и железобетонными поддонами. Слу
жат для изготовления крупноразмерных панелей, перекрытий и т. д. '
IV. Виброформы и виброштампы — наиболее распространенный тип. Получаемые изделия подвергаются вибрации и имеют пригрузку, что дает им большую уплотненность. Делают их для плит, труб и т. п.
V. Специальные формы для изготовления решетчатых ферм, мачт и т. п.
Все элементы форм должны быть плотно пригнаны, чтобы не было вытекания шихты, а кроме того, обладать жесткостью, достаточной для перемещения их со свежей массой без прогиба, во избежание каких-либо деформаций в изделии.
Перед использованием формы смазывают изнутри. Это облегчает выемку готовых изделий и позволяет получить гладкую ровную поверхность; наружную поверхность покрывают лаком, выдерживающим температуру запарки в автоклавах.
При конструировании форм используют листы железа большой толщины, чтобы в процессе эксплуатации не было деформаций стенок, так как это привело бы к изменению проектных размеров изделий.
Сопряжение отдельных деталей надо делать плавно, без острых углов и давать стенкам небольшой уклон, что позволит извлекать изделия быстро и без повреждения.
Здесь необходимо сказать несколько слов о смазке форм при производстве силикальцита. Очень часто применяют отработанное машинное масло, после чего на поверхности изделий остаются темные жирные пятна. При последующей отделке поверхности они мешают приставанию шпаклевки и покраске. Поэтому рекомендуется следующий состав •смазки':
машинного отработанного масла . . 35,7%
портланд-цемента....................50%
воды................... . . . • 14,3%
Эта смазка при тепловой обработке изделий превращается в порошок, что облегчает распалубку и не дает масляных пятен.
Можно предложить еще один рецепт: взять хозяйственного мыла и глины в пропорции 1 : 20 по весу и разбавить водой до густоты клея. Покрытие делать кистью или крас-койультом.
Все стремления производственников, проектировщиков и работников научно-исследовательских институтов направлены сейчас на усовершенствование форм и формовочных механизмов, ибо формовка также решает экономическую эффективность выпуска известково-песчаных стройдеталей.
Надо отметить еще одно обстоятельство, влияющее на стоимость силикальцитных изделий. До сих пор проектировку зданий производят с большим количеством типоразмеров деталей, которые после одного использования остаются без употребления. Это значительно удорожает строительство.
Отдельные мероприятия по снижению стоимости форм, предпринимаемые на силикальцитных заводах, явно недостаточны. Основное — это уменьшение количества типоразмеров стройдеталей проектными конторами при проектировке зданий.
Сравнительно не так давно предложен способ непрерывного формования железобетонных изделий на прокатных станах (инженеры А. Козловский, М. Станкевич и др.). Перенесение этого опыта производства в изготовление силикальцитных деталей будет способствовать удешевлению их и в несколько раз повысит суточный выпуск без всяких накладных расходов на формы.
Автоклав
Для водотермической обработки отформованных силикальцитных изделий служит автоклав.
Автоклав представляет собой замкнутый цилиндрический сосуд, с быстросъемными крышками, работающий под давлением 8—10 ати. В нижней части его имеется сливной кран для выпуска конденсата. Он спабжеп предохранительным клапаном, манометром, выпускным вентилем и пробковым пробным краном.
Техническая характеристика стандартного автоклава
Внутренний диаметр корпуса......................... 2000 мм
Рабочая длина корпуса ............................ 17000 мм
Рабочее давление ........ . 8 кг/см
Рабочая температура . . , ....................174°
Ширина колеи....................................... 750 мм
Вес .............................................. 18992 кг
Габариты;
длина.................................. 18760 мм
ширина................................ 2735 мм
Вес загруженного в него материала, включая вес вагонеток ........................................до 57 г
Для уменьшения потерь тепла на наружную поверхность его накладывают теплоизоляцию (совелитовую, асбестовую и др.).
Конструкция автоклавов, рабочее давление и эксплуатация их имеют огромное значение в производственной практике силикатных и силикальцитных заводов. Ввиду большого запаса прочности в действующих автоклавах решено было перевести их на работу при 12 ати. Это мероприятие позволяет сократить время на обработку изделий на 3—4 часа, увеличить производительность заводов.
. Дальнейший прогресс заключается в переходе на железобетонные автоклавы, так как их можно сооружать на местах строительства силикальцитных заводов и придавать им любые поперечные сечения, способствующие максимальному использованию емкости.
Работа автоклава должна соответствовать установленному технологическому режиму запарки стройдеталей по времени и давлению пара. Поэтому при автоклавах имеются самозаписывающие приборы для контроля и регулирования процесса вапарки.
Работники Таллинского силикальцитного завода сконструировали в 1953 году автоматический регулятор процесса запаривания РЗ-1. В 1954—1955 годах он был усовершенствован — стал регулировать и перепуск пара из одного автоклава в другой, а также спуск конденсата (РЗ-2). Прибор РЗ-2 регулирует температуру в пределах 50—190° с точностью до 2°. Температурный режим записывается в виде диаграмм через каждые 15 минут. Использование регулятора позволяет свести брак к минимуму.
Вспомогательное оборудование — дозаторы, бункеры, транспортеры, вагонетки — устанавливают из расчета годовой мощности силикальцитных заводов. Оно общеизвестно по производству железобетонных заводов и может быть большей частью изготовлено местными предприятиями.
СТРОИТЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ И ИЗДЕЛИЯ
Производство силикальцитных изделий, номенклатура которых очень велика, освоено .в заводском масштабе. В Советском Союзе первыми это дело начали на Таллинском заводе. Все остальные предприятия, выпускающие силикальцитные детали, работают по его технологическим данным. Поэтому мы в основном описываем отдельные виды продукции Таллинского завода.
Черепица (рис. 8)
Объемный вес—1600—1700 кг/мл\ размер — 390 X Х230 мм; вес одной штуки — 2,5 кг; вес 1 л2 черепичной кровли в насыщенном водой состоянии — до 45 кг; достаточно морозостойка — выдерживает 25 циклов стандарт-
Рис. 8. Кровельная силикальцитная черепица.
ных замораживаний; практически водонепроницаема; разрушающая нагрузка при испытании сопротивления на излом — 50— 100 кг.
Расход извести — 310 кг/л3. На 1 м2 кровли требуется 15 черепиц.
Блоки для наружных стен (рис. 9)
Толщина — 30 см, причем наружный слой (4 см) состоит из вибрированного силикальцита, а внутренний
Рис. 9. Силикальцитный двухслойный стеновой блок. Вид с внутренней стороны.
(26 см)—из пеносиликальцита; объемный вес первого слоя— 1650 кг/м3, второго — 900 кг/м3-, прочность на сжатие соответственно — в среднем 250 и 60 кг!см3\ коэффициент теплопроводности — 28 ккал/град. м. час; блок выдерживает 25 циклов замораживаний при температуре —15° (ГОСТ 7025—54); высота—77 см, длина — различная.
Расход извести— 185 кг/м3. Блоки кладут на сложном растворе, которым заливают и имеющиеся на торцах пазы. Подъем блоков производят при помощи вмонтированных в них металлических петель.
Пеносиликальцитные перегородочные плиты
Размеры плит — 400X800X^00 мм\ объемный вес их — 1200 кг/м3-, на изгиб выдерживают 135 кг сосредоточенного груза при длине 800 мм.
Расход извести — 185 кг/м3.
Перемычки
Размеры: длина —1250, 1500, 1750, 2000, 2250 и 2500 мм, ширина — 120 мм, высота—750 мм (придлипе до 2000 мм) и 150 мм (для длины 2250 и 2500 мм); армируются; прочность—170—250 кг/см2.
Расход извести — 210 кг/м3.
Панели из армопеносиликальцита (рис. 10)
Применяют их для чердачного и подвального перекрытий.
Рис. 10. Силикальцитные армированные панели перекрытия.
Размеры—различные; объемный вес—600—1100 кг/м3; прочность — 40— 180 кг/см2; теплопроводность — 0,17 — 0,39 ккал/м. град. час.
Расход извести-^250 кг/м3.
Канализационные трубы
Размеры: длина — 750 мм; диаметр—150—400 мм; объемный вес массы—1700 кг/м3; морозостойки, практически водонепроницаемы; при диаметре 150 мм трубы, формованные вручную, выдерживают сопротивление иа из-
лом 1500—2000 кг/пог. м., изготовленные червячным прессом — 2500—3000 кг/пог. м.
Расход извести — 235 кг/м3.
Небольшие стройдетали
Различные строительные и архитектурные изделия — столбы для веранд, наружные подоконные блоки, отопительные панели внутренних стен, блоки дымовых труб, фасадные плитки и архитектурные украшения и др.; объемный вес их—1700—1800 кг/м3; морозостойки, водо-устойчивы и прочны.
Расход извести — 220—250 кг/м3. Способы изготовления: литье, вибрирование и прессование.
Изделия сельскохозяйственного назначения
Парниковые детали, кормушки (рис. 11) и поилки для животных, облицовочные плиты для силосных траншей, колодезные кольца, ограды для усадеб и др.
Piiq. 11. Общий вид детали силикальцитной кормушки для свичей.
Объемный вес— 1700— 1800 кг/м3’ морозостойки: выдерживают 50 циклов теплосмен при температуре — 15° (ГОСТ 7025—54).
Расход извести — 220—250 кг/м3.
Комплекты деталей для домов
Производство различных стройдеталей из силикальцита на заводе вполне освоили к 1950 году. В дальнейшем все усилия были направлены к тому, чтобы индустриализировать строительство; начали изготовлять комплекты деталей, транспортировать их и собирать из них дома (рис. 12). Таким образом, процесс постройки сводится
Рнс. 12. Монтаж силикальцитных домов (Ленинград).
к монтажу крупных элементов в одно целое. Изготовление крупномерных блоков, колонн, перекрытий сократило до минимума количество деталей и время их укладки. Теперь бригада из четырех рабочих может за 4 дня смонтировать одноэтажный двухквартирный дом.
Изготовлением комплектов стройдеталей для сборного строительства одно- и двухквартирных домов занялись первыми Таллинский силикальцитный и Казанский силикатный заводы.
Первые одноквартирные дома из силикальцита, построенные на окраине г. Таллина (рис. 13), имеют 57,5 м2
жилой площади. Смонтированы они из следующих деталей: блоков (длиной 100—259 см, высотой 77 см и толщиной 30 см)-, .панелей междуэтажных (290 слХ80 с.«Х Х16 см)-, перегородок (40X80X10 см)-, столбов для веранды, наружных подоконников. Крыша покрыта силикальцитной черепицей. Для отвода канализационных вод использованы силикальцитные трубы.
Рис. 13. Силикальцитные дома в поселке Нынме (Таллии).
Всего потребовалось 73 л3 силикальцита.
Наружные блоки сделаны двухслойные — с внутренней стороны имеют пеносиликальцитный слой. Несущие конструкции армированы железом. Прочность силикальцитных деталей — 275 кг/см2 при объемном весе 1650— 1700 кг/м3. Для их изготовления взята шихта из песка 90%+известь 10%. Помол производится ib дезинтеграторе до удельной поверхности шихты 750 см2/г.
Стоимость 1 м2 жилой площади 950—1200 рублей.
В эксплуатации дома оправдали себя по своим теплотехническим показателям.
Дальнейшие усовершенствования технологии Изготовления стройдеталей, прежде всего уменьшение типов бло
ков, снизит стоимость 1 л2 жилой площади до 700 рублей.
Сборные силикатные дома в Казани построены по иному способу. В то время как И. А. Хинт для удовлетворения теплотехнических требований применил псносили-кальцит, казанцы придали блокам форму двутавра. При кладке такие блоки образуют в наружных стенах пустоты (60% от объема стены), которые засыпаются шлаком. Размеры блоков в плане — 40X40 см, толщина полок— 4—6 см, высота — 25 см.
Перегородки выполнены и'з блоков размером в плане 12X40 см, высотой 25 см с тремя вертикальными пустотами, составляющими 30% всего объема; все перемычки перекрытия сделаны из армосиликата.
Дома эти примерно на 30% дешевле аналогичных построек с кирпичными стенами1 и деревянными перегородками и перекрытиями. Эксплуатация домов подтвердила их высокие теплотехнические качества.
Примеры Таллинского и Казанского заводов доказывают целесообразность и экономичность производства построек из силикатных и силикальцитных деталей, изготовляемых индустриально. Следует как можно скорее создать домостроительные комбинаты для выпуска комплектов стройдеталей по типовым проектам.
В конце 1956 года на Таллинском силикальцитном заводе разработан новый проект жилого дома, предусматривающий максимальное сокращение расхода леса и скоростной монтаж деталей.
Дом — бесчердачный. Армопеносиликальцитные плиты перекрытия, положенные на стены здания, образуют с внутренней стороны потолок, а с наружной — кровлю, на которую наклеивают мягкий материал из битума. Перекрытие над подвалом укладывается тоже из армопеноси-лпкальцитных плит, по которым стелится линолеум. Таким образом, на стропила, лаги и доски для пола совершенно не расходуется леса. Экономия достигает 70— 90% от общей потребности его при постройке дома обычным путем.
Вполне понятно, сколь большое значение эта конструкция дома имеет для областей и краев СССР, где нет лесных массивов.
В настоящее время изготовление комплектов силикальцитных стройдеталей освоено уже на многих заво
дах нашей страны. Существенно возрос и ассортимент продукции. Для примера даем краткие сведения о производственной работе силикальцитного цеха Кировского завода (Ленинград).
Ежегодно цех выпускает 12000 м3 изделий, что позволяет возводить примерно 8000 м2 жилой площади. Дополнительная установка двух автоклавов обеспечит строительство 20000 м2 жилья в год.
Постройка осуществляется в поселке Дачном на территории в 9,4 га. В квартале размещается 73 здания, из них 66 жилых домов с 924 квартирами (рис. 14).
Полезная площадь застройки — 37789 м2, жилая — 25091 jh2. Численность населения квартала — 2784 человека.
Рис. 14. Строительство домов из крупных блоков, выпускаемых Кировским заводом (Ленинград).
Дома — двенадцати- и восемнадцатиквартирные. Стоимость 1 м2 жилой площади —1000 рублей. Расход силикальцитных изделий для двенадцатиквар тарного дома составляет 1,43 м3, для восемнадцатиквар' тарного — 1,36 м3 на 1 м3 жилой площади.
Вес изделий не свыше 1000 кг.
Строительство настолько хорошо оснащено подъемниками, автокранами и прочими механизмами для скоростного монтажа зданий, что бригада из 15 человек каменщиков и монтажников возводит трехэтажное здание за 15 дней.
Такие высокие показатели получаются в результате наличия .недефицитного местного сырья — песка и извести; возможности организовать производство с высокой степенью механизации; компактности заводов и оборудования при большой их производительности и, наконец, отсутствия сезонности в работе.
Шпалы асбосиликальцитные
Для изготовления железнодорожных шпал в СССР расходуется ежегодно более 4 миллионов кубометров высокосортной деловой древесины. Кроме того, большое количество леса идет для шпал новых железнодорожных линий, подъездных путей промышленности и городского транспорта. Естественно, возник вопрос о замене древесины другим материалом, более доступным и дешевым. Таковым оказался асбосиликальцит, предложенный в 1952 году коллективом авторов, инженерами Г. Е. Скородумовым, М. П. Смирновым и И. В. Шлаковым. Новый материал представляет собой обычный силикальцит а р-мированный асбестом. .В результате испытаний получены следующие показатели:
1) предел прочности на сжатие —800 кг/см2;
2) » » на растяжение
при изгибе —100 »
3) увеличение ударной вязкости в 300 раз;
4) водопоглощение при пропитке антраценовым маслом— 1,5%;
5) на замораживание выдерживает 300 циклов тепло-смен и более.
Общий вес шпалы — 250 кг, стоимость—50 рублей.
Первые шпалы были уложены на ст. Обухово, Октябрьской железной дороги, в ноябре 1955 года. Эксплуатация подтвердила, что они вполне удовлетворяют техническим требованиям желе131нодо|рожнаго транспорта.
С целью упрощения технологии изготовления асбоси-ликальцитных шпал и снижения их себестоимости на основании первого опыта были сделаны новые эксперимен
ты. Вместо асбеста стали использовать его отходы. Получают их при разработке горной породы асбеста. Отходы представляют собой среднезернистый песок с очень мелкими включениями волокнистого асбеста. Незначительное количество этих отходов применяют в качестве балласта па железных дорогах Урала, остальное же идег в отвал.
В Ленинградском институте инженеров железнодорожного транспорта разработаны и переданы производству технические условия на изготовление асбосиликальцитных шпал; их получают из смеси, в которой дано равное по весу количество вяжущего и заполнителя.
Вяжущее вещество — продукт совместного помола извести (25%) и кварцевого песка (75%). Содержание окиси кальция в извести — не менее 65%. Вибропомол до удельной поверхности шихты 5000 см2]г длится 15 минут.
После укладки в металлическую форму железного каркаса и силикальцитной массы их уплотняют на вибростоле в течение 3 минут и подвергают автоклавной обработке при 8—10 ати. | ,
Полученные шпалы имеют прочность асбосиликальцит-ного камня: на сжатие — 600—800 кг/см2 и на растяжение при изгибе—120—150 кг/см2.
Описанный выше материал, безусловно, будет иметь широкое применение в изготовлении не только железнодорожных шпал, но и других деталей. Практически доказана возможность армирования известковопесчаных изделий волокном.
Силикальцитные виноградные колья
В Советском Союзе ежегодно закладывают виноградники на десятках тысяч гектар. Так будет продолжаться всю семилетку.
Одно из основных условий для успешного роста и плодоношения винограда заключается в том, чтобы виноградники имели так называемые шпалеры, т. е. параллельные ряды кольев, устанавливаемые примерно в десяти метрах один от другого, к которым прикреплена проволока для подвязки лозы.
Издавна виноградные колья изготовляют деревянными, диаметром 10—16 см, длиной 2,25—2,5 м. При установке 500—600 кольев на гектар расходуется 10—18 м3 древесины.
Пока виноградники ие занимали больших площадей,
была возможность удовлетворять потребность в древесине, но сейчас, при столь грандиозном расширении посадок, необходимы десятки миллионов кубометров леса, который нужно срезать и доставить на места. Такое количество древесины лесная промышленность не может дать, тем более, что деревянные колья служат только 3—4 года, а затем их надо заменять.
В результате создавшегося положения встал вопрос об изготовлении кольев из железобетона. Но в этом направлении имеются большие еатруднения, так как нужны огромные количества цемента и железа.
По проектам различных организаций на изготовление одного железобетонного кола идет в среднем 6 кг цемента и 2,5 кг железа. При установке 600 кольев на гектаре виноградников во всесоюзном масштабе за семилетку потребуются десятки миллионов тонн цемента и железа. Получить их виноградари не смогут. Надо прямо сказать, что положение с виноградными кольями чрезвычайно серьезное.
Все же некоторые работники ищут выход в перепроектировании кольев по сниженным расчетным нагрузкам, в строительстве новых цементных заводов, ориентируя виноградарей на железобетонные колья. Это в корне неправильно! Как бы ни снижать расход цемента и железа, потребность в них выразится в миллионах тонн и не будет удовлетворена. Затрачивать по 50—60 миллионов рублей на постройку новых цементных заводов могут лишь коллективы совхозов при особо благоприятно сложившихся местных условиях.
Следовательно, предлагать виноградарям железобетонные колья нельзя. Это — дорога на провал правительственного задания относительно посадки виноградников в текущем семилетии.
Как же решить проблему виноградных кольев?
Колья могут быть изготовлены в любых количествах лишь в том случае, если виноградари выполнят постановление ЦК КПСС и правительства СССР об использовании местных материалов в сельском строительстве.
Местные нерудные ископаемые, как песок, известь, глина, имеются в изобилии во всех областях в краях Советского Союза. Производство из них конструктивных де-
Силикальцит
49
талей для строительства зданий и различных сооружений у нас освоено.
Автор брошюры и инженер Б. А. Даниленко еще в конце 1955 года предложили использовать силикальцит как местный материал для изготовления виноградных кольев и сооружения хозяйственных построек в винсов-хозах.
. Предложение прошло экспертизу и было принято в 1956 году Министерством промышленности продовольственных товаров СССР.
Экономическая целесообразность производства силикальцитных стройдеталей и виноградных кольев, подтвержденная экспертизами ЦНИИПСА, Таллинского опытного завода, а также Краснодарским, Молдавским и Ставропольским совнархозами, заключается в следующем:
1) не требуется портланд-цемента;
2) быстрота изготовления (16—18 часов);
3) снижение себестоимости в результате замены дерева и железобетона;
4) местная сырьевая база—песок и известь;
5) круглогодичный заводской выпуск деталей;
6) сокращение транспортных расходов.
Что же делается в настоящее время по внедрению силикальцитных кольев и конструктивных стройдеталей для домов в винсовхозах?
Коротко информируя, можно указать, что Министерство сельского хозяйства поручило Всероссийскому научно-исследовательскому институту виноградарства и виноделия (ВНИИВВ) в Новочеркасске выполнить в содружестве с любым заводом все необходимое для внедрения силикальцитных кольев. Получив правительственное задание, институт занялся организационными мероприятиями. Таллинский НИИ стройматериалов • и силикальцитный завод согласились принять участие в работе.
Силикальцитные виноградные колья могут быть различных конструкций и геометрических размеров, отвечающих местным требованиям.
Форма кола в поперечном сечении может быть круглая, прямоугольная, однотавровая, двутавровая и кольцевая. Размеры его сечения при определенной высоте устанавливают по формулам для расчета железобетон-
иых конструкций. По расходу массы и металла наиболее экономичны колья двутавровые.
Качество силикальцитной массы для изготовления виноградных кольев нет надобности доводить до высоких показателей, так как это потребовало бы излишних затрат на помол извести и песка до тонины 5000—6000 см2/г. Поэтому достаточно получить предел прочности на сжатие до 300—400 кг!см2, морозостойкость — выдерживание без разрушения 40 циклов теплосмен, водопоглощение— 15%. Для антикоррозионной защиты от грунтовых вод нижний конец виноградного кола, который будет находиться в земле, необходимо гидрофобизировать, покрыв битумом.
Весьма большой интерес представляет сравнение следующих эксплуатационно-экономических показателей: долговечность деревянного кола — максимум 5 лет и стоит он в Ростовской области 2 руб. 50 коп., силикальцитный же обходится в 3 руб. 70 коп. и может служить 30 лет. Следовательно, за этот период придется несколько раз менять деревянные колья. В итоге силикальцитный кол окажется в 4 раза дешевле деревянного.
Прилагаем чертеж силикальцитного кола (рис. 15) для Ростовской области. Объем кола при высоте в 2750 мм — 0,024 м3, марка силикальцита — «400», вес — 29 кг, расход арматуры — 2,7 кг.
В настоящее время ВНИИВВ предлагает колья высотою в 2 м, что значительно снижает расход материалов.
Технология изготовления кольев из силикальцита та же, что и для стройдеталей. Это обстоятельство дает возможность одновременно с кольями делать конструктивные стройдетали (балки, плиты перекрытий), а также производственные изделия (поилки, кормушки для животных и пр.).
Все вышеизложенное говорит о том, что нужно немедленно приступить к строительству силикальцитные заводов И удовлетворить винсовхозы кольями и конструктивными деталями в любых количествах.
Дальнейший прогресс — в отказе от армирования, железом и переходе на волокна, натуральные или синтетические.
Остается еще обратить внимание на то, что виноградные колья и конструктивные детали необходимы в сотнях миллионов штук. Поэтому их надо изготовлять за-
водским способом. Процессы должны быть максимально механизированы, особенно формовка. Ее следует произ
Рис. 15. Виноградный силикальцитный кол.
водить без форм, например проталкиванием массы через мундштук пресса под большим давлением. Это даст боль-щой экономический эффект: при заготовке 400 миллионов
кольев за семилетие можно будет сберечь до миллиарда рублей.
В Ростовской области на сегодняшний день требуется 1500000 виноградных кольев только для винсовхозов, не учитывая потребности колхозов и частного сектора. До конца семилетки понадобится еще 18000000 кольев. Такое огромное количество виноградных кольев нельзя сделать кустарно ни из дерева, ни из железобетона. Лишь переход на индустриальный способ позволит выйти из положения. Постройка нескольких силикальцитных заводов на Дону разрешит проблему не только кольев, но и строительных деталей.
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИЛИКАЛЬЦИТА
Качество силикальцитных изделий вполне удовлетворяет строительным требованиям. Общесоюзных стандартов на них пока еще нет. Каждый завод выпускает свои временные технические условия. Такие временные Т. У. изданы Таллинским силикальцитным заводом, Лисичанским и др.
Для примера рассмотрим качественные показатели изделий Таллинского завода.
1. Объемный вес—в пределах 400—2000 кг/л3, зависит от способа формования как ячеистых, так и плотных изделий:
а) при литье в формы полужидкой массы — 400— 1700 кг/м3;
б) при формовке способом вибрирования—1700— 1800 кг!м3;
в) прессованием и трамбованием— 1900 кг/л3;
г) центрифугированием получаются изделия с объемным весом до 2000 кг/л3 и выше.
2. Прочность на сжатие находится в зависимости от следующих факторов: а) объемного веса; б) режима запаривания; в) удельной поверхности песка в шихте; г) количества введенной в шихту окиси кальция; д) способов формовки.
Для пояснения взаимосвязи указанных выше моментов изготовления силикальцита и получаемых прочностей па сжатие приведем данные, характеризующие производственную работу Таллинского завода, учитывая, что и
другие силикальцитные предприятия СССР имеют примерно такие же показатели1 (таблица 7).
Таблица 7
Прочность иа сжатие силикальцитных изделий
Наименование силикальцита Содержание СаО (в %) Удельная поверхность (в см3!г) Объемный вес (в кг!мл) Прочность на сжатие (в кг)см3)
Литой . 10 300-400 1500-1600 170-200
Вибрнровапнын 10 300 - 400 1700—1800 250-400
Прессованный . . 10 300—400 1800-1950 400-600
Пеносилнкальцит . 14-16 600 400-700 10-30
> 14-16 600 900-1200 180-190
> 14 16 1000 500—600 25-40
> 14—16 1000 1000-1100 140—180
Прочность при растяжении почти в десять раз меньше прочности на сжатие.
3. Водопоглощение силикальцита 'находится в прямой зависимости от его объемного веса (таблица 8).
Таблица 8
Водопоглощение силикальцита
Наименование материала Водопоглощение (в %) Объемный вес (в кг}м2)
Сиднкальцитные прессованные трубы 12,4 1900
Силикальцит пенолитой 34,9 1120
Силикальцит пенолитой 24,7 1550
Силикальцит вибрированный - 22,1 1700
Силикальцит кирпичный 12.1 1890
Красный обжиговый кирпич . 18,2 1700
Примечание. В таблицу помещены данные о силикатном и красном обжиговом кирпиче для сравнения с силикальцитом.
Когда силикальцит в эксплуатационных условиях подвергается непрерывному воздействию воды, особенно агрессивной, его пропитывают битумом, что снижает во-допоглощение до 1—3% и дает возможность изготавливать высококачественные фундаментные блоки, трубы и другие изделия.
Битумирование 'стройматериалов из известково-пес
чаных смесей изучено А. И. Хинтом и Н. Н. Безобразовым.
4. Водостойкость силикальцитных стройдеталей в эксплуатационных условиях гражданского и промышленного строительства удовлетворительная. Только три длительном пребывании в воде они могут потерять прочность в пределах 10—15%, но не разрушаются. В некоторых случаях после высыхания наблюдалось даже 'повышение прочности.
Увеличение водостойкости достигается при 'возрастании плотности изделий, т. е. при способах формовки, позволяющих 'повысить объемный вес.
5. Коррозиоустойчивость. Силикальцит в жестких водах -более устойчив, чем бетон. Углекислота воздействует одинаково на оба материала, серная и соляная кислота их разрушают.
6. Морозостойкость в основном зависит от плотности силикальцитных изделий, которая 'характеризуется объемным весом. Чем выше объемный вес, тем больше устойчивость детали.
Многочисленные испытания на морозостойкость подтверждают, что силикальцит отвечает требованиям эксплуатации (таблица 9).
Таблица 9
Морозостойкость силикальцита
Наименование изделий Объемный вес (в кг!мЛ) Количество стандартных никлое теплосмен без разрушения
Пеносиликальцит .... > Литые . . • . Вибрироваиные .... Прессованные .... Центрифугированные а) 600—1200 б) 900—1200 1500—1700 1700—1800 1900 до 2000 15 20 15—25 35 50 н более 100 п более
7. Теплопроводность зависит от объемного веса и влажности силикальцита. Она примерно такая же, как и у других каменных материалов; повышается с увеличением объемного веса и уменьшается при его снижении.
Для примера укажем коэффициенты теплопроводности некоторых силикальцитов:
а) 0,31 ккал/м. час. град. при влажности 10% и объемном весе 800 кг/м?.
б) 0,59 ккал/м. час. град, при влажности 6% и объемном весе 1500 кг/м3.
в) 0,79 » » » при влажности1 10% и объем-
ном весе 1700 кг/м3.
8. Сцепляемость силикальцита с арматурой зависит от его объемного веса и структуры и по величине мало отличается от соответствующих величин бетонных изделий. Например, при объемном весе 1700 кг/м3 и прочности на сжатие 310 кг/см2 составляет 25 кг/см2, а при объемном весе 900 кг/м3 и прочности на сжатие 70 кг/см2— 14 кг/см2.
9. Огнестойкость. Плотный силикальцит, (например с объемным весом 1700 кг/м3 и более, не разрушается при температуре до 500°.
10. Модуль упругости зависит от объемного веса (таблица 10).
Таблица 10
Модули упругости силикальцитов
Наименование Объемный вес (в кг!м*} Модуль упругости (в кг!с^
Пеносиликальцит 800 16000
> 1000 30000-^10000
Литой 1600 70000—80000
Вибрированный 1700—1800 160000—180000
11. Ползучесть силикальцита, т. е. изменение под влиянием длительного воздействия нагрузок, изучалась В. И. Скатынским в 1953—1954 годах в Академии строительства и архитектуры Украинской 'ССР. Испытания показали, что деформации силикальцитных материалов носят затухающий характер и по величине ниже, чем для бетона.
12. Коррозия. Железо, армирующее силикальцит, подвергается коррозии, происходящей при появлении на металле пленки воды. Последняя «с растворенными в ней продуктами гидролиза силикальцитной массы создает электрохимические реакции, приводящие к «разрушению поверхности металла. Специальное исследование коррозии железной арматуры «в силикальците проведено И. Я-Ривлиным в Таллинском политехническом институте. Выводы научной работы следующие: скорость коррозии за
висит от способа изготовления деталей, условий их применения, первоначальной активности шихты, удельной поверхности массы, толщины защитного слоя изделия, от времени и условий эксплуатации. Наименьшая коррозия— при изготовлении силикальцита вибрированием и эксплуатации его в воздушно-сухих условиях. Наибольшая — при переменной влажности. Скорость развития коррозии в воздушно-сухих условиях незначительная и носит затухающий характер, ее можно остановить вводом замедлителей (ангибаторов), например, NaNO2 в количестве 0,5% от веса •воды.
Учитывая большую скорость, с которой развивается коррозия, использовать силикальцит в банях, прачечных, погребах, т. е. при частых сменах среды (воздух—вода) и высокой относительной влажности, не следует.
Все расчеты армированных силикальцитных изделий на Таллинском, Кировском п других заводах производятся по «Нормам и техническим условиям проектирования бетонных и железобетонных конструкции» (НиТУ 123—55). Натурные испытания конструкций (балок, плит) подтвердили правильность указанных выше расчетов и их соответствие нормам.
Для проверки готовых армированных силикальцитов пользуются «Техническими условиями по контролю прочности и жесткости железобетонных деталей сборных конструкций» (ТУ 204—54 МСПМХП).
Водопоглощение, морозостойкость, объемный вес контролируют в соответствии с требованиями технических условий для бетона.
ПЕРСПЕКТИВЫ
Коллектив таллинского завода «Кварц» за короткий срок (1950—1959) сделал очень много но изучению и внедрению ® производство силикальцита. При непосредственном участии таллинцев построены сотни одноэтажных и двухэтажных домов для рабочих и служащих крупных заводов. В разных концах нашей родины возводятся целые ‘поселки, в которых дома сделаны из силикальцита. В настоящее время >в Советском Союзе проектируется, строится и находится в эксплуатации свыше 150 силикальцитных заводов.
Целый ряд проектных организаций занимается разработкой типовых зданий из силикальцитных стройдета-лей («Мособлпроект», «Ленпроект», .мастерская имени академика В. Л. Веснина, «Эстонпроект» местной сланцевой (промышленности и др.) [6, 4].
Большое значение имеет то, что материалы для изготовления— песок и известь—находятся повсеместно.
Мы вкратце ознакомились с прошлым и настоящим силикальцита.
Какова же его перспектива?
Сырьевая база будет расширена использованием песков с высоким содержанием глины (более 25%), отходов производств с низким содержанием извести (менее 20%), суглинков, супесков, опок.
Большой интерес представляет замена металла волокном при армировании силикальцита.
Применение асбеста для армирования бетона уже практикуется давно. Естественно, что его стали вводить и в известково-песчаную массу сначала лабораторно, а затем в производственном масштабе. Т. М. Беркович на базе известково-песчанистого цемента (20—25% извести 80—75% песка и асбест) получил в 1955 году кровельный материал и трубы (водопроводные и канализационные), которые удовлетворяют требованиям строителей.
Все эти примеры подтверждают широкую возможность армирования силикальцита асбестом.
Ввиду того, что асбест не местный материал и к тому же дефицитный, необходимо заменить его другими минеральными волокнами, например шлаковатой. В .настоящее время все вопросы технологии изготовления такого волокна разрешены до конца; строительство завода несложно, недорого и может быть осуществлено из местного сырья (глины, опоки, .мергелей и др.).
Идею использования минеральной ваты в асбестоцементных изделиях высказали В. Н. Юнг и К. Э. Горяйнов и разработали в Научно-исследовательском институте по строительству. Практическая замена асбеста минеральным волокном разрешена П. П. Будниковым и К. Э. Горяйновым в асбошиферных изделиях.
Минеральное волокно замешивают с известково-песчаной массой, затем .производят формовку и автоклавную обработку изделия. При таком способе армировки
волокна расположены в .массе беспорядочно и только часть их работает, придавая 'прочность материалу. Сейчас исследуются возможности направленной укладки волокон для воспринятия нагрузки. >В перспективе — получение 'Высокопрочных изделий, превосходящих все известное в строительном деле.
Естественным этапом дальнейшего развития армирования будет волокно из пластмасс. При современной технике ему могут быть приданы любые размеры в смысле тонины и длины, качества поверхности для увеличения сцепления с известково-песчаной массой, химстойкости, коррозиоустойчивости.
В технических журналах зарубежных стран опубликованы данные об армировке бетона полихлорвиниловым и поливинилацетатным волокном. Получены весьма положительные результаты.
Второй вариант сочетания пластмассы и силикатов или других керамических материалов—это ввод ее эмульсии в момент формовки. При последующей автоклавной обработке повышаются прочность, водоустойчивость и морозоустойчивость изделий.
Огромный интерес представляет ввод в известковопесчаную массу растительного волокна. Оно может быть получено из камыша, соломы, кукурузных стеблей, отходов древесины; практически здесь неисчерпаемая сырьевая база.
Автор брошюры в 1954—1955 годах занимался ивго-товлением волокнисто-известково-песчаного материала в Ростовском научно-исследовательском институте коммунального хозяйства. Состав материала — 29% извести, 68% песка и 3% растительного волокна. Изготовленные кровельные плоские плитки типа этернита имели прочность при изгибе 170—200 кг/см2, но их биостойкость была недостаточной.
Подводя итоги всему вышеизложенному, надо отметить, что в усовершенствовании технологии изготовления силикальцита уже сделано много. Сейчас освоен выпуск нескольких десятков различных стройдеталей.
Универсальная сырьевая база силикальцита дает возможность в любой точке СССР в 4—6-месячный срок создать при затрате примерно семисот тысяч рублей завод мощностью 12000 м? в год.
Громадный успех силикальцита не дает права успокоиться на достигнутом. Есть еще много вопросов, решение которых позволит повысить качество изделий и удешевись их. Необходимо:
освоить производственный выпуск силикальцита с прочностью на сжатие 1000 кг/см2 и более;
усовершенствовать конструкцию дезинтегратора и снизить расход металла при помолах;
ускорить разрешение начатых работ по массовому скоростному выпуску однотипных стройдеталей методами проката (А. Н. Козлов, В. Н. Большаков, М. Н. Станкевич) и прессования через мундштук, как в кирпичном производстве;
В области производства силикальцита СССР занимает первое место в мире. Это положение надо удержать дальнейшими научно-изыскательскими и практическими работами коллективов институтов и заводов.
НОМЕНКЛАТУРА ОБОРУДОВАНИЯ СИЛИКАЛЬЦИТНОГО ЗАВОДА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ 4000-10000 м’ В ГОД
1. Щековая дробилка.
2. Гасильный барабан.
3. Транспортеры ленточные передвижные для извести.
4. » » » » песка.
5. Бункер для гашеной нзвестн,
6. » » песка.
7. Двухленточный питатель.
8. Магнитный сепаратор.
9. Дезинтегратор.
10. Компрессор.
11. Элеватор ленточный вертикальный.
12. Бункер для смеси.
13. » » пеносиликальцитной смеси.
14. Весовой дозатор для смеси.
15. Бетономешалка.
16. Впброжелоб.
17. Ковш для мешалки.
18 Двухбарабапная мешалка для пеносиликатной массы.
19. Ящик для негашеной молотой извести.
20. Дозировочный бак воды.
21. Растворный бак пенобетона.
22. Расходный бак пеномассы.
23. Внброплощадка.
24. Автоклавы.
25. Электролебедка.
26. Электрокран-балка.
27. Формы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бороиии Б. Плавучий завод будет выпускать силикальцит. Газ. «Московский строитель», 1957.
2 Броиовицкая Н. С. Новый строительный материал — силикальцит (Ликииский машиностроительный завод «ЛИМЗ»). «Бюллетень тех.-экои. информации Московского областного совнархоза» № 2, 1958.
3. В о л ж е н с к и й А. В. Водотермическая обработка строительных материалов в автоклаве.
4. 3 а к о в И. Дома из силикальцита. Жури. «Жилищное строительство» As 7, 1958.
5. К р а с н ы й И. М. Строительные изделия и конструкции из армоснликата. 1953.
6. Р а к о в А. В. Опыт ленинградского Кировского завода по строительству жилых домов из силикальцита. «Бюллетень технической информации» № 3, «Главленниградстрой», 1958
7. Р а к о в А. В. Жилые дома нз силикальцита. Л., ЛДН ТП, 1959.
8. Саталкии А. В-, Кунцевич О. Н. и Александров Н. Е. Силикальцитные цементы и бетоны автоклавного твердения. 1958.
9. Силикальциты из высокодисперсных исходных материалов. ЛИНЖД. Сообщение К» 23 «Трансжелдориздат», 1954.
10. Скородумов Г. Е. и др. Асбосиликальцитные шпалы.Жури. «Путь и путевое хозяйство» Ns 6. 1957.
11. Товаров В. В. Прибор для измерения поверхности цемента методом воздухопроницаемости. «Цемент» № 3. 1947.
12. Хн нт И. А. и К у з ь м и н о в В. И. Изготовление и применение силикальцита. 1957.
13. Хи ит И. А. Дезинтеграторный способ изготовления силикатных и силикальцитных изделий. 1952.
14. X и и т И. А. О некоторых основных вопросах автоклавного изготовления известково-песчаных изделий. 1954.
15. Цемахович Б. Усовершенствование производства строительных деталей из силикальцита. Жури. «Строительные материалы» № 9. 1958.
16. Хенглейи Ф. и Рейтер. «Untersuchung fiber Kalkgebun-dene dampfgehartete Kfinststeine». Belheft 2. Tonindustrie-Zeitung. 1955.
СОДЕРЖАНИЕ
Общие сведения..............................6
Сырьевая база...............................Н
Технология производства силикальцита ... 15
Оборудование................................27
Строительные детали и изделия...............39
Физико-механические свойства силикальцита . . 53
Перспективы.................................57
Приложение..................................61
Литература..................................62
г.Харьков, ул. Чкалова 1 МП «Городок»
Популяризация применения химических добавок и оригинальных технологий в строительной индустрии. ryginski@aport.ru +38(057) 335-37-87
Здесь может быть Ваша реклама!
Закажи понравившуюся книгу по бетоноведению или строительству на оцифровку и размести в ней свою рекламу.
Дополнительная информация: iyginski@aport.ru
г.Харьков, ул. Чкалова 1 МП «Городок»
Популяризация применения химических добавок и оригинальных технологий в строительной индустрии. ryginski@aport.ru +38(057) 335-37-87
Здесь может быть Ваша реклама!
Закажи понравившуюся книгу по бетоноведению или строительству на оцифровку и размести в ней свою рекламу.
Дополнительная информация: iyginski@aport.ru