Основы производства известково-песчаных изделий

     В конце главы рассматриваются  проблемы применения негашеной извести  в силикальцитных смесях. Результаты опытов показывают, что силикальцитные смеси, приготовленные на гашеной извести, дают значительно б'ольшую прочность изделий, чем смеси, обработанные в дезинтеграторе из негашеной извести и песка. Это объясняется тем, что ни в одном помольном агрегате, а также и при совместной обработке песка и извести в дезинтеграторе, не достигается такой высокой тонины извести, которая получается при её гашении. Поэтому и гомогенность смеси, приготовленной из негашеной извести и песка, ниже, чем из гашеной извести и песка. Это относится и к изготовлению ячеистых изделий. Смесь из негашеной извести, при вибрировании, вследствие меньшей дисперсности извести требует меньшей формовочной влажности и уплотняется до б'ольшего объёмного веса. Количество твёрдого вещества в отформованном изделии увеличивается также в результате связывания воды при гашении извести. Поэтому при формовании смесей, обработанных на одинаковых агрегатах, смеси, приготовленные с применением негашеной извести, приобретают б'ольшую плотность, чем смеси с гашеной известью. Это уменьшает разницу в прочности изделий, и в некоторых случаях прочность изделий, изготовленных из смесей с негашеной известью, может оказаться даже выше.

 

Глава VII

Изготовление  пено- и газосиликальцитных изделий

 

     В начале главы сделан краткий обзор  лёгких искусственных строительных материалов, пено- и газобетонных и пено- и газоизвестково-песчаных изделий. Изложен принцип образования пены и приведена характеристика различных пенообразователей. Детально рассматриваются теоретические основы изготовления крупноразмерных силикальцитных деталей. Приведённый анализ и расчёт показывают, что образцы с равным объёмным весом и равной плотностью вещества между порами, в зависимости от формы и размеров пор, могут иметь различную прочность. Чем прочнее и плотнее каркас между порами, тем выше прочность изделия. При высокой влажности смеси вещество между порами после испарения свободной воды становится рыхлым и непрочным. Поэтому изготовление пеноизделий следует стремиться производить из смесей с возможно меньшим содержанием воды. Но замешивание пены в жёсткие смеси и её равномерное распределение в растворе затруднено. Чем меньше объёмный вес изделия, тем тоньше должны быть стенки каркаса между порами. Чтобы в тонких стенках образовывалась прочная структура вещества, смесь должна быть высокой дисперсности и активности.

     Чтобы ячеистые изделия могли выдерживать запаривание при экономичных режимах без разрушений и принимать на себя нормальную паровую нагрузку без образования в них трещин от высыхания, изделия до запаривания должны загустевать. Пеносиликальцитные смеси хорошо загустевают при добавлении в них негашеной извести. Детально анализируется необходимое количество этой добавки для загустевания смеси и технологические свойства, которые при этом должна иметь негашеная известь. Известь, применяемая для загустевания смеси, должна быть среднегасящейся и не должна содержать в себе частиц, незагасившихся до запаривания. Разработаны и приведены методы определения степени загустевания смеси. Детально рассматривается содержание загасившихся частиц в молотой негашеной извести, их действие и возможность определения их количества. Дан простой способ определения количества загасившихся в извести частиц.

     Своеобразным  индустриальным материалом наружных стен, получившим широкое распространение, являются пеносиликальцитные блоки  с фактурным слоем. Приведены  основные принципы их изготовления.

     Дан обзор теоретических основ технологии производства газосиликальцита, которая  сравнительно несложна и позволяет  изготовлять изделия с однородной прочной структурой. Приведены дальнейшие перспективы упрощения технологии и повышения качества изделий. Во время работы над диссертацией возможность замешивания алюминиевой пудры в смесь, при её обработке в дезинтеграторе, была теоретической проблемой, сейчас же на Джизакском силикальцитном заводе в Узбекистане эта проблема практически реализована.

 

Глава VIII

Физико-технические  свойства силикальцита

 

     В этой главе анализируются все  физико-технические свойства силикальцитных изделий и приведён обзор результатов  испытаний, полученных в лабораторных и производственных условиях. Достигнута прочность образцов на сжатие до 2500 кг/см² при объёмном весе всего лишь 1,9 г/см³. Судя по данным отечественной и зарубежной литературы, из ячеистого силикальцита можно изготовлять изделия с б'ольшей прочностью, чем из других изготовлявшихся до сих пор искусственных ячеистых материалов тех же объёмных весов. Благодаря высокой гомогенности структуры силикальцита, зависимость показателей его прочности от формы и величины образца значительно меньше, чем например, у бетона. Прочность на растяжение плотного силикальцита составляет 15 – 20% от прочности на сжатие. С ростом дисперсности и активности смеси растёт и прочность изделий, повышаются отношения сопротивления на растяжение к прочности на сжатие и сопротивления растяжения при изгибе к прочности на сжатие. У бетона, как известно, эти отношения прочностей уменьшаются. Плотно прессованные силикальцитные плиты обладают б'ольшей прочностью на удар, чем керамические. Прочность плотного силикальцита, насыщенного водой, примерно на 10% ниже прочности силикальцита в сухом состоянии. Приведены данные по теплопроводности силикальцита. Как и у других искусственных материалов, теплопроводность силикальцита зависит от плотности изделий; между теплопроводностью силикальцита и других подобных материалов больших расхождений не имеется. Силикальцит является гидрофильным материалом, его водопоглощение относительно высокое. Но водопроницаемость плотного силикальцита значительно ниже, чем у бетона того же объёмного веса. Приведены материалы исследований водопроницаемости силикальцита, а также данные по адсорбции и перемещении влаги в пеносиликальците. Опыты показывают, что силикальцит обладает сравнительно высокой водостойкостью. Изменение линейных размеров силикальцитных изделий при изменении их влажности небольшие – у плотного силикальцита они составляют 0,15 до 0,80 мм/м. Плотный силикальцит обладает сравнительно высокой коррозионостойкостью. Противокоррозийная устойчивость силикальцита изучалась в Таллиннском политехническом институте, результаты исследований кратко изложены в диссертации. Подробно изучалась морозостойкость силикальцита. Морозостойкость плотного силикальцита высокая: доходит до 200 циклов; хорошая морозостойкость и пеносиликальцита: она составляет 15 - 50 циклов. Морозостойкость литого силикальцита, вследствие наличия крупных открытых пор, небольшая. Сцепляемость арматуры с силикальцитом примерно та же, что и у бетона. Арматура в силикальците при запаривании корродирует в небольшой мере, а в дальнейшем образование коррозии зависит от плотности изделия и условий эксплуатации. Коррозия стали в пеносиликальците не выше, чем в пенобетоне равного объёмного веса, находящемся в равных условиях эксплуатации. Огнестойкость материала удовлетворяет обычным требованиям, предъявляемым в строительстве. Модуль упругости силикальцита приближённо можно определить по следующей эмпирической формуле:

 

 

, где γ –  объёмный вес сухого вещества изделия, г/см³;

      R_Ж – прочность на сжатие образцов (куба), высушенного до постоянного веса

      при температуре 105º.

 

     Ползучесть  силикальцита в начальный период выше, примерно, через шесть месяцев становится равной, а в дальнейшем меньшей, чем у бетона. Сопротивление истиранию силикальцитных плиток, примерно, равняется истиранию бетонных и керамических. Здания из силикальцита долговечны.

     Сделан  обзор опытов по изготовлению цветного силикальцита, пропитки изделий битумом, гидрофобизации поверхности изделий, импрегнирования и покрытия различными глазурями, а также повышения сцепляемости и коррозионостойкости арматуры при помощи различных защитных покрытий.

 

Глава IX

Дезинтегратор

 

     До 1949 года не было опубликовано научных  трудов, детально рассматривающих принципы работы дезинтегратора, зависимость  помола и потребности энергии  от технологических и конструктивных параметров установки. В опубликованной автором в 1952 году работе приводится ряд эмпирических формул расчёта различных параметров дезинтегратора. В дальнейшем автор упростил эти формулы, уточнил и дополнил их (например, формулы для определения максимальной производительности дезинтегратора и вычислений расхода энергии). На рис. 5 и 6 показаны детали корзин дезинтегратора и схема движения песчинки между первым и вторым кругами пальцев. Расчёт производительности дезинтегратора следует производить по формуле:

 

 

, где V – производительность дезинтегратора, м³/час;

      n – число оборотов внутренней корзины в минуту;

      k – число пальцев внутреннего (наименьшего) круга пальцев;

      a – расстояние между пальцами, см

      b – длина пальцев в свету, см

 

Через дезинтегратор, предназначенный для приготовления силикальцитных смесей, ни одно зерно песка не должно проскочить, не получив известное число ударов, определяемое в зависимости от числа рядов пальцев. Расстояние между пальцами P₁P^’_2m такого дезинтегратора вычисляется по формуле

 

 

, где  - максимальное расстояние между центрами двух соседних пальцев круга m, см;

       - радиус круга  пальцев m, см;

       - радиус круга  пальцев m - 1, см;

       - радиус пальцев,  одинаково принятый для всех  кругов, см,

       - число об/мин круга пальцев m,

       - число об/мин круга пальцев m – 1,

       - средний диаметр  зерна песка, см

 

     Так как по сравнению с другими размерами в формуле, ρ небольшое, то при вычислениях оно может быть опущено.

 

Рис. 5. Детали корзины дезинтегратора: а) два соседних пальца круга, б) круг пальцев  корзины дезинтегратора

 

Рис. 6. Схема движения песчинки между первым и вторым кругами пальцев дезинтегратора

 

     Для расчёта энергопотребности дезинтегратора выведена следующая формула:

 

 

, где E – энергопотребность дезинтегратора в кВтч на тонну обрабатываемого материала,

        – сумма, квадратов произведений среднего диаметра кругов пальцев и числа

      оборотов, вычисленная по специальной формуле,

       - среднее отношение  теоретически возможного и фактического  расстояния между

      пальцами, вычисляемое также по специальной формуле,

      G – количество материала в т/час, пропускаемого через дезинтегратор.

 

     В работе приводится вывод этих формул, изучается их точность и устанавливается  область применения. Указанные формулы  достаточно точны, отвечают практическим целям и действительны для расчётов лабораторных и всех видов дезинтеграторов, применяемых в производстве. Определяется также расход энергии на холостой ход установки, коэффициент полезного действия, и выводится формула распределения общего расхода электроэнергии между корзинами дезинтегратора. Приведена зависимость между энергопотребностью и помольным эффектом материала в дезинтеграторе. Оказывается, что при помоле одного и того же песка эта зависимость почти постоянна, например, для песка карьера завода “Мяннику” она составляет 4,5 м²/ватт.час. Дана следующая формула для определения удельной производительности дезинтегратора:

 

 

, где F_e – удельная производительность, в м²/ватт час;

      ∆ e – прирост удельной поверхности в см²/г;

      E – нетто-расход энергии на дезинтегрирование, в квт час/т.

 

     Коэффициент размалываемости материала М  определяется по формуле:

 

 

     По  соответствующим формулам вычисляется, что зерно песка находится  в дезинтеграторе не дольше 1/50 – 1/100 секунды. Приведены примеры расчёта параметров дезинтегратора. Детально рассматриваются вопросы истирания деталей дезинтегратора. Опытами установлен удельный износ разных материалов по сравнению со сталью Ст.-3, например, износ пальцев из победита приблизительно в 30 раз меньше, чем пальцев из Ст.-3. Дана формула для определения удельной износостойкости. Исследуется износ пальцев в зависимости от их расположения, формы поперечного сечения и влажности песка. Приведены данные об износе колец, особенностях мокрого помола в дезинтеграторе и стойкости дезинтегратора в условиях эксплуатации. В конце главы сделан обзор других возможных конструкций дезинтегратора.

 

Глава X

Экономичность силикальцитных изделий

 

     В этой главе рассматривается экономика  производства силикальцитных конструкций и её перспективы при дальнейшем развитии производства. Из сравнения стоимости силикальцитных стеновых материалов и силикатного кирпича выясняется, что стоимость 1 м² наружных стен из силикатного кирпича и силикальцитных блоков будут равны, если стоимость 1 м³ силикальцитных блоков не превышает 226 рублей. Сейчас на большинстве силикальцтных заводов эта стоимость уже достигнута. Так как силикатный кирпич в настоящее время является самым дешёвым стеновым материалом, то и сборные конструкции из силикальцита, являются также самыми дешёвыми. Мощность заводов силикатного кирпича превышает мощность силикальцитных заводов в 10 – 20 раз. Высокий уровень производства силикатного кирпича достигнут в результате 80-летней практики. В течение этого времени были устранены существенные недостатки в организации производства и конструкции машин. Промышленный же возраст силикальцита всего лишь 5 лет. Учитывая это, была рассчитана так называемая нормальная себестоимость силикальцита в действующих ценах на сырьё в предположении, что изделия изготовляются на крупных заводах, равных по производительности силикатным. Расчёт нормальной себестоимости силикальцитных изделий показывает, что стеновые блоки могут изготовляться о цене около 64 руб. за 1 м³ и силикальцитные армированные детали по цене 137 руб. В производстве канализационных труб, черепицы и других видов силикальцитных изделий уже достигнута сравнительно большая экономия.