Расчеты сырьевых смесей в производстве изделий на основе автоклавных вяжущих

Образование цементирующего сростка гидросиликатов кальция при автоклавной обработке известково-кремнеземистых вяжущих лежит в основе технологии таких широко распространенных в строительстве материалов, как силикатный кирпич, плотные и ячеистые силикатные бетоны. Различие в функциональном назначении изделий из этих материалов обуславливает технологические особенности их производства на этапах подготовки сырьевых материалов, формования и термообработки. При составлении материального баланса производства необходимо учитывать следующие технологические особенности подготовки формовочных масс в производстве названных силикатных материалов.

В производстве с и л и к а т н о г о к и р п и ч а используются пески естественного гранулометрического состава, которые являются одновременно и заполнителем, и компонентом вяжущего, вступая тонким поверхностным слоем частиц в химическое взаимодействие с известью при автоклавной обработке.

В п л о т н о м с и л и к а т н о м б е т о н е, предназначенном для изготовления несущих конструкций - панелей внутренних стен, перекрытий и др., основная часть песка не размалывается и выполняет роль заполнителя (в технологии изделий она именуется "песок-заполнитель"). Остальная часть песка размалывается совместно с известью и именуется "песок-компонент вяжущего". Именно этот молотый песок в условиях автоклавной обработки вступает в химическое взаимодействие с известью с образованием кристаллического сростка гидросиликатов кальция. Поскольку в технологии плотных силикатных бетонов формование ведется из жестких формовочных смесей, а изделия имеют большую среднюю плотность, образующегося количества гидросиликатов кальция оказывается достаточно для обеспечения надлежащей прочности изделий.

В производстве наружных стеновых блоков и панелей, теплоизоляционных плит и др. и з я ч е и с т ы х с и л и к а т н ы х б е т о н о в формование ведется из литых формовочных масс, поэтому, чтобы обеспечить прочность таких изделий, приходится размалывать весь песок (или другой кремнеземистый компонент - шлаки, золы и т.п.), чтобы обеспечить образование достаточного количества гидросиликатов кальция, придающих изделиям требуемую прочность и морозостойкость. Исключение составляют крупноразмерные изделия из ячеистых бетонов, в технологии которых, для предотвращения значительных усадочных деформаций, предусматривается иногда введение некоторого количества немолотого песка или использование песка более грубого помола. Возникающий при этом недобор прочности может быть компенсирован повышенным расходом портландцемента или удлинением изотермического периода автоклавной обработки изделий.

В заводской практике ячеистых бетонов наиболее распространен помол кремнеземистого компонента в двух потоках: сухим способом совместно с известью размалывается часть его, составляющая обычно 20-50 % от расхода извести, остальная часть размалывается мокрым способом.

Изложенное выше необходимо учитывать при составлении в курсовом проекте принципиальных технологических схем производства изделий на основе вяжущих автоклавного твердения. При этом рекомендуется пользоваться нормами технологического проектирования соответствующих предприятий [9, 10, 11].

Существенные различия в технологии получения изделий плотной и ячеистой структуры на основе автоклавных вяжущих отражаются также в методике составления материального баланса для их производства.

3.2.1. Р а с ч е т с о с т а в а а в т о к л а в н ы х я ч е и с т о б е т о н н ы х и з д е л и й производится по «Инструкции по изготовлению изделий из ячеистого бетона. СН-277-80» [10].

Исходными данными для расчета являются:

Средняя плотность бетона ρ_б в сухом состоянии, кг/м³.

Активность применяемой извести, А_из, %;

Доля цемента в смешанном известково-цементном вяжущем, п.

Водотвердое отношение, В/Т.

Удельный (абсолютный) объем сухих материалов, W, л/кг.

Расход сырьевых материалов на 1 м³ ячеистого бетона рассчитывается по [10] в следующей последовательности:

1. В зависимости от вида применяемого автоклавного вяжущего (от количества содержащегося в нем оксида кальция, способного связывать кремнезем в гидросиликаты кальция при автоклавной обработке) по табл. 4 принимается соотношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим С = . Величина С колеблется в следующих пределах: для

автоклавных ячеистых бетонов на извести С_и = 3-6; на портландцементе С_ц = 0,75-1,5. Для смешанных известково-цементных вяжущих, в которых доля цемента составляет n, отношение кремнеземистого компонента к вяжущему находится по формуле С_с.в.= С_ц · n+ С_и (1- n).

2. Если в исходных данных не приведено значение В/Т формовочной массы, его ориентировочное значение для проектных расчетов принимают по [9, 10], согласно которым В/Т составляет:

для литьевой технологии изготовления изделий с использованием в качестве кремнеземистого компонента кварцевого песка - 0,5, золы-уноса ТЭЦ,- 0,6;

для вибротехнологии изделий на песке - 0,4, на золе - 0,5.

3. Рассчитывается общий расход сухих материалов

, кг,

где V - заданный объем ячеистого бетона в м³, в расчете принимается равным 1 м³;

К_c - коэффициент, учитывающий увеличение массы сухих материалов после автоклавной обработки вследствие гидратационного присоединения воды, в проектных расчетах принимается равным 1,1.

4. Рассчитывается общий расход вяжущего на 1 м³ изделий

h = 1,1 (1- П_Г) =1,l (1- 0,56) =0,48

Результаты расчета сводим в таблицу.

Расход сырьевых материалов на 1 м³ ячеистого бетона

3.2.2. Р а с ч е т с о с т а в а а в т о к л а в н ы х и з д е л и й и з п л о т н о г о с и л и к а т н о г о б е т о н а

Исходными данными для расчета являются:

Марка бетона M.

Средняя плотность бетона, ρ_б, кг/м³

Содержание активных СаО+ MgO в бетонной смеси, А_см, %.

Активность применяемой извести, А_и, %.

Содержание тонкомолотого кварцевого песка, П_м, %.

Водотвердое отношение, В/ Т.

Равновесная влажность бетона, W_б, %.

Карьерная влажность песка W_п, %.

1. Теоретический расход извести (100 % активности) для получения заданной активности бетонной смеси А, рассчитывается как

И_а

2. Фактический расход извести (реальной активностью А_и)

И_ф

3. Расход сухого молотого песка (кремнеземистого компонента aвтоклавного вяжущего)

Значения А _см и П_м принимаются по [12] в зависимости от проектируемой марки бетона М.

Соответствующая масса песка карьерной влажности составит

, кг

4. Общая масса вяжущего, расходуемого на 1 м³ бетона:

Р _вяж= И _Ф+ Р , кг

5. Расход воды на гидратацию извести, В_с рассчитывается, исходя из уравнения гашения извести:

СаО + Н ₂ 0 = Са(ОН)₂,

м.м.40+16=56 м.м.=18 м.м.74

из которого следует, что

В _г = И_а, кг

6. Расход гидратированного вяжущего на 1 м³ плотного силикатного бетона

, кг

где

7. Расход сухого немолотого песка-заполнителя

где В _мех - свободная влага, содержащаяся в бетоне, кг, рассчитывается по формуле

где W_б - остаточная влажность бетона через сутки после автоклавной обработки, %.

8. Расход песка-заполнителя карьерной влажности

, кг

9. Общий расход воды затворения

10. С учетом влаги карьерного песка-заполнителя необходимая дозировка воды на 1 м ³ плотного силикатного бетона составит

Если в исходных данных проекта не приведены параметры бетонной смеси и состав вяжущего, их можно назначать по [11], исходя из требуемой прочности плотного силикатного бетона по следующей таблице:

Минимальное содержание в бетонной смеси активных СаО + MgO при использовании воздушной извести и свободной СаО в случае применения вяжущих известково-белитового типа составляет соответственно 4 и 2 %. Другими словами, если при подборе состава получается в эксперименте А_см =3,5, необходимо принимать в проекте минимально допускаемое значение А_см = 4 %.

Для бетонов, приготовленных по гидратному способу (на пушонке), минимальное содержание суммы оксидов кальция и магния должно быть 5 %, а свободной окиси кальция - 3 %.

Результаты расчета необходимо свести в таблицу расхода сырьевых материалов на 1 м³ плотного силикатного бетона.