В качестве эффективных материалов, предназначенных для футеровки промышленных печей, могут использоваться материалы на основе глиношлакового вяжущего [1…3]. Данный вид вяжущего позволяет получить композиционные материалы с высокими эксплуатационными характеристиками [1…4].
Ранее проведенными исследованиями установлено, что и глины и шлаки определенного минералогического состава при оптимальном соотношении компонентов и дисперсности позволяет получить твердеющую структуру с высокими термическими характеристиками [5…10].
Для получения материала с оптимальными физико-механическими характеристиками необходимо учитывать большое количество факторов, значительно сказывающихся, в конечном счете, на свойствах готового продукта. К таким факторам можно отнести: оптимальное соотношение компонентов смеси, вид формования, водо-твердое отношение, тепловлажностная обработка и т.д.
Одним из важнейших факторов можно считать водотвердое отношение. Уменьшение количества воды при формовании позволяет увеличить плотность и прочность готовых изделий за счет снижения их пористости. Как правило, количество воды при формовании значительно больше необходимого, требуемого для гидратации частиц вяжущего, что позволяет получить формовочную смесь с наилучшей удобоукладываемостью.
Необходимость изучения физико-механических и термомеханических свойств жаростойких композиций при различном водосодержании обусловлена разработкой технологии формования прессованных мелкоштучных изделий или вибрационно-уплотненных мелкозернистых бетонов.
Важным для технологии получения наполненных жаростойких композиций является выявление формирования их прочности в зависимости от количества и зернистости заполнителя.
В данном разделе перед исследователем была поставлена задача изучения влияния содержания заполнителя и его фракционного состава, видов формования и их влияния на формирование гидратационной прочности, ее изменения после термической обработки, термостойкости и характера разрушения образцов в процессе ее.
В данной работе исследовались прессованные (составы 1-3, табл. 1) и виброуплотненные (составы 4-6) жаростойкие глиношлакошамотные композиции, изготовленные на основе вяжущего из Липецкого шлака с Sуд=350 м2/кг и Иссинской глины с Sуд=500 м2/кг. В качестве заполнителя использовался шамотный песок и бой шамотного кирпича различного фракционного состава. Смесь затворялась водо-щелочным раствором NaOH в количестве 2% в пересчете на сухое вещество от массы смеси. Прессование производилось при давлении 20 МПа. Составы исследуемых образцов приведены в табл. 1.
Таблица 1. Составы образцов
|
№ |
Составы композиций Соотношение компонентов в массовых % В % от массы композиционного вяжущего |
||||||
|
Шлак |
Глина |
Шамотный песок |
Бой шамотного кирпича фр. 0,6-1,25 мм |
Бой шамотного кирпича фр. 1,25-2,5 мм |
NaOH |
Вода |
|
|
1 |
22,05 60 |
14,71 40 |
36,76 100 |
- |
- |
25 68 |
1,47 2 |
|
2 |
22,72 60 |
15,15 40 |
- |
37,87 100 |
- |
22,72 60 |
1,47 2 |
|
3 |
22,72 60 |
15,15 40 |
- |
- |
37,87 100 |
22,72 60 |
1,47 2 |
|
4 |
26,54 60 |
18,02 40 |
44,24 100 |
- |
- |
10,6 24 |
0,88 2 |
|
5 |
26,54 60 |
18,02 40 |
- |
44,24 100 |
- |
10,6 24 |
0,88 2 |
|
6 |
26,54 60 |
18,02 40 |
- |
- |
44,24 100 |
10,6 24 |
0,88 2 |
Значительная разница в количестве воды затворения при разных видах формования, оказывает сильное влияние на эксплуатационные характеристики глиношлакового материала (табл. 2).
Таблица 2. Основные свойства исследуемых глиношлакошамотных составов
|
№ |
Прочность на сжатие Rсж, МПа, через, сут. |
Прочность на сжатие в высушенном состоянии Rсж, МПа |
Прочность на изгиб в высушенном состоянии Rи, МПа |
Термостойкость, цикл |
Потеря прочности после прокаливания, % |
||
|
3 |
7 |
28 |
|||||
|
1 |
4,94 |
8,33 |
13,82 |
16,0 |
2,95 |
15 |
-59,25 |
|
2 |
4,55 |
6,33 |
14,00 |
16,2 |
3,51 |
17 |
-50,9 |
|
3 |
3,77 |
6,89 |
13,41 |
15,7 |
3,89 |
9 |
-76,8 |
|
4 |
18,33 |
21,44 |
37,22 |
51,11 |
8,33 |
44 |
-20,4 |
|
5 |
12,55 |
16,67 |
25,55 |
54,4 |
7,95 |
42 |
-38,0 |
|
6 |
15,55 |
20,44 |
23,88 |
50,0 |
9,64 |
71 |
-55,6 |
Прессованные образцы обладают достаточно высокими показателями прочности в начальные и конечные сроки твердения по сравнению с виброуплотненными и превышают их более чем в 3 раза. В свою очередь заполнители в прессованных композициях практически не снижают прочности глиношлакового вяжущего.
Кроме того, обладая более плотной и связанной структурой, прессованные образцы показывают высокие результаты термической стойкости и остаточной прочности. Термическая стойкость виброуплотненных образцов находится в пределах 9-15 циклов водных теплосмен, в то время как термостойкость прессованных изделий достигает 70 циклов водных теплосмен.
Библиографический список
- Тарасов, Р.В. Эффективный жаростойкий материал на основе модифицированного глиношлакового вяжущего [Текст] / Р.В. Тарасов: канд. диссертация. – ПГАСА, 2002.-150 с.
- Калашников, В.И. Новый жаростойкий материал для футеровки промышленных печей [Текст] / В.И. Калашников, В.Л. Хвастунов, Р.В. Тарасов, Д.В. Калашников // Строительные материалы. – 2003. – №11. – С.40-42.
- Батынова, А.А. Технология производства материалов на основе активированного шлака и глин [Текст] / А.А. Батынова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/43378 (дата обращения: 06.01.2015).
- Глиношлаковые строительные материалы /В.И. Калашников, В.Ю. Нестеров, В.Л. Хвастунов и др.; Под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. В.И. Калашникова. – Пенза: ПГАСА, 2000. - 207 с.: ил.
- Слепова, И.Э. Оценка возможности использования глин месторождений Пензенской области для производства керамической продукции [Текст] / И.Э. Слепова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2014.- № 8 [Электронный ресурс].- URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/08/37211 (дата обращения: 20.08.2014).
- Блохина, Т.П. Оценка воздушных и огневых усадочных деформаций глин месторождений Пензенской области [Текст] / Т.П. Блохина, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2014.-№ 8 [Электронный ресурс].- URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/08/37254 (дата обращения: 25.08.2014).
- Батынова, А.А. Анализ термических свойств металлургических шлаков [Текст] / А.А. Батынова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/43380 (дата обращения: 06.01.2015).
- Батынова, А.А. Анализ огнеупорных свойств композитов на основе металлургических шлаков и глин [Текст] / А.А. Батынова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/43495 (дата обращения: 08.01.2015).
- Батынова, А.А. Оценка влияния дисперсности компонентов вяжущего на свойства композиционных материалов на основе молотых шлаков и глин [Текст] / А.А. Батынова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/44900 (дата обращения: 10.01.2015).
- Батынова, А.А. Анализ теплопроводности теплоизоляционных материалов на основе металлургических шлаков и глин [Текст] / А.А. Батынова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/44984 (дата обращения: 10.01.2015).