Использование глиношлакового вяжущего для изготовления жаростойких материалов требует учета длительных процессов усадки, что позволит правильно учитывать трещиностойкость изделий при проектировании конструкций из них, удовлетворяющих эксплуатационным требованиям [1…6].

Школой Глуховского [7] было установлено, что усадку шлакощелочных бетонов большое влияние оказывают: условия твердения и способ обработки материала; вид щелочного компонента. Пропаривание по сравнению с естественным твердением, уменьшает деформации усадки бетона. Деформативность таких бетонов зависит природы щелочного компонента. Наименьшие значения усадочных деформаций имеют бетоны при применении в качестве щелочного компонента едкого натра. Техническая сода несколько повышает усадочные деформации.

В связи с тем, что в глиношлаковом вяжущем присутствует глина, обладающая достаточно высокими показателями воздушной и огневой усадки, то относительные усадочные деформации глиношлаковых материалов несколько выше, чем для бетонов и цементных вяжущих [8, 9].

Усадка также зависит от вида глин и заполнителя. Учет этих факторов позволяет значительно снизить показатели воздушной усадки [10…12].

В работе исследовались прессованные глиношлаковые образцы, изготовленные на различных видах глин и с использованием различного рода заполнителей оптимальной гранулометрии при обеспечении необходимых технологических режимов [13…17].

Вяжущее изготавливалось на основе молотого гранулированного Липецкого шлака (S_уд=3350 см²/г) и местных глин (S_уд=4700-5000 см²/г). В качестве активизатора твердения  использовался едкий натр технический (2% от массы смеси в пересчете на сухое вещество) [18…21]. Соотношение компонентов вяжущего Г:Ш=40:60. Составы образцов приведены в табл. 1.

Образцы твердели во влажных условиях при температуре t=20-25°С в течение 28 суток. После 28-суточного влажностного твердения образцы помещались в естественные воздушные условия при влажности воздуха j=65-85% и t=20±2°С.

Таблица 1. Составы образцов, исследуемых на воздушную усадку

После стабилизации усадки в нормальных условиях образцы были помещены в эксикатор над прокаленным хлоридом кальция при относительной влажности воздуха 5-10%. Составы №1, 4, 5 были помещены в эксикатор на 250 и 500 сут. эксперимента, составы № 2, 3, 6 ,7 – на 183 сутки. После стабилизации усадки в эксикаторе образцы высушивались до постоянной массы при t=105-110°С и определялась воздушная усадка. После этого образцы высушивались до постоянной массы при температуре t=105°С, измерялись показатели усадки, а затем образцы насыщались водой. Кинетика усадочных деформаций и кинетика потери массы образцов представлена на рис. 1..3.

 Рисунок 1 – Кинетика изменения деформаций усадки глиношлаковых образцов во времени

Рисунок 2 – Кинетика изменения деформаций усадки глиношлакошамотных и глиношлакоглиноземистых образцов во времени

Рисунок 3 – Кинетика изменения массы жаростойких глиношлаковых, глиношлакошамотных и глиношлакоглиноземистых  образцов в процессе испытаний на воздушную усадку.

Среди образцов, изготовленных на основе ГШВ, максимальной усадкой обладают композиции на Долгоруковской глине. Усадка после выдержки в эксикаторе в данном случае составила 7,69%, что больше на 21%, чем на образцах, где компонентом глиношлакового вяжущего являлась Лягушевская глина. С течением времени усадка растет, что подтверждают данные эксперимента на Иссинской глине. После первой сушки при t=105-110°С усадка составила 7,75%, после второй сушки – 9,96%. отмечено также, что на Лягушевской и Долгоруковской глине глинах усадка при сушке больше, чем на Иссинской глине. Введение мелкозернистого наполнителя в ГШ систему значительно снижает показатели деформации воздушной усадки. Введение 20% шамотного снижает показатели воздушной усадки после сушки на 12% по сравнению с чистым ГШВ (кривые 1 и 4). Аналогичная ситуация наблюдается  при введении 20% глинозема технического (кривая 5)  песка.

Использование в качестве заполнителя боя шамотного кирпича фр. 1,25-2,5 мм (100% от массы вяжущего) позволяет снизить усадку до 5,87 мм/м, что меньше на 41%, чем усадка ГШ композита без заполнителя (кривая 7).

Значительный рост усадки происходит при добавлении тонокомолотого шамота (S_уд=4000 см²/г). Усадка после сушки в данном случае составляет 12,04 мм/м (кривая 6).

Таким образом, в результате экспериментов было установлено, что усадку можно уменьшить следующими методами:

1. Подбор оптимального вида глины для глиношлакового вяжущего [8, 9].

2. Введение в ГШВ эффективного мелкозернистого заполнителя оптимальной гранулометрии и количества [11, 12, 19].

Результаты проведенного эксперимента свидетельствуют о равномерности нарастания усадочных деформаций во времени. Наглядно это представлено на рис. 1и 2 Аналогично выглядят кривые потери массы (рис. 3). Это можно объяснить развитой микропористой структурой с повышенным, по сравнению с цементным камнем, содержанием адосорбционно связанной воды, что приводит к замедленной диффузии воды к поверхности материала.

1. Глиношлаковые строительные материалы [Текст] /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.
2. Тарасов, Р.В. Эффективный жаростойкий материал на основе модифицированного глиношлакового вяжущего [Текст] / Р.В. Тарасов: канд. диссертация. –  ПГАСА, 2002.-150 с.
3. 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.
4. 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).
5. Тарасов, Р.В. Анализ возможности повышения термической стойкости материалов при комбинировании глин и шлаков в жаростойких композициях [Текст] / Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова, А.А. Батынова// Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/46911 (дата обращения: 21.02.2015).
6. Тарасов, Р.В. Анализ состояния производства жаростойких композиционных материалов [Текст] / Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова, В.А. Калинина // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/46518 (дата обращения: 10.02.2015).
7. Шлакощелочные бетоны на мелкозернистых заполнителях [Текст] /Под ред. В.Д. Глуховского.- Киев: Вища школа, 1981.- 224 с.
8. 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).
9. 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.-№ 7. [Электронный ресурс].- URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/08/37254 (дата обращения: 25.08.2014).
10. Батынова, А.А. Влияние рецептурных и технологических факторов на эксплуатационные свойства жаростойких материалов на основе молотых шлаков и глин [Текст] / А.А. Батынова, Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/45013 (дата обращения: 17.01.2015).
11. Тарасов, Р.В. Влияние введения наполнителя на характер трещинообразования жаростойких композитов 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/2015/01/45541 (дата обращения: 17.01.2015).
12. Батынова, А.А. Влияние межчастичных расстояний наполнителя на термические свойства композитов на основе 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/2015/01/45614 (дата обращения: 23.01.2015).
13. 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).
14. Батынова, А.А. Влияние тепловлажностной обработки на формирование прочности жаростойких композитов на основе 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/2015/01/45664 (дата обращения: 23.01.2015).
15. 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: 17.01.2015).
16. Тарасов, Р.В. Оценка качественных показателей пористости и водопоглощения жаростойких композиций на основе молотых шлаков и глин [Текст] / Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова, А.С. Григорьева // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL:http://web.snauka.ru/issues/2015/01/45837 (дата обращения: 23.01.2015).
17. Тарасов, Р.В. Влияние обжига на пористость и водопоглощение жаростойких композиций на основе молотых шлаков и глин [Текст] / Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова, А.С. Григорьева // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/45871 (дата обращения: 28.01.2015).
18. 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: 23.01.2015).
19. Тарасов, Р.В. Оптимизация рецептуры жаростойких композиционных материалов на основе шлаков и глин методами активного планирования эксперимента / Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова, М.В. Шашкина // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/46385 (дата обращения: 02.02.2015).
20. 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)
21. Тарасов, Р.В. Оценка влияния содержания шлака на физико-механические и термические свойства жаростойких композиционных материалов Текст] / Р.В. Тарасов, Л.В. Макарова, М.В. Шашкина // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/46166 (дата обращения: 01.02.2015).

Все статьи автора «Макарова Людмила Викторовна»