Вивчення закономірностей формування жаростійкого каменю підвищеної термостійкості на основі лужних в"яжучих систем, модифікованих термоактивованими добавками алюмо- магнійсилікатного складу. Процес регулювання термомеханічних характеристик бетонів.
При урахуванні того, що жаростійкі бетони за структурою є гетерогенними матеріалами із значною пористістю та розвинутою тріщиностійкістю, їх термостійкість, що визначається опором розповсюдженню тріщин при теплових навантаженнях, може бути представлена як властивість матеріалу, що залежить від його міцності, коефіцієнта лінійного термічного розширення, модуля пружності, коефіцієнта Пуассона і теплопровідності. -встановлено вплив складу модифікованих лужних в?яжучих та гранулометричного складу заповнювачів на стабільність структури каменю при нагріванні і показано, що зниження ступеня змінення відкритої пористості і водопоглинання сприяє підвищенню термічної стійкості бетону. Практичне значення одержаних результатів: Отримано жаростійкі бетони підвищеної термостійкості (67-70 циклів) на основі лужних в?яжучих систем, модифікованих термоактивованими добавками каолініту і серпентиніту та шамотного заповнювача. Аналіз фізико-хімічних процесів синтезу штучного каменю з заданими термомеханічними характеристиками, а також відомих закономірностей в області регулювання складу і властивостей лужних вяжучих систем дозволяє висунути гіпотезу про можливість отримання матеріалів підвищеної термостійкості на основі лужних в?яжучих систем за рахунок їх модифікування термоактивованими добавками каолініту і серпентиніту, що забезпечують направлений синтез в складі продуктів випалювання кристалів голчастої або ниткоподібної структури (муліту, дистенсиліманіту, кордієриту), які відрізняються підвищеною густиною, теплопровідністю і зниженими значеннями модуля пружності і коефіцієнта лінійного термічного розширення в порівнянні з аналогічними показниками вихідних компонентів, що приймають участь в формуванні структури композиту. Каолініт, дегідратований в інтервалі температур 500-700ОС, має характерні фазові перетворення, а саме, після випалювання при температурі 500ОС в складі продуктів дегідратації поряд з аморфізованою фазою ще зберігається структура каолініту, а після випалювання при температурі 600ОС виявляється часткове руйнування структури первинної речовини і утворення незначної кількості силіманіту Al2O3·SIO2.1.Встановлено закономірності формування жаростійкого каменю підвищеної термостійкості на основі лужних вяжучих систем, модифікованих термоактивованими добавками алюмо-магнійсилікатного складу. направленого формування мікротріщин на рівні мікроструктури каменю в результаті проходження твердофазових реакцій і синтезу речовин з пониженими категоріями симетрії (енстатит, форстеріт, анортит), що з одного боку сприяє зниженню модуля пружності, а з іншого - в результаті формування більш щільних структурних елементів, створює умови для підвищення міцності каменю, який випалюється, за рахунок заповнення пор анізотропними новоутвореннями форстеріту і муліту; 3.Вивчено фізико-механічні закономірності формування жаростійких композицій, модифікованих різними термоактивованими добавками і встановлено, що в системі “доменний гранульований шлак - шамот - термоактивований каолініт” формування штучного каменю з заданими термомеханічними характеристиками (міцність композицій після 7 діб - 43 МПА, після випалювання при Т = 800 і 1000 ОС становить відповідно 78 і 129 МПА) досягається при використанні 20% добавки, випаленої при Т = 700 ОС, за рахунок направленого формування в складі продуктів випалювання кристалохімічно подібних сполук: муліту, ?-нефеліну, дистенсиліманіту ниткообразної або голчастої форми; в системі “доменний гранульований шлак - шамот - термоактивований серпентиніт” жаростійкий камінь з оптимальними термомеханічними характеристиками (міцність композицй після 7 діб - 62 МПА, після випалювання при Т = 800 і 1000 ОС становить відповідно 80 і 106 МПА) може бути отриманий при введенні 20% добавки, випаленої при Т = 700 ОС, за рахунок направленого формування в складі продуктів випалювання речовин їз зниженими категоріями симетрії: енстатиту, форстеріту і анортиту; в системі “доменний гранульований шлак - шамот - термоактивований каолініт - термоактивований серпентиніт” встановлено, що формування жаростійкого каменю з оптимальними термомеханічними характеристиками (міцність композицй після 7 діб - 64 МПА, після випалювання при Т = 800 і 1000 ОС становить відповідно 129 і 109 МПА) досягається за рахунок направленого формування в складі продуктів випалювання твердих розчинів із зниженим значенням к.л.т.р., що отримують на основі дрібнозернистої матриці кордієриту, армованої зернами дистенсиліманіту, ?-нефеліну, воластоніту, муліту і шпинелі.
Вывод
1.Встановлено закономірності формування жаростійкого каменю підвищеної термостійкості на основі лужних вяжучих систем, модифікованих термоактивованими добавками алюмо- магнійсилікатного складу. Показано, що регулювання термомеханічних характеристик бетонів досягається за рахунок направленого змінення структури матеріалу не тільки на мезо- і макрорівнях, але й на маколрівныв за рахунок направленого формування кристалів із заданим габітусом та із необхідними термофізичними характеристиками (густина, к.л.т.р., теплопровідність).
2.Запропоновано основні принципи підвищення термостійкості жаростійкого каменю за рахунок регулювання його мікроструктури шляхом: - направленого формування в складі продуктів дегідратації кристалохімічно подібних речовин, що відрізняються зниженими значеннями к.л.т.р. (муліту, дистенсиліманіту) і сприяють створенню стійкої фрагментарної структури матеріалу, пористість якого незначно змінюється при наступних нагріваннях і охолодженнях;
- направленого формування мікротріщин на рівні мікроструктури каменю в результаті проходження твердофазових реакцій і синтезу речовин з пониженими категоріями симетрії (енстатит, форстеріт, анортит), що з одного боку сприяє зниженню модуля пружності, а з іншого - в результаті формування більш щільних структурних елементів, створює умови для підвищення міцності каменю, який випалюється, за рахунок заповнення пор анізотропними новоутвореннями форстеріту і муліту;
-направленого синтезу твердих розчинів з пониженими значеннями коефіцієнта лінійного термічного розширення, що отримують на основі дрібнозернистої матриці кордієриту, в якій розподілені зерна дистенсиліманіту, нефеліну, муліту та шпинелі з утворенням досить специфічної структури матеріалу із покращеними демпфуючими властивостями.
3.Вивчено фізико-механічні закономірності формування жаростійких композицій, модифікованих різними термоактивованими добавками і встановлено, що в системі “доменний гранульований шлак - шамот - термоактивований каолініт” формування штучного каменю з заданими термомеханічними характеристиками (міцність композицій після 7 діб - 43 МПА, після випалювання при Т = 800 і 1000 ОС становить відповідно 78 і 129 МПА) досягається при використанні 20% добавки, випаленої при Т = 700 ОС, за рахунок направленого формування в складі продуктів випалювання кристалохімічно подібних сполук: муліту, ?-нефеліну, дистенсиліманіту ниткообразної або голчастої форми;
в системі “доменний гранульований шлак - шамот - термоактивований серпентиніт” жаростійкий камінь з оптимальними термомеханічними характеристиками (міцність композицй після 7 діб - 62 МПА, після випалювання при Т = 800 і 1000 ОС становить відповідно 80 і 106 МПА) може бути отриманий при введенні 20% добавки, випаленої при Т = 700 ОС, за рахунок направленого формування в складі продуктів випалювання речовин їз зниженими категоріями симетрії: енстатиту, форстеріту і анортиту;
в системі “доменний гранульований шлак - шамот - термоактивований каолініт - термоактивований серпентиніт” встановлено, що формування жаростійкого каменю з оптимальними термомеханічними характеристиками (міцність композицй після 7 діб - 64 МПА, після випалювання при Т = 800 і 1000 ОС становить відповідно 129 і 109 МПА) досягається за рахунок направленого формування в складі продуктів випалювання твердих розчинів із зниженим значенням к.л.т.р., що отримують на основі дрібнозернистої матриці кордієриту, армованої зернами дистенсиліманіту, ?-нефеліну, воластоніту, муліту і шпинелі.
4.За допомогою трифакторного трирівневого математичного методу планування експерименту оптимізовано склади жаростійких вяжучих, що забезпечують отримання композиційних матеріалів підвищеної термостійкості внаслідок направленого формування мікроструктури штучного каменю, що задається.
5.Здійснено визначення складів і досліджено спеціальні властивості жаростійких бетонів класу И 12 на основі лужних вяжучих, модифікованих термоактивованими добавками каолініту і серпентиніту (міцність після 7 діб тверднення - 25 МПА, після сушіння - 35-38 МПА, а після випалювання при Т = 1000ОС - 30 МПА, термостійкість - 67-70 циклів, температура деформації під навантаженням 1250 - 1260 ОС).
6.Розроблені склади жаростійких бетонів підвищеної термостійкості, що модифіковані термоактивованими добавками каолініту і серпентиніту, впроваджені при виготовленні захисної футеровки вагонеток тунельних печей АТ закритого типу “Слобожанська будівельна кераміка”, (м. Ромни) та відкритого АТ “Будматеріали” (м. Біла Церква), що дозволило підвищити термін служби обєктів у 3 і більше разів. За результатами досліджень для Білоцерківського заводу будівельних матеріалів розроблено і затверджено “Технологічний регламент виробництва термостійких лужних бетонів”.
7.Економічний ефект від впровадження жаростійких бетонів підвищеної термостійкості на основі лужних вяжучих при виготовленні захисної футеровки для вагонеток тунельних печей АТ закритого типу “Слобожанська будівельна кераміка” становив 2047 грн./ м3.
Основні положення дисертації викладено в працях
1. Пушкарьова К.К., Мхітарян Н.М, Станецький Г.С. Жаростійкі матеріали з підвищеними термомеханічними характеристиками на базі лужних в?яжучих систем //Будівництво України.- 1999.- N2.- С.26-30.
2. Мхитарян Н.М., Станецкий Г.С. Моделирование процессов синтеза термостойких материалов на основе модифицированных щелочных вяжущих систем //Науковий вісник будівництва.-Харків:ХДТУБА, ХОТВ АБУ.- 1999.- №7.- С. 264-271.
3. Станецкий Г.С. Физико-химические закономерности регулирования термомеханических характеристик камня, полученного на основе модифицированных щелочных вяжущих систем /Композиційні матеріали для будівництва.- Макіївка: ДОНДАБА.- 2000.- вип. 2000-2 (22).-С. 190-194.
4. Pushkareva K.K., Mkhitaryan N.M., Stanetskii G.S. Principles of Compositional Build up of Heat Resistant Materials Made with Alkaline Cementirious Materials//Proc. of the Intern. Conf. of Dundee, Scotland,Concrete Materials: Binders, Addition Sand Admixtures, 8-10 Sept., 1999.- P. 629-637
5. Пушкарева Е.К., Мхитарян Н.М, Станецкий Г.С. Физико-химические основы получения термостойких материалов в системе R2O-RO-R2O3-SIO2-H2O // Материалы науч. чтений "Физико-химические проблемы строительного материаловедения".- Харьков.-ХГТУСА.-1998.- С. 21.
6. Анализ на основе вычислительных экспериментов влияния состава жаростойкого бетона на взаимосвязь пределов его прочности при 800 и 1000ОС/ Вознесенский В.А., Ляшенко Т.В., Кривенко П.В., Пушкарева Е.К., Мхитарян Н.М., Станецкий Г.С./ Материалы 37 междунар. семинара "Моделирование в материаловедении" МОК’97.- Одесса: Астропринт, 1998.- С. 5-9.
7. Pushkareva K.K., Mkhitaryan N.M., Stanetskii G.S. The Study on Thermo-mechanical Characteristics of the Heat Resistant Alkaline Concretes Modified by Thermoactivated Serpentinite Additives// Proc.of the Second Intern. Conf.”Alkaline Cements and Concretes”.- 1999.- Kyiv: Oranta Ltd.-P. 411-421.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
