Аналіз процесів гідратаційно-дегідратаційного структуроутворення штучного каменю на основі лужних алюмосилікатних зв’язуючих в залежності від компонентного складу та умов термообробки. Розробка складів та дослідження властивостей жаростійких газобетонів.
Аннотация к работе
Подібність хімічного складу метакаоліну та золи-винесення, поряд із доцільністю синтезу штучних цеолітів на основі паливних зол, дозволяє передбачити можливість заміни метакаоліну на золу-винесення, що сприятиме підвищенню ефективності матеріалів на основі лужних алюмосилікатних звязуючих одночасно з вирішенням екологічних проблем утилізації відходів теплоенергетичної галузі. Робота виконувалась у відповідності до держбюджетних тем Міністерства освіти і науки України: 9ДБ-99 “Розробка рекомендацій по технологіях виготовлення легких бетонів на алюмосилікатних вяжучих” (1999-2001 рр., № державної реєстрації 0199U000666) та етапу 2 “Встановлення впливу речовинного складу дисперсної фази неорганічних вяжучих на фазовий склад продуктів їх тверднення, який забезпечує направлене формування структури штучного каменю” теми 4ДБ-99 “Фізико-хімічні основи отримання мінералоподібного штучного каменю на основі неорганічних вяжучих в системі (Na, K)2O-CAO-Al2O3-SIO2-H2O, модифікованих органічними сполуками” (2000 р., № державної реєстрації 0199U000665). Наукова новизна одержаних результатів: теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено можливість отримання в системі Na2O-Al2O3-SIO2-H2O на основі різних алюмосилікатних компонентів (метакаоліну, золи-винесення ДРЕС) жаростійких лужних алюмосилікатних звязуючих за рахунок направленого синтезу в складі продуктів гідратації термостабільних цеолітоподібних продуктів типу анальциму, гідросодаліту та цеоліту R, що здатні до плавної дегідратації та подальшої перекристалізації у безводні алюмосилікати типу нефеліну та альбіту, визначаючи таким чином стабільність штучного каменю за умов нормальних та підвищених (до 800ЄС) температур; розроблено основні принципи керування двостадійним процесом структуроутворення жаростійкого газобетону на основі лужного алюмосилікатного звязуючого, згідно яких на першій стадії утворюється ніздрювата макроструктура матеріалу та міцна первинна мікроструктура, основу якої складають гідратні новоутворення - аналоги природних цеолітів, що здатні до плавної дегідратації та перекристалізації у стабільні безводні фази без руйнування макроструктури матеріалу на другій стадії структуроутворення безпосередньо в процесі першого нагрівання конструкції до робочої температури; отримано жаростійкі газобетони середньою густиною 300…1100 кг/м3 та розроблено склади газобетонів класу И8 за граничною температурою застосування, марки D500 за середньою густиною та марки Т225 за термостійкістю, що характеризуються міцністю при стиску 0,6…2,1 МПА, залишковою міцністю після випалювання при температурі 800ЄС - 75…537%, усадкою після випалювання - в межах 0,94…1,97% та термостійкістю до 34 повітряних теплозмін.Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено подібність процесів гідратаційно-дегідратаційного структуроутворення лужних алюмосилікатних звязуючих на основі метакаоліну та золи-винесення, що обумовило можливість створення жаростійких матеріалів на основі таких звязуючих при використанні алюмосилікатних компонентів різного походження. Показано, що забезпечення високих термомеханічних властивостей композицій “лужні алюмосилікатні звязуючі - жаростійкий наповнювач” можливе за рахунок синтезу у складі продуктів гідратації середньої кількості термостабільних цеолітоподібних фаз (анальциму, цеоліту R, гідросодаліту), дегідратація та наступна перекристалізація яких у кристалохімічно подібні безводні лужні алюмосилікати (нефелін, альбіт) протікає без значних змін каркасу, зумовлюючи отримання міцного конгломерату за нормальних та підвищених температур. Розроблено склади композицій лужних алюмосилікатних звязуючих з жаростійким наповнювачем в системах “звязуюче на основі метакаоліну - зола-винесення” та “звязуюче на основі золи-винесення - мелений шамот”, що забезпечують отримання штучного каменю з високими експлуатаційними показниками: міцністю при стиску після низькотемпературної термообробки (пропарювання або сушки при температурі до 220ЄС) - до 88,5 МПА, міцністю при стиску після випалювання при температурі 800ЄС - до 88,7 МПА, залишковою міцністю після випалювання - до 245% та усадкою після випалювання - в межах 0…4,2%. Встановлено основні принципи керування двостадійним процесом структуроутворення жаростійкого газобетону на основі лужного алюмосилікатного звязуючого та золи-винесення, згідно яких на першій стадії утворюється ніздрювата макроструктура матеріалу та міцна первинна мікроструктура на основі цеолітоподібних новоутворень, що здатні до плавної дегідратації та перекристалізації у стабільні безводні фази без руйнування макроструктури матеріалу на другій стадії структуроутворення безпосередньо в ході першого нагрівання конструкції до робочої температури в процесі експлуатації. Розроблено склади жаростійких газобетонів марки D500 за середньою густиною, класу И8 за граничною температурою застосування та марки Т220…Т225 за термостійкістю, що характеризуються міцністю при стиску 0,6…2,1 МПА, залишковою міцністю після випалювання при температурі 800Є