Реферат: Керамзит

Деформативные свойства легких и тяжелых бетонов сильно раз­личаются. Легкие бетоны на пористых заполнителях более трещиностойки, так как их предельная растяжимость выше, чем равно­прочного тяжелого бетона. Однако следует учитывать и такие осо­бенности легких бетонов, как большие усадка и ползучесть по срав­нению с тяжелым бетоном.

Теплопроводность легкого бетона зависит в основном от объем­ной массы и влажности .

Увеличение влажности бетона на 1 % повышает коэффициент теп­лопроводности на 0,01—0,03 Вт/(м-К). В зависимости от объемной массы и теплопроводности толщина наружной стены из легкого бетона может быть от 22 до 50 см.

Долговечность бетона зависит от его морозостойкости . Для ограждающих конструкций обычно применяют легкие бетоны, вы­держивающие 15—35 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Однако для стен влажных промышленных помещений, в осо­бенности в районах с суровым климатом, требуются более морозо­стойкие легкие бетоны. Требования по морозостойкости еще более повышаются, если конструкционный легкий бетон предназначен для гидротехнических сооружений, мостовых и других конструкций. В этих случаях нужен легкий бетон с марками по морозостойкости МрзбО, 75, 100, 150, 200, 300, 400 и 500.

Возможность получения легких бетонов с высокой морозостой­костью и малой водопроницаемостью значительно расширяет обла­сти их применения. Бетоны на пористых заполнителях уже успешно используют в мостостроении, в гидротехническом строительстве и даже в судостроении.

В слабоагрессивных и среднеагрессивных средах легкобетонные конструкции можно применять без специальной защиты при усло­вии, если показатель проницаемости легкого бетона не отличается от соответствующей характеристики тяжелого бетона, эксплуатируе­мого в данной агрессивной среде. Применение же легких бетонов в сильноагрессивной среде разрешается лишь после опытной про­верки.

Легкий бетон для несущих армированных конструкций должен быть плотным, т. е. иметь плотную структуру, при которой межзер­новые пустоты крупного заполнителя были бы полностью заполнены цементным раствором. В плотном легком бетоне защита арматуры от коррозии не нужна.

Водостойкость плотных легких бетонов на цементе существенно не отличается от водостойкости тяжелых бетонов. Обычно умень­шение прочности легких бетонов от их кратковременного насыщения водой не превышает 15 %. В воде легкие бетоны набухают больше, чем равнопрочные тяжелые бетоны.

Водонепроницаемость конструкционных легких бетонов высокая. По данным Г. И. Горчакова и К. М. Каца, керамзитобетон с расхо­дом цемента 300—350 кг/м3 не пропускал воду даже при давлении 2 МПа. Малая водопроницаемость плотных легких бетонов подтвер­ждается долголетней эксплуатацией гидротехнических сооружений в Армении и Грузии, а также испытанием напорных труб. Харак­терно, что со временем водонепроницаемость легких бетонов повы­шается.

Дальнейшее уменьшение объемной массы легких бетонов без ухуд­шения их основных свойств возможно путем образования в цемент­ном камне мелких замкнутых пор . Для поризации цементного камня, являющегося самой тяжелой составной частью легкого бетона, используют небольшие количества пенообразующих или газообра­зующих веществ. Мелкие и равномерно распределенные поры в це­ментном камне не понижают прочность, но уменьшают объемную массу и теплопроводность легкого бетона. Кроме того, поризация цементного камня в легком бетоне позволяет обойтись без пори­стого песка.

Легкий бетон является эффективным универсальным материалом и его применение быстро возрастает.

Однородность.

По данным С. Ф. Бугрима, В. Л. Пржецлавского, В. П. Петрова и других исследователей, изучавших качество ке­рамзита на многих предприятиях, керамзит везде неоднороден. Очевидно, это предопределено самой технологией получения керамзитового гравия, когда каждая гранула вспучивается по-разному при неоднородности сырья и не­постоянстве температурных условий в печи. В результате керамзитовый гравий — это совокупность неодинаково вспученных гранул различной плотности и прочности.

Применяя такой неоднородный заполнитель, невозможно получить однородный по качеству бетон. Чтобы конструк­ции были достаточно надежны по прочности, надо учесть минимальную статистически вероятную прочность заполнителя, а при расчете массы и теплопроводности — принять возможную максимальную его плотность. Если заполни­тель неоднороден, то расчетные характеристики бетона и эффективность его применения в конструкциях тем самым занижаются.

Для повышения однородности керамзита есть два пути. Первый состоит в совершенствовании технологии произ­водства, усреднении сырья, более тщательной его перера­ботке и грануляции, стабилизации режимов термоподго­товки, обжига и охлаждения, улучшении фракционирова­ния. В институте НИИКерамзит проведены исследования основных факторов, влияющих на однородность керамзи­тового гравия на всех этапах его производства, и разрабо­таны соответствующие рекомендации.

Второй путь — разделение готовой продукции на фрак­ции не только по крупности, но и по плотности зерен.

Обогащение.

Применительно к керамзитовому гравию термин «обо­гащение» означает разделение его на классы по плотности зерен. Более легкий будет богаче хорошо вспученными зернами, более тяжелый — богаче менее вспученными, зато более прочными зернами.

А. А. Эльконюк и другие (НИИКерамзит) установили возможность сепарации керамзитового гравия в кипящем слое без промежуточного утяжелителя. В этом случае утя­желителем служит сам керамзитовый гравий. Он непре­рывно поступает в классификационную камеру сепаратора, через решетчатое дно которой вентилятором подается по­ток воздуха. При определенной скорости подачи воздуха создается режим псевдоожижения, и керамзитовый гравий расслаивается: сравнительно тяжелые зерна опускаются вниз, а легкие сосредоточиваются в верхней части слоя, откуда и отбираются отдельно.

Если сравнить два описанных выше способа сепара­ции — с промежуточным утяжелителем и без него, то в первом случае эффективность сепарации абсолютная (в среде определенной плотности легкое зерно всплывет, а тяжелое потонет), а во втором она зависит от крупности, зернового состава, формы зерен и других факторов, не свя­занных непосредственно с плотностью. Поэтому при раз­делении без промежуточного утяжелителя в легком классе с некоторой вероятностью могут оказаться и тяжелые зер­на, в тяжелом классе — легкие. Все же, по данным А. А. Эльконюка, коэффициенты вариации насыпной плотности сепарированного легкого и тяжелого керамзита в два раза меньше коэффициента вариации исходного. При этом без промежуточного утяжелителя упрощаются технология сепарации и аппаратурное оформление процесса.

Считается, что керамзитовый гравий и другие пористые заполнители подлежат обогащению только в условиях су­хой сепарации, что их нельзя увлажнять, поскольку, на­пример, по ГОСТ 9759—76 влажность поставляемого ке­рамзитового гравия должна быть не более 2%. Однако это ограничение касается поставляемого гравия, а при исполь­зовании его можно увлажнять, как того требует технология. В технологии легких бетонов нередко рекомендуется пред­варительно увлажнять пористые заполнители, чтобы умень­шить поглощение ими воды из бетонной смеси.

В связи с этим, по мнению автора, в ряде случаев целе­сообразно проводить сепарацию керамзитового гравия в воде. Предложенный сепаратор представляет собой ванну с водой, снабженную двумя скребковыми транспортерами, один из которых убирает со дна ванны тонущий керамзит, другой — всплывающий. Керамзит, подаваемый на сепара­цию, находится в воде не более 5 с. Вода — подходящая среда для разделения керамзита по плотности зерен на два класса

Таким образом, для повышения однородности керамзита есть два пути: первый состоит в совершенствовании техно­логии производства, усреднении сырья и т. д.; второй — в разделении готовой продукции по плотности зерен.

Первый путь малоперспективен, т.к. улучшение переработки сырья, оптимизация ре­жимов термообработки и другие подобные мероприятия повысят качество керамзита, но однородность его тем не менее останется невысокой: каждая гранула вспучивается по-своему, добиться идентичности гранул невозможно, и условия их вспучивания в печи не могут быть одинаковыми. При этом осуществление мероприятий по более тщатель­ной переработке сырья, оптимизации режимов требует до­полнительных затрат и, возможно, уменьшит выход про­дукции.

Поэтому предлагается другой путь: в производстве ке­рамзита на первом этапе исходить из одного критерия — давать больше продукции при минимальных затратах, а затем уже путем сепарации готового керамзитового гравия по плотности зерен получать кондиционную продукцию разных классов по свойствам и назначению. Это реальный путь повышения качества керамзита, сочетающийся с уве­личением объема его производства и снижением себестои­мости.

Схема

3.2. Описание технологического процесса.

Сущность технологического процесса производства ке­рамзита состоит в обжиге глиняных гранул по оптимально­му режиму. Для вспучивания глиняной гранулы нужно, чтобы активное газовыделение совпало по времени с пере­ходом глины в пиропластическое состояние. Между тем в обычных условиях газообразование при обжиге глин проис­ходит в основном при более низких температурах, чем их пиропластическое размягчение. Например, температура диссоциации карбоната магния — до 600°С, карбоната кальция — до 950 °С, дегидратация глинистых минералов происходит в основном при температуре до 800 °С, а выго­рание органических примесей еще ранее, реакции восстановления окислов железа развиваются при температуре по­рядка 900 °С, тогда как в пиропластическое состояние гли­ны переходят при температурах, как правило, выше 1100 °С.

Схема вращающейся печи для производства керамзита:

/—загрузка сырцовых гранул; 2— вращающаяся печь; 3— форсунка; 4— вспученный керамзитовый гравий; 5—поток го­рячих газов

В связи с этим при обжиге сырцовых гранул в произ­водстве керамзита необходим быстрый подъем температу­ры, так как при медленном обжиге значительная часть газов выходит из глины до ее размягчения и в результате получаются сравнительно плотные маловспученные грану­лы. Но чтобы быстро нагреть гранулу до температуры вспучивания, ее сначала нужно подготовить, т. е. высушить и подогреть. В данном случае интенсифицировать процесс нельзя, так как при слишком быстром нагреве в резуль­тате усадочных и температурных деформаций, а также быстрого парообразования гранулы могут потрескаться или разрушиться (взорваться).