Основы производства известково-песчаных изделий

Хинт  Йоханнес Александрович «Основы производства известково-песчаных изделий. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук» (1961 год, 33 страницы, 250 экземпляров). 

 

МИНИСТЕРСТВО

ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО

КРАСНОГО  ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

 

Й. А. ХИНТ

д.т.н.

 

ОСНОВЫ  ПРОИЗВОДСТВА ИЗВЕСТКОВО-ПЕСЧАНЫХ ИЗДЕЛИЙ

 

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

 

ЛЕНИНГРАД

1961

 
 

ВВЕДЕНИЕ

 

     С 1880 года, после изобретения автоклавного твердения известково-песчаных изделий, силикатный кирпич стал во всём мире одним  из широко распространённых искусственных  строительных материалов.

     Исследования, произведённые в последние два  десятилетия, главным образом в СССР, показали, что из извести и песка можно изготовлять все виды индустриальных строительных деталей значительно дешевле и не худшего качества, чем из бетона на портландцементе. Оказалось, что качество известково-песчаных изделий зависит не только от автоклавного режима, но решающее значение имеет подготовка смесей, в особенности механическая обработка песка и гомогенизация смеси.

     Одним из эффективных методов подготовки смеси является разработанный по инициативе и под руководством автора дезинтеграторный способ.

     При этом способе механическая активация  зерён песка, измельчение их и  частиц извести, смешение песка и  извести между собой и с  требуемым для формования количеством  воды, а при изготовлении газоизделий  и с алюминиевой пудрой, производится одновременно в дезинтеграторе специальной конструкции.

     До  последнего времени детали дезинтегратора, которые ударяют зёрна песка  с большой силой, изготовляют  из мягкой стали марки Ст-3, и поэтому  они сравнительно быстро истираются и требуют замены.

     Несмотря на этот недостаток, дезинтеграторный способ изготовления известково-песчаных изделий практически оказался более прогрессивным, чем другие. Это подтверждается тем, что в течение пяти последних лет построены и пущены 34 силикальцитных завода. Прекратил выпуск силикальцитных изделий только один завод - в Ликино, около Москвы, и то не по причине технологических недостатков, а потому, что его местоположение препятствовало расширению машиностроительного завода. Не меньшее число новых заводов сейчас находится в стадии постройки и проектирования. В текущем году, согласно лицензии, предоставленной по договору Советским Союзом, начата организация производства силикальцитных изделий в Италии.

     В диссертации, кроме разработки теоретических  основ нового, дезинтеграторного способа обработки смесей, рассматривается ряд теоретических и практических вопросов в области формования и запаривания тонкодисперсных смесей, содержащих большой объём воздуха. Эти работы позволили разработать технологию сборных конструкций из ячеистого силикальцита высокого и стабильного качества. При этом оказалось необходимым изложить ряд новых теоретических положений, относящихся, в частности, к процессам, происходящим при твердении известково-песчаного сырца и помоле песка. Так как эти новые положения противоречат существующим понятиям в этой области, для их обоснования в диссертацию внесено описание новых исследований, опытов и данные их результатов. Это значительно увеличило объём диссертации.

     Быстро  развивающаяся силикальцитная промышленность крайне нуждается в здании пособий по теоретическим и практическим вопросам производства. В связи с тем, что диссертация печатается в виде отдельной книги и её выход из печати ожидается в начале 1961 года, автор написал свою работу так, чтобы инженерно-технический персонал мог использовать её и в качестве пособия для освоения основ силикальцитного производства. Поэтому в работе приведён также известный квалифицированным специалистам материал, что снизило ценность диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук. Автор выражает надежду, что читатели автореферата и диссертации признают искреннее стремление автора, предельно загруженного работой по практическому внедрению силикальцита, всеми средствами содействовать быстрому росту числа специалистов, необходимых для производства, и простят ему предоставление диссертационной работы в таком виде.

     Представляемая  работа содержит 11 глав на 809 страницах, с 159 таблицами, 261 рисунком и 611 ссылками на литературные источники.

     Основная  часть исследований и опытов, изложенных в диссертации, автором выполнена в секторе известково-песчаных материалов Института строительства и строительных материалов Академии Наук Эстонской ССР и на Опытном заводе Управления промышленности строительных материалов Совета народного хозяйства Эстонской ССР.

     В работе учтён также практический опыт, накопленный в период пуска  многих силикальцитных заводов при  непосредственном участии автора (цеха при заводах Кировском и Ижорском в Ленинграде, заводы в Барнауле, Джизаке, Лодейном Поле, Гродно, “Мяннику” в Таллине и др.)

 

Глава I

Исторический  обзор

 

     До  сих пор не было полной монографии, освещающей изготовление известково-песчаных изделий не только в СССР, но и  в других странах.

     С 1880 года в журналах и отдельных  изданиях было напечатано около 1500 работ, из них около 25% в СССР, рассматривающих отдельные вопросы изготовления известково-песчаных изделий. Автору удалось ознакомиться с большим количеством этих работ или их рефератами. Эти материалы были использованы при составлении краткого исторического обзора производства известково-песчаных изделий.

 

Глава II

Сырьевые  материалы

 

     Из  сырьевых материалов, применяемых в  производстве известково-песчаных изделий, главное место занимает песок, входящий в состав изделий в количестве 80 – 90%.

     В этой главе дан краткий обзор происхождения песка, химического и минералогического составов и физических показателей природных песков.

     Приведён  обзор требований, которые исследователи  предъявляли к пескам, пригодным  для производства силикатного кирпича.

     По  диаграмме проф. Рухина изучается степень пригодности песков для производства известково-песчаных изделий в зависимости от их происхождения и делаются выводы, что индекс качества песка снижается со снижением среднего диаметра зёрен и уменьшением стандартного отклонения.

     Указывается, что пески различного происхождения  после их обработки в дезинтеграторе располагаются на диаграмме Рухина близко один от другого.

     Прочность образцов, изготовленных из дезинтегрированного  песка, составленного из отдельных  фракций, выше (до 30%), чем у образцов, изготовленных при одинаковых условиях из природного песка того же гранулометрического состава, также составленного из отдельных фракций.

     Введено понятие индекса качества песка. Индекс качества песка выражается отношением прочности двух образцов, изготовленных из смесей равной удельной поверхности дезинтегрированного песка и равного количества извести, прессованных до равной плотности и запаренных в одном и том же автоклаве. Первый образец изготовлен из песка, индекс качества которого определяется, второй же – из эталонного песка местного карьера Таллинского завода “Кварц”.

     Исследуются индексы качества 190 песков различных  месторождений. Пески с большим  содержанием SiO₂, как правило, обладают более высоким индексом качества. С повышением содержания глины в песке индекс качества понижается, но и из такого песка можно готовить высокопрочные силикальцитные изделия, если увеличить расход извести. Небольшое содержание органических примесей в песке не сказывается на прочности изделий. При достаточной обработке песка в дезинтеграторе индекс качества песка не зависит от природного гранулометрического состава. Разработана методика определения индекса качества по лабораторным показателям природного песка.

     Дано  краткое описание происхождения известняков, их минералогического и химического составов и геологического распространения. Рассматриваются основы обжига извести и результаты электронномикроскопических наблюдений препаратов известей различных режимов обжига. Приведены главнейшие методы обжига извести и обзор требований, предъявляемых различными исследователями к извести, пригодной для изготовления силикатного кирпича. Данные испытаний известково-песчаных изделий, изготовленных из смесей, обработанных в дезинтеграторе, показывают, что к качеству извести предъявляются меньшие требования, чем при приготовлении смесей другими способами. Это объясняется дополнительным повышением дисперсности извести и высокой гомогенизацией смесей в дезинтеграторе.

     Анализируются теоретические основы процессов  гашения и технические свойства гашеной извести в зависимости от различных технологических приёмов гашения и свойств негашеной извести. Для получения тонкозернистой гашеной извести из известей различного обжига приводятся рекомендации по гашению.

     Доказывается, что получение качественной гашеной извести из трудногасящейся в сроки, удовлетворяющие производство, возможно только при гашении извести под давлением насыщенных водяных паров свыше 4 ати.

     Детально  рассматривается разработанный  нами лабораторный метод испытаний и оценки постоянства объёма гашеной извести, рекомендуемый для применения на заводах. В описании исследований процессов гашения трудногасящихся известей под давлением насыщенных водяных паров приведены рекомендации применения нового метода определения степени загашенности извести изменением веса пробы извести во время её гашения в лабораторном автоклаве. Рассматриваются возможности воздействия на процесс гашения извести различными химикалиями.

     Электронномикроскопические  наблюдения и фотоснимки препаратов различных известей позволили изучить характер зёрен и влияние на них способов гашения. Разработаны метод предотвращения карбонизации извести под действием находящегося в воздухе углекислого газа и установка для изготовления препаратов, приводится её описание.

     В конце главы сделано описание некоторых установок для гашения  помола извести, применяемых на производстве, и приведён анализ их работы. Кратко рассматриваются свойства воды, пригодной  для изготовления известково-песчаных изделий.

 

Глава III

Твердение известково-песчаных материалов при обычной температуре

 

     Несмотря  на то, что известково-песчаные смеси  применяют уже тысячи лет, до сих  пор имеются разные точки зрения  о сущности процессов их твердения. Твердение известково-песчаного  монолита при обычной температуре происходит, в основном, в результате четырёх различных процессов:

     а) испарение воды из извести коллоидного  состояния, которое увеличивает  когезионные и адгезионные силы, действующие между частицами извести и песка;

     б) химических реакций между содержащимися в извести и песке активными кислотными соединениями и частицами извести, в результате которых возникают подобные гелю соединения, твердеющие после перекристаллизации и гидратации аналогично гидравлическим вяжущим;

     в) химической реакции между известью и зёрнами песка кристаллического состояния;

     г) карбонизации частиц извести под  действием содержащегося в воздухе  углекислого газа.

     Все эти процессы рассматриваются детально. Приведены данные, определяющие их объём и удельное значение.

     Исследования показали, что при твердении смесей, приготовленных из молотой негашеной извести и песка, в действительности, по-видимому, иных процессов не происходит, как это предполагают некоторые авторы, например Б. В. Осин и И. В. Смирнов. В таких смесях известь гасится в воде, в результате чего количество воды в смеси уменьшается и процессы, указанные в п. "а", ускоряются и становятся возможными при высокой относительной влажности, а в некоторой степени даже в воде.

     Опыты показали, что изделия, изготовленные  из дезинтегрированных известково-песчаных смесей, набирают бо'льшую прочность, чем изделия, изготовленные из недезинтегрированных смесей. В лабораторных условиях были изготовлены из дезинтегрированных смесей образцы объёмным весом 1,9 г/см³, которые после твердения при обычной температуре в течение 28 суток имели прочность на сжатие до 300 кг/см².

 

Глава IV

Процессы, происходящие в известково-песчаных изделиях при автоклавной  обработке

 

     В начале главы приводится обзор существенных точек зрения на процессы автоклавного твердения известково-песчаных изделий и свойств вяжущего. До настоящего времени существуют различные мнения о сущности автоклавного твердения известково-песчаных изделий. Однако ни одна из предложенных теорий не объясняет практические результаты опытов и исследований, проведённых в области известково-песчаных изделий, изготовленных дезинтеграторным способом.