Искусственные каменные безобжиговые материалы
Искусственные каменные безобжиговые материалы и изделия получают на основе неорганических вяжущих веществ и разнообразных минеральных и органических заполнителей. Их называют безобжиговыми, так как они приобретают камневидное состояние в результате затвердевания вяжущего вещества при обычной или относительно невысокой температуре – до 200 °С (прогревание паром, в том числе в автоклавах).
В эту группу входят:
- силикатные, получаемые на основе извести с кремнеземистыми заполнителями;
- гипсовые и гипсобетонные;
- асбестоцементные, изготавливаемые на основе портландцемента с добавкой асбеста;
- применяемые весьма ограниченно магнезиальные материалы и изделия.
1. Изделия на основе извести (силикатные изделия)
Силикатными называют искусственные каменные материалы и изделия, получаемые в результате формования и последующей тепловлажностной обработки смесей, состоящих из известково-кремнеземистых вяжущих, заполнителей (кварцевого песка, ишака др.) и воды. Такие композиции образуют камень и при твердении на воздухе, но получаемый материал имеет невысокую прочность (1-2 МПа). В этом случае взаимодействие Са(ОН)2 извести и Si02 песка протекает очень медленно и практически не сказывается на прочности камня. Однако твердение уплотненной смеси извести с кварцевым песком резко ускоряется, если эту смесь подвергнуть тепловлажностной обработке в автоклаве, где температура насыщенного пара достигает 170 °С и более, а давление – 0,8 МПа и выше. В этих условиях происходит взаимодействие песка с известью с образованием гидросиликатов кальция, цементирующих зерна песка в прочный монолит.
Для изготовления силикатных изделий применяют кварцевый песок и воздушную известь. Если часть кварцевого песка тонко размолоть, то прочность изделий после автоклавного твердения значительно возрастает. Регулируя количество и степень измельчения тонкомолотого песка и выбирая в соответствии с этим оптимальные соотношения СаО : SiO2, можно повысить прочность и некоторые физико-механические свойства силикатного бетона.
В качестве кремнеземистого компонента кроме песка используют и другие местные материалы – шлаки, золы от пылевидного сжигания топлива, нефелиновый шлам и др.
В настоящее время силикатные автоклавные изделия и конструкции широко используются в сборном строительстве. По своим строительно-эксплуатационным качествам они близки к аналогичным изделиям из цементных бетонов, но для их изготовления требуется меньше вяжущего, шире используются местные материалы. Они, как правило, на 15-25% дешевле цементобетонных.
Технологическая схема получения силикатобетонных изделий аналогична производству бетонных и железобетонных изделий и состоит из следующих операций: приготовления известково-кремнеземистой смеси и ее гомогенизации, формования изделий, твердения их в автоклавах в среде насыщенного водяного пара при давлении 0,9-1,6 МПа и температуре 175-200°С. Автоклавная обработка обычно продолжается 8-14 ч.
Выбор способа формования изделий зависит от их вида. При изготовлении силикатного кирпича и мелких блоков используют жесткие смеси с влажностью 8-10%. Такие смеси формуют на специальных прессах под давлением 15-20 МПа. Для формования силикатно-бетонных изделий из смесей с большой жесткостью применяют вибрирование или вибрирование с пригрузом.
При автоклавной обработке происходит реакция между гидроксидом кальция и кремнеземистым компонентом:
nСа(ОН)2 + Si02 + mH20 = nСаОSiO2(т – 1)Н20.
В результате их взаимодействия синтезируется цементирующее вещество в виде гидросиликатов кальция, связывающее зерна песка или другого заполнителя в прочный и водостойкий каменный материал.