Интенсификация процессов твердения известково-кремнеземистых материалов в присутствии гидроокисей и солей лития, натрия, калия.

Выводы 1. Проведенными исследования установлена интенсификация процессов твердения известково-кремнеземистых материалов в присутствии гидроокисей и солей лития, натрия, калия в промышленных условиях, в частности, при производстве силикатного кирпича и газо-лессо-керамзитобетона. Применение указанных интенсификаторов твердения базируется на существующей технологии производства из силикатного бетона и серийно выпускаемых химреактивов, что является технико-экономически эффективным. При введении щелочесодержащих добавок улучшаются важнейшие технические свойства изделий (прочность, морозостойкость, водопоглощение) и повышается их долговечность. 2. Установлено, что основной причиной интенсификации процессов твердения известково-кремнеземистых материалов при введении щелочесодержащих соединений является увеличение содержания кремнезема в растворе, которое способствуем -повышению скорости кристаллизации в затвердевшем камне .низкоосновных гидросиликатов кальция - основных носителей прочностных свойств в силикатном бетоне. Установлено, что наибольшая из возможных для данной системы степень полимеризации кремнекислородных анионов характерна для низкоосновных гидросиликатов кальция. Доказано, что прочность находится в прямой зависимости от количества высокомолекулярных кремнекислородных анионов, являющихся основной строительной единицей низкоосновных ГСК. 3. Установлено, что реакция образования гидросиликатов кальция в системе CaO-SiO2-H2O в водных растворах электролитов идет по транспортной схеме, транспортирующим агентом является щелочной катион. При этом щелочные водорастворимые соединения в затвердевшем камне не образуются. Щелочные катионы входят в кристаллические решетки новообразований, образуя щелочесодержащие гидросиликаты кальция, отличающиеся высокой прочностью, стабильностью и долговечностью. 4. Эффективность влияния исследуемых щелочных добавок на основные процессы, протекающие при твердении известково-кремнеземистых материалов, находится в прямой зависимости от положения катионов, составляющих добавки, в периодической системе элементов и зависит от вида анионной группы. Положительное влияние катионов щелочных металлов в растворе на полимеризацию кремне-кислородных комплексов необходимо связывать со склонностью катионов образовывать в растворе максимально насыщенные с высокой степенью ионности связи со своим координационным окружением. 5. Установлело, что введение щелочесодержащих добавок при твердении известково-кремнеземистых материалов приводит к сокращению времени изотермической выдержки при автоклавной обработке с 8 до 4 часов с одновременным увеличением прочности. Присутствие щелочесодержащих добавок способствует увеличению количества гидратных фаз и их сростков в ранние сроки твердения в единице объёма системы и уменьшению пористости силикатного камня, что влечёт за собой возрастание его прочности. 6. В присутствии щелочных добавок и при применении автоклавной обработки получены высокопрочные изделия с прочностью на изгиб до 160 кГс/см2, а на сжатие до 1000 кГс/см2 (например, при использовании в качестве среды затворения 5% раствора NaOH и 1,5% раствора Li2SO4). Причины этого состоят в том, что введение щелочных добавок в известково-кремнеземистое вяжущее и в смесь высококремнеземистого портландцемента и песка способствует повышению растворимости песка и ускоряет связывание гидроокиси кальция, образующейся при гидратации C3S, в волокнистые гидросиликаты кальция типа C2SH(B), C3SH2, а также пластинчатые типа тоберморита. 7. Установлено, что введение в сырьевую извесгково-кремнеземистую смесь, твердеющую в условиях пропаривания, комплексных добавок (щелочесодержащее соединение + кристаллические затравки) также способствуют интенсификации процессов твердения изделий с образованием прочного кристаллического каркаса. Микроструктура таких материалов представляет собой войлокообразную массу, состоящую из кристаллов гддросиликатов кальция типа C5S6H5, CSH(3). Прочность образцов с комплексными добавками достигает 1000 кгс/см2. 8. Установлено, что затворение вяжущего из высококремнеземистого портландцемента (ВКПЦ) растворами электролитов NaCl и Li2SO4 приводит к образованию в цементном камне гидросиликатов кальция волокнистого и чешуйчатого габитуса, обеспечивающих высокую прочность цементных изделий на изгиб (до 110 кгс/см2) и на сжатие (до 660 кгс/см2). Основными фазами цементного камня являются гидросиликаты кальция состава C2SH(3), C2SH(A), C5S6H5, С3SH2 9. Введение в состав известково-крамнеземистого вяжущего щелочесодержащих стекол, характеризующихся разной скоростью экстракции в водный раствор щелочных ионов, позволяет регулировать процесс минералообразования в системе; вследствие регулируемого процесса высвобождения щелочей из стекла и повышения растворимости песка возрастает в той или иной степени скорость образования низкоосновных гидросиликатов кальция и за счёт этого повышается прочность материала до 500 кгс/см2 с одновременным сокращением времени изотермической выдержки изделий в автоклаве. 10. При гидротермальном твердении известково-кремнеземистых вяжущих в магнитном поле происходит возрастание скорости зародышей образования новой фазы, рост количества центров кристаллизации, уменьшение до определенных пределов размеров кристаллов и их более упорядоченное расположение приводят к упрочнению кристаллической структуры новообразований, к уменьшению микроканалов в камне, что способствует воспроизводимому увеличению прочности образцов на 40% по сравнению с контрольными, что является перспективным. 11. Реализация разработанных рекомендаций по интенсификации процесса твердения иэвестково-кремнеземистых изделий в промышленных условиях показала, что введение в силикатный кирпич щелочесодержащих добавок в количеств 0,I5 Na2SO4, 0,06% Na2SO4. ( 0,012% NaOH + 0,048% Na2SO4 ) и 0,048% NaOH увеличивает прочность камня, а следовательно, и марку кирпича, не ухудшая его экплуатационных свойств. При введении 0,15% Na2SO4 только за счёт повышения марки кирпича технико-экономический эффект на Калининградском заводе силикатных строительных материалов составляет 153,0 тыс.руб. в год. Введение 0,1% безводного сернокислого натрия в газо-лессо-силикатобетон позволило снизить содержание воды в исходных смесях на 10-15%, уменьшить расход извести на 6-8% и повысить прочность изделий на сжатие на 30%.