La production de matériaux de construction en silicate est basée sur la synthèse hydrothermale d'hydrosilicates de calcium, qui est réalisée dans un réacteur autoclave dans un environnement de vapeur saturée avec une pression de 0,8-1,3 MPa et une température de 175-200 ° C. Pour la synthèse hydrothermale, il est possible d'utiliser, avec une justification appropriée, d'autres paramètres d'autoclavisation, d'appliquer un traitement non seulement à la vapeur, mais aussi avec un mélange vapeur-air ou vapeur-gaz, eau.
Les matériaux d'autoclave au silicate sont des matériaux et produits sans ciment (bétons de silicate, briques de silicate, pierres, blocs) préparés à partir d'un mélange brut contenant de la chaux (chaux vive éteinte ou broyée), du sable de quartz et de l'eau, qui forment des hydrosilicates de calcium lors de l'autoclavage :
Ca (OH) 2 + SiO2 + mH20 = Ca0Si02 / iH20.
En conditions d'autoclavage, divers hydrosilicates de calcium peuvent être obtenus selon la composition du mélange initial : tobermorite 5Ca0 6Si02 5H20, hydrosilicates faiblement cristallisés : (0,8-1,5) Ca0 Si02 H20 - et (1,5-2) Ca0 Si02 H20. La Hillebrandite 2Ca0Si02H20 est synthétisée dans des mélanges à haute teneur en chaux.
L'autoclave est un cylindre horizontal en acier avec des couvercles hermétiquement fermés aux extrémités (Fig. 9.3).
Le diamètre de l'autoclave est de 2,6 à 3,6 m, la longueur est de 21 à 30 m. L'autoclave est équipé d'un manomètre indiquant la pression de la vapeur, et Fig. 9.3. Chargement dans l'autoclave avec une soupape de sécurité
casserole, qui s'ouvre automatiquement lorsque la pression dépasse la limite. Dans la partie inférieure de l'autoclave, sont disposés des rails le long desquels se déplacent des chariots chargés dans l'autoclave avec des produits. L'autoclave est équipé de dispositifs de contrôle automatique et de gestion du mode de traitement en autoclave. Pour réduire les pertes de chaleur, l'autoclave est recouvert d'une couche d'isolation thermique.
Après chargement, l'autoclave est fermé et de la vapeur saturée y est progressivement introduite. Une température élevée en présence d'eau liquide dans le béton crée des conditions favorables à l'interaction chimique entre l'hydroxyde de calcium et la silice.
La résistance des matériaux d'autoclave résulte de l'interaction de deux processus : la formation de structures due à la synthèse d'hydrosilicates de calcium et la destruction due aux contraintes internes.
Pour réduire les contraintes internes, l'autoclavage est effectué selon un certain mode, comprenant une montée progressive de la pression de vapeur pendant 1,5 à 2 heures, un maintien isotherme des produits dans un autoclave à une température de 175-200 ° C et une pression de 0,8- 1,3 MPa pendant 4 à 8 heures et une diminution de la pression de la vapeur pendant 2 à 4 heures Après autoclavage pendant 8 à 14 heures, des produits de silicate sont obtenus.
Béton de silicate
Les bétons de silicate, comme les bétons de ciment, peuvent être lourds (granulats - sable et pierre concassée ou mélange sable et sable et graviers), légers (granulats poreux - argile expansée, perlite expansée, aggloporite, etc.) et cellulaires.
Dans le béton de silicate, un liant chaux-silice est utilisé, qui comprend de la chaux aérienne et du sable de quartz finement broyé (au lieu de sable, on utilise des cendres de laitier broyé de haut fourneau). La résistance du liant chaux-silice dépend de l'activité de la chaux, du rapport CaO/SiC > 2, de la finesse du broyage du sable et des paramètres d'autoclavage (température et pression de vapeur saturée, durée de durcissement en autoclave) . Le rapport optimal sera CaO / SiO2 et une telle finesse de sable de broyage, à laquelle tout le CaO sera lié dans des hydrosilicates de calcium faiblement basiques (Fig. 9.4).
La production de béton et de produits fer-béton comprend la préparation d'un liant chaux-silice, la préparation et l'homogénéisation d'un mélange silicate-béton, le moulage des produits et l'autoclavage. Lors de l'autoclavage, des interactions chimiques ont lieu entre tous les composants du béton.
L'agrégat (en particulier le sable de quartz) est impliqué dans la synthèse de nouvelles formations, subissant des changements jusqu'à une profondeur de 15 microns.
Le béton de silicate lourd d'une densité de 1800-2500 kg / m3, d'une résistance de 15-80 MPa est utilisé pour la fabrication de structures préfabriquées en béton et en béton armé, y compris celles précontraintes.
Brique de silicate
La brique de silicate est faite d'un mélange dur Le sable de quartz(92-94%), chaux (6-8%, basé sur CaO actif) et eau (7-9%) par pressage sous pression (15-20 MPa) et durcissement ultérieur dans un autoclave.
La couleur des briques de silicate est gris clair, mais elle peut être de n'importe quelle couleur en introduisant des pigments résistants aux alcalis dans le mélange. Ils produisent des briques de deux types : simples 250x120x65 mm et modulaires 250x120x88 mm. Les briques modulaires sont fabriquées avec des vides de sorte que la masse d'une brique ne dépasse pas 4,3 kg.
Selon la résistance ultime à la compression et à la flexion, la brique de silicate a des grades : 100, 125, 150, 200 et 250.
Densité de la brique de silicate (sans vides) - environ 1800-
1900 kg/m Degrés de résistance au gel des briques de parement : 25, 35, 50 ; pour un privé - 15.
La brique de silicate, comme la brique d'argile, est utilisée pour murs porteurs bâtiments. Il n'est pas recommandé de l'utiliser pour les plinthes des bâtiments en raison d'une résistance à l'eau insuffisante. Pour la pose de tuyaux et de fours, les briques de silicate ne sont pas utilisées, car lorsque haute température Le Ca(OH)2 se déshydrate, le CaCO3 et les hydrosilicates de calcium se décomposent, et les grains de sable de quartz se dilatent à 600°C et provoquent la fissuration des briques.
La production de briques de silicate nécessite moins de chaleur, car le séchage et la cuisson à haute température ne sont pas nécessaires, elle est donc 30 à 40% moins chère que la brique d'argile.
Le schéma de production de briques de silicate est illustré à la Fig. 9.5.
La chaux bouillante en morceaux provenant du four à chaux est triée pour éliminer la sous-combustion et la surcombustion, puis broyée et broyée en une fine poudre. Dans ce cas, les particules les plus fines sont séparées par un séparateur à air. L'augmentation de la finesse du broyage à la chaux permet également de réduire sa consommation.
Il est possible d'éteindre la chaux mélangée à du sable dans des silos pendant 8 à 9 heures (première méthode) ou, ce qui est beaucoup plus rapide et intensif, dans des fûts d'extinction (deuxième méthode). Ce dernier est un cylindre métallique, aux extrémités en forme de tronc de cône, qui tourne autour d'un axe horizontal. A l'aide d'un doseur, le sable est dosé en volume et la chaux en poids, puis il est versé par une trappe hermétiquement fermée dans le tambour d'extinction. Après le chargement, le tambour est mis en rotation, de la vapeur est injectée et la chaux est trempée sous une pression de 0,3 à 0,5 MPa. Avant le pressage, le mélange chaux-sable est agité dans un mélangeur à palettes ou sur des patins et en plus humidifié (jusqu'à 7%).
La brique est pressée sur des presses sous pression jusqu'à 150-200 kg / cm2. Les presses utilisées dans les usines ont une table à rotation périodique dans laquelle sont disposées des formes. Le pressage se fait par le bas
en utilisant le mécanisme de liaison. Brique pressée - brute obtient une densité élevée, ce qui contribue à une réaction plus complète entre la chaux et le sable de quartz. Performance différents types presses, selon leur conception, varie de 2200 à 3000 briques par heure.
Les briques moulées sont retirées de la table de presse, soigneusement placées sur des chariots et envoyées en autoclave pour durcissement.
La résistance de la brique de silicate continue d'augmenter même après avoir été cuite à la vapeur dans un autoclave. Cela est dû au fait qu'une partie de la chaux qui n'est pas entrée en interaction chimique avec la silice réagit avec le dioxyde de carbone dans l'air, c'est-à-dire qu'il se produit une carbonisation : Ca (OH) 2 + CO2 = CaCO3 + H20.
La résistance, la résistance à l'eau et la résistance au gel des briques de silicate augmentent également lorsqu'elles sèchent.
Briques de laitier de chaux et de cendre de chaux
Les briques de laitier de chaux sont fabriquées à partir d'un mélange de chaux et de laitier de haut fourneau granulé. La chaux est prise 3 à 12% en volume, le laitier - 88 à 97%.
Lors du remplacement du laitier par de la cendre, une brique de chaux-cendres est obtenue. Composition du mélange : 20-25% chaux et 80-75% cendre. Outre le laitier, la cendre est une matière première bon marché formée en grande quantité après la combustion de combustible (charbon, lignite, etc.) dans les chaufferies des centrales thermiques, les centrales électriques de district de l'État, etc.
Lors de la combustion du combustible pulvérisé, une partie des résidus focaux se dépose dans le four (cendres-scories), et les plus petites particules de cendres sont entraînées dans les cheminées, où elles sont retenues par des collecteurs de cendres, puis elles sont transportées à l'extérieur de la chaudière chambre - aux décharges de cendres. Les cendres les plus finement dispersées sont appelées cendres volantes.
Lorsqu'elles sont mélangées à de l'eau, les cendres ne durcissent pas, cependant, lorsqu'elles sont ajoutées à la chaux ou au ciment Portland, elles sont activées et l'étuvage du mélange dans des autoclaves permet d'en obtenir des produits suffisamment résistants.
Lors de la combustion de schiste bitumineux (par exemple, la Volga moyenne), il se forme des cendres contenant 15 % ou plus d'oxyde de calcium, qui ont la capacité de durcir sans ajout de chaux. Une brique faite de ces cendres s'appelle cendre-schiste.
L'utilisation de scories et de cendres est très rentable, car cela réduit le coût des matériaux de construction.
Les briques de laitier de chaux et de cendre de chaux sont moulées sur les mêmes presses que celles utilisées dans la production de briques de silicate et cuites à la vapeur dans des autoclaves.
La densité des briques de scories et de cendres est de 1400-1600 kg / m3, la conductivité thermique est de 0,5-0,6 W / (m ° C). Selon la résistance ultime à la compression, les briques de laitier et de frêne sont divisées en trois grades : 75, 50 et 25. La résistance au gel des briques de laitier de chaux est la même que celle des briques de silicate et les briques de chaux et de cendre sont plus faibles.
Les briques de laitier de chaux et de cendre de chaux sont utilisées pour la construction de murs de bâtiments d'une hauteur maximale de trois étages et pour la pose des étages supérieurs d'immeubles à plusieurs étages.
Produits à base de silicate de mousse et d'autres matériaux cellulaires
Le silicate de mousse est un artificiel matériau de pierre structure cellulaire, qui est obtenue à la suite du durcissement d'un mélange plastique chaux-sable mélangé à de la mousse technique.
Le matériau obtenu en mélangeant la même solution avec un générateur de gaz (poudre d'aluminium, perhydrol, etc.) est appelé silicate de gaz.
Pour la production de mousse de silicate, il est recommandé d'utiliser de la chaux bouillante broyée contenant au moins 70 % de CaO actif. Plus l'activité de la chaux est élevée et plus le broyage est fin, moins il est nécessaire pour la préparation de la mousse de silicate. Habituellement, la chaux est prise 15-20% du poids du mélange sec. En plus du sable de quartz, du laitier granulé de haut fourneau, des cendres de centrale électrique, de la marshalite, du tripoli, de la diatomite et d'autres agrégats contenant de grandes quantités de silice peuvent être utilisés comme agrégats.
Lors de la production de mousse de silicate, la chaux et les granulats sont soumis à un broyage conjoint ou séparé. Avec un broyage séparé des composants, la chaux et la charge sont broyées dans des tubes, des broyeurs à boulets et avec un broyage commun - dans des désintégrateurs. Le sable y est d'abord broyé avec de la chaux éteinte, qui est utilisée pour prendre 25 à 30 % de la quantité totale de chaux introduite, et le reste de la chaux est ajouté sous forme d'eau bouillante de chaux broyée.
L'étape suivante de la production de produits en mousse de silicate consiste à préparer un mélange cellulaire. Le mélange cellulaire est préparé en mélangeant du mortier de chaux-sable avec de la mousse stable dans des malaxeurs à béton mousse.
Le mélange alvéolaire fini est coulé du tambour malaxeur de la bétonnière mousse dans la trémie, puis coulé dans des moules correspondant au profil et aux dimensions du futur produit. Après 6 à 8 heures d'exposition (durcissement partiel), les moules avec le mélange semi-durci sont transportés vers des autoclaves pour la cuisson à la vapeur.
Les produits en mousse de silicate sont fabriqués avec une densité de 300 à 1200 kg/m3 et une résistance de l'ordre de 0,4 à 20 MPa.
Les inserts thermiques sont constitués de mousse de silicate calorifuge, qui sont utilisés pour isoler les murs ; plaques, coquilles et boîtes - pour clôturer les caloducs et autres produits d'isolation thermique. Pour la pose de murs porteurs de bâtiments à un ou deux étages, de petits blocs texturés non renforcés d'une densité de 600 à 700 kg / m3 sont utilisés.
Pour protéger les blocs des influences atmosphériques pendant le fonctionnement, la surface extérieure des produits est recouverte d'une couche de parement de mortier ciment-sable de 2-3 cm d'épaisseur, qui est placée au fond du moule avant de verser le mélange cellulaire.
Les mousses structurelles et calorifuges et le silicate de gaz sont désormais également utilisés pour la fabrication de produits de grandes dimensions pour l'extérieur et murs intérieurs, revêtements de structures industrielles, interplanchers et planchers de combles de bâtiments résidentiels, cloisons, etc.
Pour les revêtements bâtiments industriels produire armopenos - dalles rectangulaires en licate et armogasosilicate.
Les dalles en armopenosilicate, par rapport aux dalles en béton armé conventionnelles, n'ont pas besoin d'être isolées et en même temps elles sont assez solides et durables. Ils sont posés sur des poutres en béton armé ou en métal et recouverts de matériaux en rouleau d'étanchéité sur le dessus.
La densité de la mousse de silicate est de 900-1100 kg/m3, sa résistance ultime en compression est de 6-10 MPa (Ch. X, Section 8).
→ Science des matériaux de construction
informations générales sur les matériaux silicatés
Les matériaux silicatés et les produits durcis en autoclave sont des conglomérats de construction artificiels à base de pierre calcaire-siliceuse (silicate) synthétisée lors de l'autoclavage sous l'action de la vapeur à haute température et pression élevée. L'un des principaux composants du mélange brut, à partir duquel les produits sont formés, est la chaux, qui a une activité chimique élevée vis-à-vis de la silice pendant le traitement thermique et hydrique. C'est pourquoi le deuxième composant principal du mélange brut est du sable de quartz ou autre minéraux contenant de la silice, par exemple des scories, des cendres de centrales thermiques, etc. Pour que l'interaction chimique ait lieu de manière suffisamment intense, le composant de silice est soumis à un broyage fin. Plus le sable concassé est fin, plus la proportion de chaux dans le mélange doit être élevée. Comme autres composants, on peut également introduire des charges sous forme de sable de quartz non broyé, de laitier, d'argile expansée, de perlite expansée, etc.. L'eau est un composant indispensable dans tous les mélanges.
Les produits de silicate autoclavés comprennent des briques de silicate, de gros blocs de silicate, des dalles de béton de silicate lourd, des panneaux de sol et muraux, des colonnes, des poutres, etc. Les agrégats légers peuvent réduire le poids des panneaux muraux et d'autres éléments. Les produits à base de silicate sont fabriqués sous forme corsée ou légère avec des vides traversants ou semi-fermés. Les bétons cellulaires au silicate remplis de cellules d'air uniformément réparties ou de bulles sont particulièrement importants. Ils peuvent avoir un but constructif et calorifuge, qui détermine la forme et la taille des produits, leurs indicateurs de qualité.
Les produits acquièrent les propriétés nécessaires aux matériaux de construction après l'autoclavage, au cours duquel un nouveau ciment de chaux-silice est formé avec de nouvelles formations caractéristiques d'hydrosilicates de calcium et de magnésium, ainsi que de silicates anhydres.
La possibilité de former un produit semblable à de la pierre dans un autoclave a été établie à la fin du XIXe siècle, mais la production en série de produits, de pièces et de structures en silicate, en particulier du type de béton, s'est d'abord organisée dans notre pays. La technologie de leur fabrication est mécanisée et largement automatisée, ce qui garantit la réception de produits moins chers par rapport aux matériaux et produits en ciment. Des recherches efficaces dans cette direction ont été menées par P.I. Bojenov, A.V. Volzhensky, P.P. Budnikov, Yu.M. Butt et al. Il a été montré que les hydrosilicates à faible teneur en basiques les plus stables avec un rapport CaOiSiCh compris entre 0,8 et 1,2 se forment pendant l'autoclavage, bien que plus fortement basiques. composants chimiques... PI. Bojenov, notant la "synthèse technique" d'une liaison cimentaire dans un conglomérat autoclave constitué d'un mélange d'hydrosilicates, estime que la matière première chimique doit répondre à certaines exigences. Il doit être fortement dispersé avec une surface spécifique de la poudre comprise entre 2000 et 4000 cm2/g, si possible amorphe, vitreuse. Les matières premières chimiquement actives assurent non seulement la formation d'une liaison cimentaire dans le conglomérat autoclave, mais également un certain nombre de propriétés technologiques du mélange brut (formabilité des produits, planéité de leur surface, transportabilité, etc.). Mais les processus chimiques et physico-chimiques ne sont pas les seuls à affecter la formation de la structure et des propriétés. matériaux de silicate lors de l'autoclavage. UN V. Volzhensky a été le premier à attirer l'attention sur le changement des conditions thermiques et d'humidité pendant l'autoclavage et leur effet sur la qualité des produits. A cet égard, il a été décidé de distinguer trois étapes dans le traitement en autoclave : le remplissage de l'autoclave et des produits avec de la vapeur jusqu'à une pression maximale donnée ; dégagement de vapeur; retrait des produits de l'autoclave.
Cycle complet d'autoclavage, selon P.I. Bozheno-va, se compose de cinq étapes : entrée de vapeur et réglage de la température à 100°C ; augmentation supplémentaire de la température du milieu et de la pression de vapeur jusqu'au maximum désigné ; maintien isotherme à pression constante (plus la pression est élevée, plus le mode d'autoclavisation est court) ; une augmentation lente et progressive du taux de diminution de la pression de vapeur à l'atmosphère et de la température - à 100 ° C; refroidissement final des produits dans l'autoclave ou après leur déchargement de l'autoclave. Mode optimal, c'est-à-dire meilleures conditions en termes de pression de vapeur, de température et de durée de toutes les étapes du traitement, est déterminé par le type de matière première, bien que pour des raisons économiques, ils s'efforcent toujours d'obtenir une montée rapide et une libération lente de la pression.
La formation de la microstructure et de la macrostructure d'un produit de silicate dans un autoclave se produit à différentes étapes du traitement. Le mécanisme de durcissement d'une matière première calcaire-sableuse à l'état de pierre s'exprime par le fait qu'une substance cimentaire silico-calcaire se forme initialement en tant que produit de l'interaction chimique des principaux composants du mélange dans des conditions de haute pressions et températures. Selon l'une des théories (P.P. Budnikov, Yu.M. Butta, etc.), la formation d'une substance cimentaire se produit par la dissolution préalable de la chaux dans l'eau. Comme la solubilité de la chaux diminue avec l'augmentation de la température, la solution devient progressivement saturée. Mais avec l'augmentation de la température, la solubilité de la silice finement dispersée augmente. Par exemple, lorsque la température passe de 80 à 120 ° C, la solubilité de la silice augmente (selon les données de Kennedy) près de 3 fois. Par conséquent, à une température de 120-130°C, la chaux et la silice, étant en solution, interagissent avec la formation d'hydrosilicates de calcium de type gel. Au fur et à mesure que la température augmente, les néoplasmes s'agrandissent avec l'apparition de noyaux et d'une phase cristalline, puis d'intercroissances cristallines. Avec un excès de chaux, apparaissent des hydrosilicates de calcium dibasiques cristallins relativement gros de types C2SH et C2SH2, et après fixation complète de la chaux et en cours de recristallisation, des hydrosilicates de calcium dibasiques microcristallins plus stables de types CSH et C5S6H5 (tobermorite ) apparaître. La cristallisation se produit autour des grains de quartz et dans l'espace intergranulaire ; accompagné de l'accrétion de néoplasmes cristallins dans la charpente avec son renforcement et son encrassement supplémentaires.
Selon une autre théorie, la formation de la microstructure du liant ne se produit pas par la dissolution de la chaux et de la silice, mais en phase solide sous l'influence du processus d'autodiffusion des molécules dans les conditions d'un milieu aqueux et d'un température élevée. Il existe également une troisième théorie (A.V. Satalkin, P.G. Komokhov, etc.), qui permet la formation de la microstructure du liant à la suite de réactions dans les phases liquide et solide.
Les additifs (additifs) introduits dans le mélange, qui agissent comme accélérateurs de la formation d'hydrosilicates de calcium ou de magnésium, cristallisation de néoplasmes, modificateurs de propriétés et de structure, sont d'un grand avantage dans la formation de la structure et des propriétés de la pierre et des matériaux silicatés. . En général, la composition de la pierre silicatée est dominée par des hydrosilicates de calcium faiblement basiques avec une structure microcristalline en aiguille fine ou feuilletée CSH et de la tobermorite C5S6H5. Dans les mélanges à haute teneur en chaux, à la suite de la synthèse, de la gillebrandite 2CaO SiO2 H20 (c'est-à-dire C2SH) est formée.
La structure optimale d'un matériau de silicate est formée avec une certaine quantité de ciment chaux-silice et un rapport minimum de ses composants de phase. Dans un conglomérat fraîchement préparé, le milieu de dispersion (c) est de la pâte de chaux (IT) et le composant de silice (sableux) broyé (PM) agit comme une phase dispersée solide (f). L'activité (résistance) d'un liant chaux-siliceux de structure optimale après autoclavage, comme d'autres propriétés d'un matériau silicaté, dépend de la valeur du rapport IT : PM (en poids). Les résultats d'études expérimentales ont montré que la résistance ultime à la compression, à la traction à la flexion, la densité moyenne et d'autres indicateurs des propriétés d'une pierre de silicate prennent des valeurs extrêmes à R MPa dans un rapport minimum c7f = U^/Pm (Fig. 9.28). Conformément à la formule (3.4), la résistance du conglomérat de silicate est Rc = R * lxy où R * est la résistance de la pierre de silicate autoclavée de la structure optimale ; ^ x = ShPm : I7PM = - 8/5 * - le rapport des épaisseurs moyennes des films de pâte à chaux, respectivement, dans le liant du conglomérat et dans le liant de la structure optimale ; n-exposant, dépend de la qualité des matières premières.
Les études réalisées sur la pierre et le conglomérat de silicate sur les exemples de bétons à grains fins et grossiers ont montré que, avec des structures optimales, leurs propriétés obéissent complètement aux lois générales de l'ISC.
En plus de la matière première de silice, il est possible d'utiliser dans la fabrication de produits autoclaves des matières premières courantes à faible teneur en quartz - feldspath, argile, sables carbonatés, ainsi que scories et autres sous-produits de l'industrie. Les minéraux des matières premières à faible teneur en quartz, se dissolvant dans des conditions d'autoclavage, deviennent des composants actifs dont la solubilité n'est pas inférieure au quartz. Leur activité dépend de la taille des rayons des anions et des cations entrant dans leur composition. Dans l'autoclave, un nouveau liant est formé (liant salin non cuit), qui est supérieur en propriétés au durcissement de l'autoclave calco-silice. Il se compose d'hydrosilicates de calcium faiblement basiques et faiblement cristallisés et, en présence d'ions aluminium, d'hydrosilicates de calcium très basiques.
Les matériaux de silicate, de gypse et d'amiante-ciment sont des produits non cuits et constituent un groupe important de matériaux de construction en pierre artificielle.
Brique de silicate. Les matériaux pour la fabrication de briques de silicate sont du sable de quartz pur (92 - 95 %), de la chaux aérienne (5 - 8 %) et de l'eau (environ 7 %). Le sable de quartz dans la production de briques de silicate est utilisé non broyé ou sous la forme d'un mélange de non broyé et de broyé. Les impuretés d'argile uniformément réparties en une quantité ne dépassant pas 10 % sont autorisées. Avec ce contenu, ils augmentent quelque peu la maniabilité du mélange. Les grosses inclusions d'argile dans le sable ne sont pas autorisées.
La brique de silicate est fabriquée en pressant le mélange sous une pression de 15 à 20 MPa, suivi d'une cuisson à la vapeur dans un autoclave sous une pression de 0,8 MPa et une température de 174 ° C pendant 6 à 8 heures. La pression est progressivement augmentée et diminuée. La durée du processus est de 10 à 14 heures.
Cette materiel de construction dans leur forme, leur taille et leur objectif principal ne diffèrent pas de la brique d'argile. Les qualités d'isolation thermique des murs en briques de silicate et en céramique sont pratiquement égales, la résistance à l'eau, au gel et au feu est moindre. Résistance au gel M rz -15 cycles. Il ne peut pas être utilisé pour la pose de fondations, plinthes, murs extérieurs, pièces à forte humidité de l'air, ainsi que pour la pose de poêles. Le coût de revient de la brique de silicate est 25 ... 35% inférieur à celui de la céramique.
En plus des briques de silicate, des briques de cendre-silicate (cendres) sont fabriquées de la même manière, dans lesquelles le sable est partiellement ou complètement remplacé par des cendres de combustible. Cette brique est plus légère que la brique de silicate et a une conductivité thermique plus faible. La brique de frêne est inférieure à la brique de silicate en termes de résistance et de durabilité. Les briques de frêne sont utilisées pour ériger des murs en maçonnerie dans les immeubles de faible hauteur (jusqu'à trois étages), ainsi que pour les murs des étages supérieurs des immeubles à plusieurs étages.
Produits en béton de silicate de grande taille. Le béton de silicate est un mélange compacté durci en autoclave, composé de sable de quartz (70 - 80 %), de sable broyé (8-15 %) et de chaux vive broyée (6 - 10 %). À partir d'une qualité de béton de silicate non inférieure à M-150, avec l'utilisation d'un traitement thermique et humide dans un autoclave, grand blocs de mur murs porteurs intérieurs, panneaux de plancher et cloisons porteuses, marches, dalles, poutres. Les éléments de flexion sont renforcés avec des tiges et des mailles.
Liants minéraux
Les liants minéraux sont obtenus par cuisson de matériaux en pierre naturelle (calcaire, gypse, anhydrite, dolomie, magnésite) dans des fours. Les morceaux obtenus après cuisson sont transformés en poudre fine par broyage. Comment plus petite taille grains après broyage, plus l'activité du liant est élevée. Les astringents, lorsqu'ils sont mélangés à de l'eau, sont capables de passer d'un état liquide (pâteux) à un état pierreux.
Les astringents sont divisés en deux groupes :
Liants à air, capables de durcir et de maintenir leur résistance pendant longtemps uniquement à l'air, dans des conditions humides, ils diminuent ou perdent de leur résistance.
Les liants hydrauliques durcissent et conservent leur résistance pendant longtemps non seulement dans l'air, mais aussi dans l'eau. Contrairement à ceux à air, ils ont une résistance plus élevée, ils sont donc plus largement utilisés dans la construction.
Les liants aériens comprennent la chaux aérienne, les liants de gypse, les liants de magnésie et le verre liquide (soluble). Les liants hydrauliques comprennent la chaux hydraulique, le ciment romain, le ciment Portland et ses variétés.
Les liants sont largement utilisés dans la construction pour la fabrication de mortiers, de béton, de béton et de produits en béton armé.
Brique et maçonnerie, le béton était connu de l'homme dès la préhistoire, avant l'invention des liants. Au lieu de liants, on a utilisé de la pâte d'argile plastique qui, une fois séchée, s'est transformée en un matériau semblable à de la pierre. Comme aucune réaction chimique n'a lieu entre l'argile et l'eau, l'argile séchée et pétrifiée sous l'influence de l'eau peut se mouiller à nouveau et perdre de sa force et de sa cohésion. Dans les climats secs ou dans des conditions sans humidité, la pâte d'argile est actuellement utilisée comme substitut aux liants. De nos jours, les mortiers d'argile sont utilisés pour la pose de poêles et l'érection de murs dans les climats secs.
Chaux aérienne. La chaux aérienne de construction est obtenue par cuisson de calcaire ou d'autres roches contenant du carbonate de calcium à une température de 1000-1200°C. La chaux est fournie pour la construction sous forme de morceaux de couleur blanche ou grise (chaux en morceaux ou eau bouillante). La chaux vive se combine chimiquement avec l'eau et forme de la chaux éteinte (hydratée). Lorsqu'elle est éteinte avec une quantité limitée d'eau, la chaux se désintègre, formant une fine poudre appelée peluche. Une grande quantité d'eau formera une pâte de citron vert. La chaux est utilisée pour la préparation de mortiers, dans la production de liants chaux-pouzzolaniques, pour la fabrication de briques de silicate, de produits de silicate et de mousse de silicate, de blocs de laitier en béton, ainsi que comme compositions de peinture. Un inconvénient important de la chaux aérienne est sa faible résistance et sa faible résistance dans des conditions humides.
Plâtre de Paris (albâtre) obtenu par cuisson de pierre de gypse naturelle, suivie d'un broyage en une fine poudre. En fonction de la finesse du broyage et de la résistance, le gypse de construction est divisé en trois grades de grades 35, 45, 55. Le gypse de construction est utilisé pour la fabrication de panneaux muraux, de dalles et de pierres pour les cloisons internes des bâtiments, le plâtre sec, l'architecture et la finition. des détails. Les liants de gypse sont utilisés sous forme de pâte de gypse dans la maçonnerie et solutions de plâtre, béton, production de matériaux d'isolation thermique, marbre artificiel et autres produits décoratifs. Selon la résistance à la compression ultime, les liants de gypse sont divisés en quatre catégories : 50 100, 150 200. Lorsqu'il est exposé à l'humidité, la résistance du gypse durci est considérablement réduite, il est donc utilisé dans des pièces avec une humidité allant jusqu'à 60%.
Mamanliants nésiaux. Il existe deux types de liants magnésiens - la magnésite caustique et la dolomie caustique. Les liants de magnésie sont utilisés pour la fabrication de sols en xylolite sans soudure, de panneaux de séparation, de panneaux de revêtement mural, ainsi que de marches et de produits d'isolation thermique, etc.
Verre soluble (liquide). Le verre soluble est le silicate de potassium ou de sodium. Le verre soluble à la soude est utilisé pour préparer du ciment résistant aux acides, des peintures et des revêtements ignifuges, pour consolider les livres (silicates) et protéger les matériaux en pierre naturelle.
Ciment Portland. C'est un liant hydraulique indispensable. Sa libération est d'environ 80% de la libération de tous les liants. Une résistance élevée, la capacité de durcir rapidement à l'air et à l'eau, un coût relativement faible ont fait du ciment Portland le liant le plus courant. Il est utilisé pour la fabrication de structures en béton et en béton armé, pour les mortiers à haute résistance. Les matières premières du ciment Portland sont des ressources naturelles - marne ou un mélange de 73% de calcaire, 25% d'argile, 2% de gypse. Les matières premières broyées sont cuites et le mélange fritté - clinker est broyé en une fine poudre. La poudre, mélangée à de l'eau, forme une pâte qui durcit rapidement au cours des trois premiers jours et le durcissement se termine essentiellement le 28e jour, atteignant la force de la marque. Dans des conditions favorables, la résistance du béton à base de ciment Portland continue d'augmenter et peut être 2 à 3 fois supérieure à la résistance de la marque (28 jours). Les conditions normales de durcissement sont de 15°C et une atmosphère humide. A 0°C et en dessous, la pâte gèle et la résistance n'augmente pas. La force est caractérisée par la marque. La marque est établie par la résistance ultime à la flexion et à la compression d'éprouvettes sous forme de barres de mortier de ciment composition 1 : 3 avec de l'eau 28 jours après fabrication. On produit du ciment Portland de qualités 300, 400, 500 et 600. Conserver le ciment dans un endroit sec pendant pas plus de 6 mois. Le ciment Portland n'est pas recommandé pour les structures qui seront exposées à la pression de l'eau de mer, minérale ou douce.
En 1880, le scientifique allemand W. Michaelis a inventé une méthode utilisée pour la production de briques de silicate (sable calcaire). Au début du XXe siècle, il existait déjà cinq usines de fabrication de briques de silicate en Russie.
Jusque dans les années 50, les seuls types de produits de silicate autoclavés étaient les briques de silicate et les petites pierres en béton de silicate cellulaire. Cependant, grâce au travail de scientifiques russes, pour la première fois au monde, la production de produits autoclaves en béton de silicate de grande taille pour la construction préfabriquée a été créée. À l'heure actuelle, presque tous les éléments des bâtiments et des structures (panneaux, dalles de plancher, éléments d'escalier, etc.) peuvent être fabriqués en béton de silicate armé, qui est presque aussi bon que le béton armé dans ses propriétés et en raison de l'utilisation de matières premières et déchets industriels, il coûte 15 ... 20% moins cher que des éléments similaires en béton armé à base de ciment Portland.
Matières premières pour matériaux et produits silicatés
L'un des principaux composants du mélange brut, à partir duquel les produits sont formés, est la chaux, qui a une activité chimique élevée vis-à-vis de la silice pendant le traitement thermique et hydrique. C'est pourquoi le deuxième composant principal du mélange brut est du sable de quartz ou d'autres minéraux contenant de la silice, par exemple des scories, des cendres, etc. Pour que l'interaction chimique se déroule de manière suffisamment intensive, le composant de silice est soumis à un broyage fin. Plus le broyage du sable est fin, plus la teneur relative en chaux du mélange doit être élevée. Des agrégats sous forme de sable de quartz non broyé, de scories, d'argile expansée, de perlite expansée, etc., peuvent également être introduits comme autres composants.
Pour la production moderne de briques de silicate, un mélange brut est utilisé, qui comprend 90 ... 95% de sable, 5 ... 10% de chaux vive moulue et une certaine quantité d'eau.
3. Technologie générale obtenir des matériaux de silicate
La technologie de production de produits à base de silicate comprend généralement les étapes suivantes :
1. Obtenir le mélange brut.
2. Produits de pressage.
3. Traitement dans un autoclave des produits.
4. Exposition des produits finis.
Production de matériaux de construction en silicate est basé sur la synthèse hydrothermale d'hydrosilicates de calcium, qui est réalisée dans un réacteur autoclave dans un environnement de vapeur saturée avec une pression de 0,8-1,3 MPa et une température de 175-200 ° C. Pour la synthèse hydrothermale, il est possible d'utiliser, avec une justification appropriée, d'autres paramètres d'autoclavisation, d'appliquer un traitement non seulement à la vapeur, mais aussi avec un mélange vapeur-air ou vapeur-gaz, eau.
Dans cette production, une grande quantité de travail est le processus d'obtention de chaux pour le mélange brut. Le processus technologique de production de chaux comprend les opérations suivantes : extraction calcaire dans les carrières, broyage et tri en fractions, grillage dans des fours rotatifs et autres, broyage ou broyage de chaux en morceaux (obtention de chaux vive).
La réception du mélange brut s'effectue de deux manières: tambour et ensilage, qui diffèrent l'une de l'autre dans la préparation d'un mélange chaux-sable.
L'autoclave est un cylindre horizontal en acier avec des couvercles hermétiquement scellés aux extrémités. Dans un autoclave dans une atmosphère de vapeur saturée à une pression de 0,8 à 1,3 MPa et à une température de 175 à 200 ° C, la brique durcit pendant 8 ... 14 heures.
La résistance des matériaux d'autoclave résulte de l'interaction de deux processus : la formation de structures due à la synthèse d'hydrosilicates de calcium et la destruction due aux contraintes internes.
Pour réduire les contraintes internes, l'autoclavage est effectué selon un certain mode, comprenant une montée progressive de la pression de vapeur pendant 1,5 à 2 heures, un maintien isotherme des produits dans un autoclave à une température de 175-200 ° C et une pression de 0,8- 1,3 MPa pendant 4 à 8 heures et une diminution de la pression de la vapeur pendant 2 à 4 heures Après autoclavage pendant 8 à 14 heures, des produits de silicate sont obtenus.
Les produits presque finis sont déchargés de l'autoclave, qui sont conservés pendant 10 ... 15 jours pour la carbonisation de la chaux n'ayant pas réagi avec du dioxyde de carbone de l'air, ce qui augmente la résistance à l'eau et la résistance des produits. La température de traitement et la consommation totale d'énergie dans la production de briques silico-calcaires sont nettement inférieures à celles de la production de céramique. Par conséquent, la brique silico-calcaire est plus rentable.
Les produits de silicate autoclavés comprennent des briques de silicate, de gros blocs de silicate, des dalles de béton de silicate lourd, des panneaux de sol et muraux, des colonnes, des poutres, etc. Les agrégats légers peuvent réduire le poids des panneaux muraux et d'autres éléments. Les produits à base de silicate sont fabriqués sous forme corsée ou légère avec des vides traversants ou semi-fermés. Les bétons cellulaires au silicate remplis de cellules d'air uniformément réparties ou de bulles sont particulièrement importants. Ils peuvent avoir un but constructif et calorifuge, qui détermine la forme et la taille des produits, leurs indicateurs de qualité.
Les matériaux silicatés et les produits durcis en autoclave sont des conglomérats de construction artificiels à base de pierre calcaire-siliceuse (silicate) synthétisée lors de l'autoclavage sous l'action de la vapeur à haute température et pression élevée. L'un des principaux composants du mélange brut, à partir duquel les produits sont formés, est la chaux, qui a une activité chimique élevée vis-à-vis de la silice pendant le traitement thermique et hydrique.
C'est pourquoi le deuxième composant principal du mélange brut est du sable de quartz ou d'autres minéraux contenant de la silice, par exemple des scories, des cendres de centrales thermiques, etc. Pour que l'interaction chimique se déroule de manière suffisamment intense, le composant de silice est soumis à broyage fin. Plus le sable concassé est fin, plus la proportion de chaux dans le mélange doit être élevée. Comme autres composants, on peut également introduire des charges sous forme de sable de quartz non broyé, de laitier, d'argile expansée, de perlite expansée, etc.. L'eau est un composant indispensable dans tous les mélanges.
La possibilité de former un produit semblable à de la pierre dans un autoclave a été établie à la fin du XIXe siècle, mais la production en série de produits, de pièces et de structures en silicate, en particulier du type de béton, s'est d'abord organisée dans notre pays. La technologie de leur fabrication est mécanisée et largement automatisée, ce qui garantit la réception de produits moins chers par rapport aux matériaux et produits en ciment. Des recherches efficaces dans cette direction ont été menées par P.I. Bojenov, A.V. Volzhensky, P.P. Budnikov, Yu.M. Butt et al. Il a été montré que le traitement en autoclave entraîne la formation des hydrosilicates à faible teneur en basiques les plus stables avec un rapport CaOiSiCh compris entre 0,8 et 1,2, bien que des composés chimiques plus basiques soient possibles aux stades intermédiaires de la solidification.
PI. Bojenov, notant la "synthèse technique" d'une liaison cimentaire dans un conglomérat autoclave constitué d'un mélange d'hydrosilicates, estime que la matière première chimique doit répondre à certaines exigences. Il doit être fortement dispersé avec une surface spécifique de la poudre comprise entre 2000 et 4000 cm2/g, si possible amorphe, vitreuse.
Les matières premières chimiquement actives assurent non seulement la formation d'une liaison cimentaire dans le conglomérat autoclave, mais également un certain nombre de propriétés technologiques du mélange brut (formabilité des produits, planéité de leur surface, transportabilité, etc.). Mais les processus chimiques et physico-chimiques ne sont pas les seuls à affecter la formation de la structure et des propriétés des matériaux silicatés lors du traitement en autoclave. UN V. Volzhensky a été le premier à attirer l'attention sur le changement des conditions thermiques et d'humidité pendant l'autoclavage et leur effet sur la qualité des produits. A cet égard, il a été décidé de distinguer trois étapes dans le traitement en autoclave : le remplissage de l'autoclave et des produits avec de la vapeur jusqu'à une pression maximale donnée ; dégagement de vapeur; retrait des produits de l'autoclave.
Les produits acquièrent les propriétés nécessaires aux matériaux de construction après l'autoclavage, au cours duquel un nouveau ciment de chaux-silice est formé avec de nouvelles formations caractéristiques d'hydrosilicates de calcium et de magnésium, ainsi que de silicates anhydres.
La formation de la microstructure et de la macrostructure d'un produit de silicate dans un autoclave se produit à différentes étapes du traitement. Le mécanisme de durcissement d'une matière première calcaire-sableuse à l'état de pierre s'exprime par le fait qu'une substance cimentaire silico-calcaire se forme initialement en tant que produit de l'interaction chimique des principaux composants du mélange dans des conditions de haute pressions et températures.
Selon l'une des théories (P.P. Budnikov, Yu.M. Butta, etc.), la formation d'une substance cimentaire se produit par la dissolution préalable de la chaux dans l'eau. Comme la solubilité de la chaux diminue avec l'augmentation de la température, la solution devient progressivement saturée. Mais avec l'augmentation de la température, la solubilité de la silice finement dispersée augmente. Par exemple, lorsque la température passe de 80 à 120 ° C, la solubilité de la silice augmente (selon les données de Kennedy) près de 3 fois. Par conséquent, à une température de 120-130°C, la chaux et la silice, étant en solution, interagissent avec la formation d'hydrosilicates de calcium de type gel. Au fur et à mesure que la température augmente, les néoplasmes s'agrandissent avec l'apparition de noyaux et d'une phase cristalline, puis d'intercroissances cristallines.
Avec un excès de chaux, apparaissent des hydrosilicates de calcium dibasiques cristallins relativement gros de types C2SH et C2SH2, et après fixation complète de la chaux et en cours de recristallisation, des hydrosilicates de calcium dibasiques microcristallins plus stables de types CSH et C5S6H5 (tobermorite ) apparaître. La cristallisation se produit autour des grains de quartz et dans l'espace intergranulaire ; accompagné de l'accrétion de néoplasmes cristallins dans la charpente avec son renforcement et son encrassement supplémentaires.
Cycle complet d'autoclavage, selon P.I. Bozhenov, se compose de cinq étapes:
- entrée de vapeur et réglage de la température à 100°C ;
- augmentation supplémentaire de la température du milieu et de la pression de vapeur jusqu'au maximum désigné ; maintien isotherme à pression constante (plus la pression est élevée, plus le mode d'autoclavage est court) ;
- une augmentation lente et progressive du taux de diminution de la pression de vapeur à l'atmosphère et de la température - à 100 ° C;
- refroidissement final des produits dans l'autoclave ou après leur déchargement de l'autoclave.
Le mode optimal, c'est-à-dire les meilleures conditions en termes de valeur de la pression de vapeur, de la température et de la durée de toutes les étapes du traitement, est déterminé par le type de matière première, bien que pour des raisons économiques, ils s'efforcent toujours d'augmenter et de relâchement lent de la pression.
Les additifs (additifs) introduits dans le mélange, qui agissent comme accélérateurs de la formation d'hydrosilicates de calcium ou de magnésium, cristallisation de néoplasmes, modificateurs de propriétés et de structure, sont d'un grand avantage dans la formation de la structure et des propriétés de la pierre et des matériaux silicatés. . En général, la composition de la pierre silicatée est dominée par des hydrosilicates de calcium faiblement basiques avec une structure microcristalline en aiguille fine ou en flocons CSH et tobermorite C5S6H Dans des mélanges à haute teneur en chaux, à la suite de la synthèse, gillebrandite 2CaO SiO2 H2O (c'est-à-dire C2SH) est formé.
Selon une autre théorie, la formation de la microstructure du liant ne se produit pas par la dissolution de la chaux et de la silice, mais en phase solide sous l'influence du processus d'autodiffusion des molécules dans les conditions d'un milieu aqueux et d'un température élevée. Il existe également une troisième théorie (A.V. Satalkin, P.G. Komokhov, etc.), qui permet la formation de la microstructure du liant à la suite de réactions dans les phases liquide et solide.
Les études réalisées sur la pierre et le conglomérat de silicate sur les exemples de bétons à grains fins et grossiers ont montré que, avec des structures optimales, leurs propriétés obéissent complètement aux lois générales de l'ISC.
La structure optimale d'un matériau de silicate est formée avec une certaine quantité de ciment chaux-silice et un rapport minimum de ses composants de phase. Dans un conglomérat fraîchement préparé, le milieu de dispersion (c) est de la pâte de chaux (IT) et le composant de silice (sableux) broyé (PM) agit comme une phase dispersée solide (f). L'activité (résistance) d'un liant chaux-siliceux de structure optimale après autoclavage, comme d'autres propriétés d'un matériau silicaté, dépend de la valeur du rapport IT : PM (en poids).
En plus de la matière première de silice, il est possible d'utiliser dans la fabrication de produits autoclaves des matières premières courantes à faible teneur en quartz - feldspath, argile, sables carbonatés, ainsi que scories et autres sous-produits de l'industrie. Les minéraux des matières premières à faible teneur en quartz, se dissolvant dans des conditions d'autoclavage, deviennent des composants actifs dont la solubilité n'est pas inférieure au quartz. Leur activité dépend de la taille des rayons des anions et des cations entrant dans leur composition. Dans l'autoclave, un nouveau liant est formé (liant salin non cuit), qui est supérieur en propriétés au durcissement de l'autoclave calco-silice. Il se compose d'hydrosilicates de calcium faiblement basiques et faiblement cristallisés et, en présence d'ions aluminium, d'hydrosilicates de calcium très basiques.
Classification et types de matériaux silicatés
Les matériaux silicatés appartiennent au groupe des matériaux en pierre artificielle à base de liants.
Informations générales sur les matériaux en pierre artificielle à base de liants
Signes de classification permettant de distinguer les classeurs :
1.Selon le type de liant, on distingue les produits en fonction de : ciment, chaux, plâtre, etc.
2. Selon la méthode de production, les conditions de durcissement de ces matériaux sont déterminées: durcissement naturel, étuvage, autoclavage.
Une variété de matériaux sont utilisés comme charges pour la production de produits en pierre artificielle : sable, argile expansée et autres charges poreuses, sciure et copeaux et une charge de renforcement spécifique-amiante.
Les principaux matériaux et produits en pierre artificielle comprennent :
1. Brique de silicate
2. Produits en béton de silicate :
2.1. Produits en béton de silicate lourd similaires au béton conventionnel
2.2. Produits en béton de silicate léger à base de granulats poreux ou cellulaires (mousse et silicates gazeux)
3. Produits en plâtre et béton de gypse
4. Pierres murales en béton léger et cellulaire
5. Arbolit
6. Panneaux de particules de ciment et produits en amiante-ciment
Contrairement aux céramiques, les matériaux à base de liants minéraux sont obtenus par durcissement naturel ou traitement thermique à des températures allant jusqu'à 200°C. Ainsi, la consommation énergétique pour la fabrication de produits à base de liants minéraux, même en tenant compte de la consommation énergétique pour la fabrication du liant lui-même, est moindre que pour la fabrication de céramiques. Cependant, les matériaux céramiques sont plus durables et résistants à l'eau, aux solutions agressives et aux températures élevées.
Types de produits creux en matériaux de silicate conformément à GOST 379-95 Briques et pierres de silicate
Figure A1 - Pierre (brique) 14-vide (diamètre du trou 30 - 32 mm, vide 28 - 31%)
Figure A2 - Pierre (brique) 11-vide (diamètre du trou 27 - 32 mm, vide 22 - 25%)
Figure A3 - 3 briques creuses (diamètre du trou 52 mm, espace creux 15%)
LISTE DES MATÉRIAUX UTILISÉS DANS LA PRODUCTION
PRODUITS SILICATES
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Nom du matériau |
Document normatif |
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1 Sable pour la production de produits silicatés |
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2 Chaux de construction |
GOST 9197-77 |
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3 Boues de bélite (néphéline) |
Selon les documents réglementaires en vigueur |
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4 Cendres volantes des centrales thermiques |
9 Peinture sèche au polyvinylbutyrène P-VL, P-VL-212, redoxyde, vert de phtalocyanine, émaux perméables à la vapeur, émaux organosiliciés KO-174 Couleurs différentes, compositions organosilicatées, etc. |
Aussi |
Dans le secteur routier, divers matériaux de construction en pierre artificielle sont utilisés, utilisés pour la construction de bâtiments et de structures à des fins industrielles et civiles.
Ces matériaux peuvent être divisés en trois groupes: non tirant, tirant et produits à partir de fontes de silicate.
Matériaux et produits de construction non cuits
Les matériaux de construction non cuits comprennent :
- ? matériaux de silicate d'autoclave à base de chaux;
- ? produits de gypse et de béton de gypse;
- ? matériaux et produits en amiante-ciment;
- ? solutions de construction.
Matériaux de silicate d'autoclave à base de chaux
Matériaux de silicate d'autoclave- des matériaux en pierre artificielle à base d'un liant chaux-silice qui durcit à pression et température élevées.
Le composant principal du mélange brut à partir duquel les matériaux silicatés sont obtenus est chaux(CaO), qui réagit facilement avec la silice (SiO2) avec un traitement thermique et hydrique amélioré. Pour la production de matériaux silicatés, il est recommandé d'utiliser de la chaux à séchage rapide avec une teneur totale en oxydes de calcium et de magnésium actifs (activité) supérieure à 70%, tandis que la teneur en MgO ne doit pas dépasser 5%.
Parallèlement à la chaux, dans la technologie de l'autoclave, il est possible d'utiliser du ciment Portland, des ciments additionnés de sable broyé, des ciments bélite à faible activité, qui augmentent la résistance au gel des produits à base de silicate.
Le deuxième composant du mélange brut est Le sable de quartz(parfois laitier de haut fourneau, cendres de combustible contenant de la silice). Le sable de quartz et d'autres composants siliceux sont finement broyés (à une surface spécifique
1500 ... 3000 cm2/g).
En plus du liant chaux-silice, des charges sous forme de sable de quartz non broyé, de laitier, d'argile expansée, de perlite expansée peuvent être ajoutées à la composition des matériaux silicatés.
Les matériaux de silicate autoclavés comprennent :
- ? béton de silicate;
- ? brique de silicate;
- ? briques de laitier de chaux et de cendre de chaux;
- ? produits muraux en béton cellulaire et en mousse de silicate.
Les produits en matériaux silicatés acquièrent les propriétés requises après autoclavage : montée progressive de la pression et de la température de la vapeur pendant 1,5 ... 2 heures, maintien isotherme du produit dans un autoclave à une température de 175 ... 200 ° C et une pression de 0,8 ... 1,6 MPa pendant 4 ... 8 heures et une baisse de pression pendant 2 ... 4 heures. La durée totale du traitement est de 8 ... 14 heures. En conséquence, un nouveau ciment chaux-silice se forme, constitué d'hydrosilicates de calcium de diverses compositions.
Lors de l'autoclavage, une réaction se produit entre l'hydroxyde de calcium et le composant silice :
À la suite de cette réaction, un agent de cimentation est synthétisé - l'hydrosilicate de calcium, qui lie les grains de sable ou d'autres agrégats en un matériau de pierre imperméable et durable.
L'autoclave pour la synthèse hydrothermale est une cuve cylindrique horizontale soudée, her-
Riz. 6.1.
Métiquement fermé avec des couvercles sphériques (diamètre
2 ... 3,6 m, longueur 19 ... 30 m) (Fig. 6.1).
Béton de silicate,(comme le ciment) peut être :
- ? lourd (agrégat - sable et pierre concassée);
- ? léger (charges poreuses - argile expansée, perlite expansée, aggloporite);
- ? cellulaire.
Dans le béton de silicate, on utilise un liant silico-calcaire composé de chaux aérienne et de sable de quartz concassé fin (cendres, laitier broyé de haut fourneau, etc.).
La résistance du liant chaux-silice dépend :
- ? de l'activité de la chaux ;
- ? le rapport CaO/Si0 2 ;
- ? subtilités du broyage du sable;
- ? paramètres de l'autoclavage.
La technologie de fabrication des produits en béton et en béton armé comprend :
- 1) préparation d'un liant chaux-silice ;
- 2) préparation et mélange du mélange de béton de silicate ;
- 3) moulage de produits;
- 4) traitement en autoclave.
Béton de silicate lourd avec une densité de 1800 ... 2500 km 3 et une résistance de 15 ... 18 MPa sont utilisés pour la fabrication de structures en béton préfabriqué et en béton armé, y compris celles précontraintes. Les bétons de silicate à haute résistance peuvent avoir une résistance jusqu'à 80 MPa. La résistance au gel du béton de silicate pendant le compactage vibratoire atteint 200 cycles ou plus.
Les plus répandues sont les nuances suivantes de béton de silicate dense : M150 ; M200 ; M250 ; M300 ; M400 et M500.
Les grands blocs muraux des murs porteurs internes, les panneaux de plancher et les cloisons porteuses, les dalles et autres pièces pour la construction préfabriquée, industrielle, civile et agricole sont en béton de silicate dense.
Béton de silicate cellulaire sont réalisés par introduction d'un additif gazogène (béton cellulaire) ou d'une mousse (béton mousse) dans un liant calcaire-siliceux. Une suspension aqueuse de poudre d'aluminium est utilisée comme générateur de gaz, et de la colophane, de la résine aponine et d'autres substances sont utilisées comme agent moussant.
Le mélange de béton cellulaire est préparé dans un malaxeur hydrodynamique ou vibrant, béton cellulaire - dans un malaxeur à deux tambours. Dans un tambour, la mousse est préparée, dans l'autre - une solution de liant et d'eau. Après cela, la mousse est déchargée dans le tambour avec la solution et mélangée, puis le mélange silicate-béton est versé dans la trémie de distribution, puis dans les moules de produit.
Selon la destination, le béton cellulaire est subdivisé :
- ? sur la structure
- (p 0 = 900 ... 1200 kg / m 3, #comp = 7,5 ... 15 MPa);
- ? calorifuge et structurel
- (p 0 = 500 ... 900 kg / m 3, D comp = 2,5 ... 7,5 MPa);
- ? calorifuge (p 0
Brique de silicate est un artificiel
matériau de construction de mur non cuit obtenu à partir d'un mélange brut rigide et humide composé de chaux et de sable de quartz, par pressage et durcissement dans un autoclave.
- 6. Matériaux en pierre artificielle
Riz. 6.2.
- 1 - four à chaux; 2 - broyeur ; 3 - convoyeur à godets vertical ; 4 - convoyeur; 5,12 - alimentateurs à disques (doseurs); 6 - un moulin pour moudre la chaux avec du sable ; 7 - alimentateur à vis; 8 - pompe pneumatique à double chambre; 9 - mélangeur ; 10 - convoyeur à bande réversible ; 11 - silos (réacteurs) ; 13 - mélangeur à tige ; 14 - Presse; 15 - empileur automatique 16 - chariot ; 17 - autoclave ; 18 - chariot de transfert électrique;
- 19 - installation de nettoyage de la plate-forme des chariots autoclaves
La composition du mélange brut comprend :
- ? chaux (6 ... 8%, basé sur CaO actif);
- ? sable de quartz (92 ... 94%);
- ? eau (7 ... 9%).
Le processus technologique de production de briques silico-calcaires comprend les opérations suivantes (Fig.6.2):
- 1) extraction et fourniture de sable ;
- 2) concassage et broyage de la chaux vive ;
- 3) mélanger du sable avec de la chaux moulue;
- 4) éteindre un mélange de chaux et de sable ;
- 5) mélange et humidification supplémentaires du mélange (jusqu'à 7 ... 9% d'eau);
- 6) pressage de briques crues;
- 7) cuisson à la vapeur de la brique crue dans un autoclave.
Selon la méthode d'extinction de la chaux mélangée à du sable, il existe des types de silos et de tambours de production de briques de silicate. Avec le plus commun méthode d'ensilage le mélange mélangé humidifié de chaux et de sable est conservé pendant 8 ... 9 heures dans des silos. Vous pouvez également éteindre la chaux mélangée à du sable dans tambour d'extinction, qui est un cylindre métallique, aux extrémités en forme de tronc de cône, tournant autour d'un axe horizontal. Le sable est dosé en volume et la chaux en poids. Après le chargement, le tambour est mis en rotation, laissant entrer la vapeur, et la chaux est trempée sous une pression de 0,3 ... 0,5 MPa. Avant le pressage, le mélange chaux-sable est agité dans un mélangeur à palettes ou sur des patins et en plus humidifié (jusqu'à 7%).
Le pressage des briques est effectué sur des presses mécaniques sous une pression de 15 ... 20 MPa, après quoi la résistance de la brique brute doit être d'au moins 0,3 MPa.
La brique brute moulée est placée dans des chariots qui sont introduits dans l'autoclave (voir Fig. 6.1).
La brique déchargée de l'autoclave est conservée
dix.. . 15 jours dans l'air pour carboniser la chaux qui n'est pas entrée en interaction chimique avec la silice, selon le schéma suivant :
Les briques de silicate sont généralement gris clair, mais peuvent être de n'importe quelle couleur en raison de l'ajout de pigments résistants aux alcalis au mélange.
Ils produisent des briques de deux types : Célibataire(250x120x65) mm et modulaire(250 x 120 x 88 mm) avec des vides, grâce auxquels la masse d'une brique ne dépasse pas 4,3 kg.
Selon la résistance à la compression et la résistance à la flexion ultimes, la brique de silicate a des grades : 100, 125, 150, 200, 250.
Densité de brique de silicate (sans vides) environ
1800 ... 1900 kg / m 3, soit il est plus lourd que la brique d'argile ordinaire, la conductivité thermique 0,70 ... 0,75 W / (m ° C), l'absorption d'eau de la brique de parement ne dépasse pas 14%, ordinaire - 16%.
Degrés de résistance au gel des briques de parement : M rz 25, 35, 50 ; pour un privé - M rz 15.
Les briques de silicate, comme les briques d'argile, sont utilisées pour ériger les murs porteurs des bâtiments. Il n'est pas recommandé de l'utiliser pour l'installation de plinthes en raison d'une résistance à l'eau insuffisante, ainsi que pour la pose de tuyaux et de fours, car à haute température, le Ca (OH) 2 se déshydrate, le CaCO 3 et les hydrosilicates de calcium se décomposent et les grains de quartz le sable à 573°C se dilate à la suite de la transformation polymorphe du quartz en une autre variété, ce qui provoque la fissuration de la brique.
La production de briques de silicate nécessite moins de chaleur que la production de briques d'argile, car le séchage et la cuisson à haute température ne sont pas nécessaires, elle est donc moins chère de 30 ... 40%.
Brique de laitier de chaux composé d'un mélange de chaux (3 ... 12% en volume) et de laitier de haut fourneau granulé (88 ... 97%). Lors du remplacement du laitier par de la cendre, il s'avère brique de chaux. Composition du mélange : 20 ... 25% chaux et 75 ... 80% cendres.
En plus du laitier, la cendre est une matière première bon marché formée dans grandes quantités après combustion de combustible (houille ou lignite, etc.) dans des chaufferies de cogénération, de GRES, etc.
Lors de la combustion du combustible pulvérisé, une partie des résidus focaux se dépose dans le four (cendres-scories), et les plus petites particules de cendres sont emportées dans les cheminées, où elles sont retenues par des collecteurs de cendres, puis elles sont transportées vers des décharges de cendres . La cendre la plus finement dispersée est appelée cendres volantes. Lorsqu'elles sont mélangées à de l'eau, les cendres ne durcissent pas, cependant, lorsqu'elles sont ajoutées à la chaux ou au ciment Portland, elles sont activées, et l'étuvage du mélange dans des autoclaves permet d'obtenir des produits de résistance suffisante.
Les briques de laitier de chaux et de cendre de chaux sont moulées sur les mêmes presses que dans la production de briques de silicate et cuites à la vapeur dans des autoclaves.
La densité des briques de scories et de cendres est de 1400 ... 1600 kg / m 3, le coefficient de conductivité thermique est de 0,5 ... 0,6 W / (m K). Selon la résistance ultime à la compression, les briques de laitier et de frêne sont divisées en trois grades : 75, 50 et 25. La résistance au gel des briques de laitier de chaux est la même que celle des briques de silicate et les briques de chaux et de cendre sont plus faibles.
Les briques de laitier de chaux et de cendre de chaux sont utilisées pour la construction de murs d'immeubles d'une hauteur maximale de trois étages et pour la maçonnerie des étages supérieurs d'immeubles à plusieurs étages.
Produits à base de mousse de silicate et de béton cellulaire de silicate. Mousse de silicate- matériau en pierre artificielle à structure cellulaire. Il est obtenu par durcissement d'un mélange plastique calcaire-sable mélangé à de la mousse technique. Si un tel mélange est mélangé avec un générateur de gaz (poudre d'aluminium, perhydrol, etc.), le matériau en pierre formé avec une structure cellulaire est appelé silicate de gaz.
Pour la production de silicate de mousse, de l'eau bouillante à la chaux moulue est utilisée (le CaO actif n'est pas inférieur à 70 %) en une quantité
15 ... 20 % en poids de mélange sec. En plus du sable de quartz, des scories de haut fourneau granulées, des cendres volantes et d'autres agrégats contenant une grande quantité de SiO2 peuvent être utilisés comme agrégats.
La finesse de broyage du mélange chaux-sable est de l'ordre de 2900 ... 3200 cm 2 / g.
Le processus technologique de production de produits de silicate cellulaire comprend les opérations suivantes (figure 6.3) :
- 1) préparation d'un liant chaux-sable (la quantité de sable est de 20 ... 50% du poids de chaux);
- 2) broyage du sable ;
- 3) préparation de mousse ou de masse de béton cellulaire;
- 4) former le produit dans des moules métalliques ;
- 5) traitement des produits dans un autoclave.
Les produits en silicate cellulaire sont fabriqués à la fois renforcés et non renforcés. Dans les bétons armés au silicate, les armatures en acier et les parties encastrées sont plus sensibles à la corrosion que dans les bétons de ciment, ils sont donc recouverts de composés protecteurs (ciment-caséine, polymère-ciment).
Riz. 6.3.
je- entrepôt de sable ; 2 - tambour sécheur ; 3 - bunker pour le sable sec ; 4 - bunker à chaux ; 5 - broyeur à boulets pour moudre le sable;
- 6 - broyeur à boulets pour le broyage conjoint de chaux et de sable;
- 7 - système à vis; 8 - bunker pour le mélange chaux-sable; 9 - bunker pour le sable moulu; 10 - l'élévateur d'alimentation en ciment ;
II- élévateur pour l'alimentation en chaux moulue ; 12 - bunker à ciment ; 13 - trémie pour chaux moulue; 14 - doseurs pondéraux ; 15 - Fontaine à eau; 16 - distributeur d'émulseur ; 17 - malaxeur à béton mousse ; 18 - un élévateur pour couler la masse dans des moules ; 19 - des chariots
avec des formulaires; 20 - autoclave
Les produits de silicate de béton cellulaire sont subdivisés en:
- ? pour l'isolation thermique - densité moyenne jusqu'à 500 kg/m 3 et résistance à la compression jusqu'à 2,5 MPa ;
- ? isolation structurelle et thermique - avec une densité moyenne de 500 ... 800 kg / m 3 et une résistance à la compression de 2,5 ... 7,5 MPa;
- ? constructif - avec une densité moyenne de 850 kg / m 3 et une résistance à la compression de 7,5 ... 15,0 MPa.
- 6.1.2. Produits de gypse et de béton de gypse
Ces produits comprennent des produits fabriqués à base de gypse et de liants gypse-ciment.
Le durcissement rapide du gypse et ses bonnes propriétés de formage permettent de fabriquer des éléments préfabriqués de grandes dimensions à des fins diverses : dalles et panneaux muraux pour l'installation de cloisons internes de bâtiments, bases de planchers, etc. et structures en bois.
Pour la production de produits de gypse et de béton de gypse, on utilise du gypse de construction et à haute résistance, ainsi que du ciment de gypse et de laitier, qui ne provoque pas de corrosion des armatures en acier.
Les produits de gypse sont subdivisés en gypse et béton de gypse.
Produits de gypseà base de pâte de gypse, parfois additionnée de granulats organiques ou minéraux broyés.
Produits en béton de gypse obtenu à partir de mortier de gypse avec des agrégats légers et poreux. Les déchets de papier broyé, les sciures, etc. sont utilisés comme agrégats organiques, les scories de combustible et de haut fourneau, les coquillages, la pierre ponce et le tuf, etc. sont utilisés comme agrégats minéraux.
Les agrégats réduisent la résistance des produits de gypse. Par conséquent, pour augmenter leur résistance, la consommation d'eau est réduite, cependant, cela nécessite l'utilisation de vibrocompression ou de bourrage.
Les produits à base de gypse ont une faible densité: gypse - 800 ... 1100 kg / m 3, béton de gypse - 1200 ... 1500 kg / m 3. La force des produits est de 2,5 ... 10 MPa. Ces matériaux ont de bonnes propriétés d'isolation phonique et thermique, sont bien traités et faciles à peindre.