Влияние рецептурных и технологических факторов на эксплуатационные свойства жаростойких материалов на основе молотых шлаков и глин


Аннотация

На обеспечение высоких эксплуатационных свойств жаростойких материалов влияет большое количество различных факторов. В статье проведен анализ влияния рецептурных и технологических факторов на физико-механические и термомеханические свойства жаростойких композиций на основе шлаков и глин, активированных щелочами.

Ключевые слова: глиношлаковые композиты, рецептурные и технологические факторы, эксплуатационные свойства.

Термомеханический жаростойкий глина щелочь

В качестве эффективных материалов, предназначенных для футеровки промышленных печей, могут использоваться материалы на основе глиношлакового вяжущего [1...3]. Данный вид вяжущего позволяет получить композиционные материалы с высокими эксплуатационными характеристиками [1...4].

Ранее проведенными исследованиями установлено, что и глины и шлаки определенного минералогического состава при оптимальном соотношении компонентов и дисперсности позволяет получить твердеющую структуру с высокими термическими характеристиками [5...10].

Для получения материала с оптимальными физико-механическими характеристиками необходимо учитывать большое количество факторов, значительно сказывающихся, в конечном счете, на свойствах готового продукта. К таким факторам можно отнести: оптимальное соотношение компонентов смеси, вид формования, водо-твердое отношение, тепловлажностная обработка и т. д.

Одним из важнейших факторов можно считать водотвердое отношение. Уменьшение количества воды при формовании позволяет увеличить плотность и прочность готовых изделий за счет снижения их пористости. Как правило, количество воды при формовании значительно больше необходимого, требуемого для гидратации частиц вяжущего, что позволяет получить формовочную смесь с наилучшей удобоукладываемостью.

Необходимость изучения физико-механических и термомеханических свойств жаростойких композиций при различном водосодержании обусловлена разработкой технологии формования прессованных мелкоштучных изделий или вибрационно-уплотненных мелкозернистых бетонов.

Важным для технологии получения наполненных жаростойких композиций является выявление формирования их прочности в зависимости от количества и зернистости заполнителя.

В данном разделе перед исследователем была поставлена задача изучения влияния содержания заполнителя и его фракционного состава, видов формования и их влияния на формирование гидратационной прочности, ее изменения после термической обработки, термостойкости и характера разрушения образцов в процессе ее.

В данной работе исследовались прессованные (составы 1-3, табл. 1) и виброуплотненные (составы 4-6) жаростойкие глиношлакошамотные композиции, изготовленные на основе вяжущего из Липецкого шлака с SУд=350 м2/кг и Иссинской глины с SУд=500 м2/кг. В качестве заполнителя использовался шамотный песок и бой шамотного кирпича различного фракционного состава. Смесь затворялась водо-щелочным раствором NaOH в количестве 2% в пересчете на сухое вещество от массы смеси. Прессование производилось при давлении 20 МПа. Составы исследуемых образцов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Составы образцов

№

Составы композиций

Соотношение компонентов в массовых %

В % от массы композиционного вяжущего

Шлак

Глина

Шамотный песок

Бой шамотного кирпича фр. 0,6-1,25 мм

Бой шамотного кирпича фр. 1,25-2,5 мм

NaOH

Вода

1
    22,05 60
    14,71 40
    36,76 100

-

-
    25 68
    1,47 2

2
    22,72 60
    15,15 40

-
    37,87 100

-
    22,72 60
    1,47 2

3
    22,72 60
    15,15 40

-

-
    37,87 100
    22,72 60
    1,47 2

4
    26,54 60
    18,02 40
    44,24 100

-

-
    10,6 24
    0,88 2

5
    26,54 60
    18,02 40

-
    44,24 100

-
    10,6 24
    0,88 2

6
    26,54 60
    18,02 40

-

-
    44,24 100
    10,6 24
    0,88 2

Значительная разница в количестве воды затворения при разных видах формования, оказывает сильное влияние на эксплуатационные характеристики глиношлакового материала (табл. 2).

Таблица 2. Основные свойства исследуемых глиношлакошамотных составов

№

Прочность на сжатие RСж, МПа, через, сут.

Прочность на сжатие в высушенном состоянии RСж, МПа

Прочность на изгиб в высушенном состоянии RИ, МПа

Термостойкость, цикл

Потеря прочности после прокаливания, %

3

7

28

1

4,94

8,33

13,82

16,0

2,95

15

-59,25

2

4,55

6,33

14,00

16,2

3,51

17

-50,9

3

3,77

6,89

13,41

15,7

3,89

9

-76,8

4

18,33

21,44

37,22

51,11

8,33

44

-20,4

5

12,55

16,67

25,55

54,4

7,95

42

-38,0

6

15,55

20,44

23,88

50,0

9,64

71

-55,6

Прессованные образцы обладают достаточно высокими показателями прочности в начальные и конечные сроки твердения по сравнению с виброуплотненными и превышают их более чем в 3 раза. В свою очередь заполнители в прессованных композициях практически не снижают прочности глиношлакового вяжущего.

Кроме того, обладая более плотной и связанной структурой, прессованные образцы показывают высокие результаты термической стойкости и остаточной прочности. Термическая стойкость виброуплотненных образцов находится в пределах 9-15 циклов водных теплосмен, в то время как термостойкость прессованных изделий достигает 70 циклов водных теплосмен.

Библиографический список

    1. Тарасов, Р. В. Эффективный жаростойкий материал на основе модифицированного глиношлакового вяжущего [Текст] / Р. В. Тарасов: канд. диссертация. - ПГАСА, 2002.-150 с. 2. Калашников, В. И. Новый жаростойкий материал для футеровки промышленных печей [Текст] / В. И. Калашников, В. Л. Хвастунов, Р. В. Тарасов, Д. В. Калашников // Строительные материалы. - 2003. - №11. - С.40-42. 3. Батынова, А. А. Технология производства материалов на основе активированного шлака и глин [Текст] / А. А. Батынова, Р. В. Тарасов, Л. В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web. snauka. ru/issues/2015/01/43378 (дата обращения: 06.01.2015). 4. Глиношлаковые строительные материалы /В. И. Калашников, В. Ю. Нестеров, В. Л. Хвастунов и др.; Под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. В. И. Калашникова. - Пенза: ПГАСА, 2000. - 207 с.: ил. 5. Слепова, И. Э. Оценка возможности использования глин месторождений Пензенской области для производства керамической продукции [Текст] / И. Э. Слепова, Р. В. Тарасов, Л. В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2014.- № 8 [Электронный ресурс].- URL:http://web. snauka. ru/issues/2014/08/37211 (дата обращения: 20.08.2014). 6. Блохина, Т. П. Оценка воздушных и огневых усадочных деформаций глин месторождений Пензенской области [Текст] / Т. П. Блохина, Р. В. Тарасов, Л. В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2014.-№ 8 [Электронный ресурс].- URL: http://web. snauka. ru/issues/2014/08/37254 (дата обращения: 25.08.2014). 7. Батынова, А. А. Анализ термических свойств металлургических шлаков [Текст] / А. А. Батынова, Р. В. Тарасов, Л. В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web. snauka. ru/issues/2015/01/43380 (дата обращения: 06.01.2015). 8. Батынова, А. А. Анализ огнеупорных свойств композитов на основе металлургических шлаков и глин [Текст] / А. А. Батынова, Р. В. Тарасов, Л. В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web. snauka. ru/issues/2015/01/43495 (дата обращения: 08.01.2015). 9. Батынова, А. А. Оценка влияния дисперсности компонентов вяжущего на свойства композиционных материалов на основе молотых шлаков и глин [Текст] / А. А. Батынова, Р. В. Тарасов, Л. В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL:http://web. snauka. ru/issues/2015/01/44900 (дата обращения: 10.01.2015). 10. Батынова, А. А. Анализ теплопроводности теплоизоляционных материалов на основе металлургических шлаков и глин [Текст] / А. А. Батынова, Р. В. Тарасов, Л. В. Макарова // Современные научные исследования и инновации.- 2015.- № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web. snauka. ru/issues/2015/01/44984 (дата обращения: 10.01.2015).

Похожие статьи




Влияние рецептурных и технологических факторов на эксплуатационные свойства жаростойких материалов на основе молотых шлаков и глин

Предыдущая | Следующая