9.2.2. Силікатні матеріали та вироби

Силікатними називають штучні камінні матеріали та вироби, які одержують внаслідок формування з послідуючою тепловологою обробкою в автоклавах сумішей з вапняково-кремнеземистих в’яжучих, заповнювачів (кварцового піску, шлаку і ін.) та води. Такі композиції утворюють камінь в природних умовах (твердіння на повітрі), але одержані вироби мають невисоку міцність (1…2 МПа). в цьому випадку взаємодія вапна і піску тече дуже повільно і, практично, не відбивається на міцності каміння. Але, якщо твердіння суміші вапна з кварцевим піском піддати тепловологістній обробці в автоклаві, де температура насиченої пари сягає 170С, а тиск – 0,8 МПа, то в цих умовах SiO₂ піску набуває активність. Між ним і вапном здійснюється хімічна взаємодія з утворенням гідросилікатів кальцію, які цементують зерна піску в міцний моноліт.

Для виробництва автоклавних виробів в якості кремнеземистого компоненту крім піска можуть бути використані шлаки, золи від пиловидного зпалювання палива, нефеліновий шлам і інше. Особливістю автоклавного виробництва силікатних виробів є можливість одержання продукції різної щільності і міцності при одних і тих же матеріалах і процесах підготовці.

Виробництво силікатних виробів звичайно складається з слідуючих операцій: готування вапняково-кремнеземої суміші, готування і гомонезації силікатно-бетонної суміші, формування виробів, твердіння виробів в автоклавах. Деякі технологічні операції в залежності від вихідної сировини і виду виготовлених виробів можуть змінюватись або доповнюватись іншими операціями. Наприклад, при виробництві силікатної цегли іноді відсутня операція помелу вапняково-кремнеземої суміші, але необхідна операція гасіння вапна в суміші з піском, яку виконують в спеціальних силосах або в гасильному барабані. При виготовленні чарункуватих силікатно-бетонних виробів процес готування суміші доповнюється створенням водогазової піни або суспензії з послідуючим змішуванням їх з вапняково-піщаною сумішшю.

Вибір способу формування виробів залежить від властивостей силікатно-бетонної суміші. При виготовленні силікатної цегли і дрібних блоків використовують жорсткі суміші з вологістю 8…10%. Такі суміші формують на спеціальних пресах під тиском 15...20 МПа. Для формування силікатно-бетонних виробів із суміші з великою пластичністю застосовують вібрацію або вібрацію з привантаженням. Дуже пластичні суміші при виготовленні піносилікатних і газосилікатних виробів укладають без примусового ущільнення або короткочасною вібрацією.

Головна стадія виробничого процеса – твердіння силікатно-бетонних виробів здійснюються в автоклавах, які є горизонтально розташовані стальні циліндри діаметром 2 м і більше, довжиною 20…30 м, з торців герметично зачиненими кришками. В нижній частині автоклава укладені рейки, по яким пересуваються завантажені вагонетки з виробами.

Силікатна цегла в основному має ту ж форму і розміри, що і керамічна (глиняна). Її виготовляють із суміші повітряного вапна (6...8%), кварцового піску (92…94%) і води (7...9%) шляхом пересування під великим тиском і послідуючого твердіння в автоклаві. Використовують силікатну цеглу там же де і керамічну за виключенням конструкцій, які зазнають систематичної дії води (фундаменти) або високих температур (печі, труби). Вода особливо з вмістом агресивних домішок (солі, кислоти), а також температури вище 500С руйнують її. Для одержання силікатної цегли треба менше виробничої площі, ніж на заводах керамічної цегли, витрачається в 2 рази менше теплоти, в 3 рази менше електроенергії, в 2,5 рази нижче трудомісткість виробництва. В результаті собівартість силікатної цегли на 25...35% нижчі, ніж керамічної. В даний час на багатьох заводах налагоджено випуск пустотілої силікатної цегли, що дозволяє знизити витрати сировини, вагу будівельного матеріалу при достатньо високій теплозахисній здібності стінових огорож.

Різновидом силікатної цегли є вапново-шлакова і вапново-зольна цегла, при виробництві яких замість піску та частково вапна застосовують шлаки і золу. При цьому перебування виробів в автоклавах скорочується, зменшуються витрати в’яжучого матеріалу на 35..40%, собівартість продукції знижується на 15…20%. недоліком цих цеглин є менша щільність і міцність і більш висока теплопровідність.

Силікатні бетони за своїми якостями дуже різноманітні. Вони можуть бути щільної або пористої будови.

Важкий силікатний бетон за багатьма показниками наближається до цементобетонів при меншій собівартості виготовлення. Заповнювачем тут є тонкопомелений пісок.

Легкі силікатні бетони на пористих заповнювачах виготовляють на тих же в’яжучих, що і важкі бетони, але заповнювачами для них слугують керамзит, аглопорит, перліт, шлакова пемза і ін. Їх застосовують при виготовленні армованих силікатобетонних виробів і конструкцій (блоків, панелей, плит) для теплової ізоляції стін, перекриття.

Чарункуваті силікатні бетони діляться на газосилікатні і піносилікатні.

піносилікатні – одержують шляхом змішування технічної піни з попередньо розмолотою вапняково-кремнеземою сумішшю з подальшою обробкою відфарбованих виробів в автоклаві. При замішуванні вапняково-кремнеземої суміші з газоутворювачем (алюмінієвою пудрою і ін.) одержують газосилікатні бетони.

Вироби з чарункуватих силікатних бетонів (панелі, блоки) мають дрібнопористу структуру, невелику теплопровідність, добру морозостійкість. Зовнішні стіни зі газосилікатних панелей на 25…30 % дешевше крупнопанельних залізобетонних і керамзитобетонних стін з утепленням. Сталева арматура, що застосовується в конструкціях з чарункового силікатного бетону, повинна мати спеціальну антикорозійну обмазку.