Искусственные заполнители на основе глинистого сырья для легких и тяжелых бетонов

Искусственные заполнители - сыпучие материалы, полученные термической обработкой силикатного сырья. Они подразделяются:

• ? на пористые (керамзит, аглопорит, вспученный перлит и др.);
• ? плотные (керамдор, литой шлаковый щебень).

Искусственные пористые заполнители для легких бетонов и теплоизоляционных засыпок

Среди пористых заполнителей наибольшее распространение получил керамзит искусственный пористый материал, полученный из глины или глинистых сланцев, способных вспучиваться при температуре обжига 1100...1200 °С. Принципиальная технологическая схема производства керамзита пластическим способом показана на рис. 6.10.

Глины, из которых получают керамзит, содержат 16...25 % оксидов алюминия, 6... 12 % оксидов железа, 2...3 % щелочных оксидов и до 3 % органических примесей.

Рис. 6.10. Технологическая схема производства керамзита пластическим способом:

• 1 — ящичный питатель глины; 2 — камневыделительные вальцы; 3 — двухвальный смеситель; 4 — шнековый пресс с перфорированным цилиндром; 5 — сушильный барабан; 6 — элеватор; 7 — бункер сухих гранул; 8 — тарельчатый гранулятор; 9 — вращающаяся печь 2,5 X 40 м; 10 — пластинчатый транспортер; 11 — элеватор; 12 — бункеры учета готовой продукции; 13 — ленточный транспортер;
• 14 — гравиесортировка; 15 — силос для готовой продукции

В результате обжига шихты во вращающейся печи получают керамзитовый гравий следующих фракций: 5...10, 10...20,

20...40 мм. Керамзитовый песок (размер зерна менее 5 мм) получают обжигом мелких фракций или дроблением и рассевом керамзитового гравия. Его зерна имеют округлую или эллипсовидную форму, оплавленную поверхность и пористую ячеистую структуру. Это легкий, прочный и морозоустойчивый материал с хорошими теплоизоляционными свойствами.

Ведущим показателем качества керамзита является его малая насыпная плотность: от 250 до 600 кг/м³. Предел прочности при сжатии находится в интервале от 0,6 до 3 МПа.

Используется керамзитовый гравий для получения легких цементных бетонов, а также в качестве тепло- и звукоизоляционных засыпок в конструкциях зданий.

Аглопорит — искусственный пористый материал, получаемый спеканием топливосодержащего сырья (шихты) в результате его послойного обжига в агломерационных машинах при температуре 1050...1300 °С. Спекание происходит при горении топлива в слое сырья с интенсивным просасыванием воздуха через него.

В качестве сырья используют глину, суглинок, супесь и другие материалы, в которые вводятся для вспучивания горючие добавки — древесные опилки, дробленый до 5 мм каменный уголь (до 8... 15 %), нефть. Если сырье сухое, то добавляется вода.

Шихта слоем 200...300 мм загружается на конвейерную колосниковую решетку агломерационной машины. К верхнему слою подводят горелку (горн), одновременно обеспечивая просос воздуха через слой шихты. При этом шихта подсушивается. Когда она подогревается до температуры воспламенения топлива, начинается его горение и температура в слое достигает 1400... 1600 °С. При этом происходит контактное спекание между зернами, а горение переходит в нижележащий слой. В результате образуется аглопоритовый корж, который дробится на щебень, а при необходимости сортируется с рассевом на фракции (рис. 6.11).

Основное количество пор аглопорита — это крупные сообщающиеся поры (пути просасывания воздуха) диаметром 0,5...2 мм.

Аглопоритовые щебень и песок применяют в качестве заполнителей легких бетонов. Прочность аглопоритобетона несколько выше, чем керамзитобетона, при одинаковой средней плотности. Поэтому аглопорит целесообразно применять для облегченных конструктивных бетонов.

Аглопоритобетон с пределом прочности 20...30 МПа (иногда до 50 МПа), идет на изготовление предварительно напряженных железобетонных конструкций перекрытий больших пролетов, ферм, мостовых пролетных строений. Замена в этих конструкциях тяжелого бетона легким аглопоритобетоном значительно повышает их эффективность.

Рис. 6.11. Технологическая схема производства аглопорита из глинистых пород:

1 — ящичный подаватель с дробильным устройством; 2 — ленточный транспортер; 3 — бункер; 4 — питатель; 5 — элеватор; 6 — камневыделительные вальцы; 7 — смеситель одновальный с уплотняющей головкой; 8 — бункер топлива; 9 — гранулятор барабанный; 10 — питатель агломерационной решетки; 11 — горн; 12 — ленточная агломерационная машина; 13 — коробка верхнего отсоса; 14 — агрегат для помола песка; 15 — вибрационная выбивная решетка; 16 — вентиляторы; 17 — дробилка роторная первичного дробления; 18 — грохот барабанный; 19 — дробилка валко-зубчатая; 20 — дробилка молотковая; 21 — склад аглопорита

Искусственные плотные заполнители для дорожных асфальтобетонов и тяжелых цементобетонов

Типовым представителем плотных заполнителей для дорожных бетонов является клинкерный щебень (керамдор). Его получают обжигом до полного спекания во вращающихся печах изготовленных пластическим способом гранул из глинистых масс или путем дробления штучного клинкера до крупности зерен менее 70 мм.

Для производства керамического щебня используют легкоплавкие глины и суглинки (с отощающими добавками) с числом пластичности не менее 7, содержанием свободного кремнезема не менее 20 %, не вспучивающиеся при обжиге, обладающие интервалом спекания не менее 60 °С. Зерна клинкерного щебня имеют плотное сложение, слабошероховатую поверхность и острые ребра. Средняя плотность зерен щебня должна быть не менее 2000 кг/м³, водопоглощение — не более 5 %, прочность на сжатие при сдавливании в цилиндре

100...120 МПа, морозостойкость — более F100.

Клинкерный щебень применяют в качестве крупного и мелкого заполнителя в дорожных асфальто- и цементобетонах.