3738
.pdf
9
основных свойств составляющих и конечной продукции проводились по современным методикам. В экспериментальной части работы были использованы микроскоп поляризационный МИМ-11, измеритель теплопроводности ИТП-МГ4 «100» и прибор «Экспресспор» для определения структурных характеристик.
В третьей главе приведены результаты исследования условий получения композиционного материала на основе торфа и гипса.
Лабораторная часть работы предусматривала три этапа исследований: 1) отработка оптимальных технологических параметров производства торфогапсовых изделий; 2) исследование процессов образования структуры торфогипсового композита; 3) исследование влияния отхода химической переработки торфа на основные свойства конгломератов.
Задача проектирования и подбора состава торфогипсового композита заключалась в том, чтобы назначить оптимальные производственные расходы материалов на приготовление торфогипсовой смеси и после соответствующей укладки (табл.2), уплотнения (табл.3) и режима твердения получить наиболее экономичный композит с заданными свойствами.
Т а б л и ц а 2
Влияниеспособовперемешиваниянаструктурно-механические показатели торфогипсового композита
Анализ показал, что максимальное значение коэффициента конструктивного качества ' достигается при способе перемешивания — (торф+вода)+(гипс+вода).
10
Т а б л и ц а 3
Влияние методов формования на механические свойства торфогипсового композита
Экспериментальные данные подтвердили целесообразность применения метода виброформования с пригрузом для изготовления штучных изделий из легкобетонной смеси.
Микроскопическое исследование торфяного сырья заключалось в определении в поле зрения под микроскопом площади, занятой темным веществом (гумусом), по отношению к общей площади поля зрения, занятой частицами низинного торфа. Исследование проводилось по основным подтипам и видам низинного торфа, слагающим торфяные месторождения на территории Нижегородской области (рис.2). В работе подробно приведены свойства торфов Большеорловского, Чистоборского и Альцевского торфопредприятий, принятых в качестве сырьевых материалов для выполнения экспериментальной части данной работы.
В изучении закономерностей изменения структурно-механических свойств торфогипсового композита выделяются наиболее существенные факторы, одним из которых является соотношение компонентов.
Фрезерный торф в композите является основным структурообразующим компонентом. Поэтому был выполнен ряд исследований но выявлению зависимости прочности и плотности композита от содержания торфа.
11
Рис.2. Микрофотографии видов торфа низинного типа:
А - древесно-осоковый торф; Б - хвощевый торф; В - вахтовый торф; Г - сосновый торф; Д - осоковый торф; Е - осоково-сфагновый торф
12
Основными требованиями, предъявляемыми к проектируемому композиту являлись:
а) прочность при сжатии, необходимая для обеспечения эксплуатируемых свойств как теплоизоляционного материала или для обеспечения несущей способности как конструкционно-теплоизоляционного материала; б) минимальная плотность, соответствующая необходимому коэффи-
циенту теплопроводности; в) минимальная равновесная и начальная влажность.
Наиболее сложно правильно сочетать первые два требования. Установлено, что при плотности 500-900 кг/м3 изменению прочности композита на 0,5 МПа соответствует изменение его плотности на 50 кг/м3.
Физическую модель создаваемого композиционного материала можно представить как каркасный композит, в котором каркасообразующим элементом является торф, а связующим элементом - гипсовое вяжущее.
Предел прочности при сжатии торфогипсовых блоков в зависимости от плотности колеблется от 0,37 до 3,15 МПа (табл.4).
Т а б л и ц а 4
Влияние количественного содержания торфа на физико-механические свойства торфогипсового композита
Соотношение торфа к |
Средняя |
Влажность |
Пределы прочности, МПа |
|
гипсу (по массе в %), |
плотность, |
при распа- |
при сжатии |
при изгибе |
т/г |
кг/м3 |
лубке, % |
||
30/70 |
900 |
38 |
3,15 |
2,01 |
40/60 |
850 |
40 |
2,71 |
1,96 |
50/50 |
680 |
45 |
1,38 |
1,08 |
60/40 |
590 |
57 |
0,51 |
0,36 |
70/30 |
500 |
67 |
0,37 |
0,21 |
Анализ результатов показал, что зависимость прочности от плотности композиции, которая опосредованно характеризует соотношение компонентов, свидетельствует о наличии максимума прочности при последовательном увеличении плотности (уменьшении содержания торфа). Мини мальная плотность (максимальное содержание торфа) приводит к слабой
15
Применение ОХПТ в конгломертах на потландцементе обеспечивает стабильность свойств бетонов и строительных растворов. Добавка пластифицирует бетонную смесь, обеспечивая сокращение расхода воды и цемента при неизменной прочности, либо повышение прочности при неизменном расходе цемента. Одновременно улучшается структура бетона, в результате чего повышается его морозостойкость, водонепроницаемость и ряд других свойств.
Экспериментальные данные показали, что аналогичным образом на цементные структуры действует и сам препарат, получаемый при химической переработке торфа. Влияние биостимулирующего препарата и ОХПТ на удобоукладываемость бетонных смесей, на процесс твердения при тепловой обработке и прочность бетонов (марка бетона М200 на цементе марки 400 ГЩ-ДО) приведено в табл.5.
Т а б л и ц а 5
Влияние препарата и ОХПТ на удобоукладываемость и процесс твердения бетонных смесей
При применении ОХПТ в конгломератах на гипсовом вяжущем необходимо использование растворовдобавки низких концентраций, а именно
16
5-7%. Это связано с достаточно высоким показателем рН среды утилизированного продукта.
При назначении общего цикла твердения наилучшие результаты получены при низкотемпературной обработке торфогипсовых изделий по мягким режимам: температура сушки 60-80°С и относительная влажность воздуха 50-60% с предварительной выдержкой изделий в формах в течение 1 ч. При таком режиме композит через 4-6ч. приобретает прочность, не превышающую 90-95% от марочной, а влажность остается в пределах 17-20%. Для дальнейшего набора прочности и снижения влажности до регламентируемых величин требуется дополнительная выдержка изделий при нормальных условиях не менее 1ч. Нормальными условиями для твердения торфогипсового композита считается температура 20±2°С и относительная влажность окружающего воздуха до 60%.
В четвертой главе разработана технология выделения гуминового комплекса из низинного торфа для производства биостимулирующего препарата путем его химической переработки. Принципиальная технологичская схема производства биостимулирующего препарата показана на рис.4.
18
Сырье поступает в гидролизатор 1, где осуществляется приготовление воднощелочной суспензии торфа. Гидролиз производится при повышенной температуре под давлением. Масса становится более подвижной и поступает на окисление в реактор 3 периодического действия через промежуточную емкость 2. В реактор компрессором нагнетается воздух. Продукты окисления поступают в емкость 4, а из нее в центрифугу 5, где происходит отделение фильтрата от неокисленной части и промывки осадка водой. Осадок идет в отвал или рециркулируется со свежей порцией торфа. Фильтрат и промывные воды собираются в нейтрализаторе 6, где подкисляются серной кислотой, поступающей из мерника 7. Отделение высокомолекулярных (не растворимых в кислой среде) кислот и их промывка осуществляются в центрифуге периодического действия. Все, что растворилось в кислом растворе (фульвокислоты и т.д.) вместе с избытком оксиданта (H2SO4) выводится из процесса, а высокомолекулярные кислоты после центрифуги 5 модифицируются и поступают в накопитель 8.
В пятой главе осуществлена разработка технологического регламента и технических предложений на проектирование и строительство цеха по выпуску изделий из торфогипсовой композиции мощностью 30 тыс.м3. в год. Технологическая схема, по которой осуществляется производство композита, представлена на рис.5.
Фрезерный торф со склада 1 ленточным транспортером поступает на сепаратор крупных и древесных включений 2. Крупные и древесные включения, счес и мерзлота, не прошедшие сепаратор, попадают на конвейер отходов и удаляются из цеха. Прошедший сепаратор торф пропускается через датчик металлических включений, при прохождении под которым как магнитных, так и немагнитных материалов, подается сигнал на исполнительный механизм, удаляющий часть торфа вместе с металлическими включениями на конвейер отходов. После этого торф подается в бункер 3 и через весовой дозатор 4 поступает в растворомешалку 5, куда добавляется вода, необходимая для приготовления торфомассы заданной влажности.