Энергоэффективная скоростная технология получения высокотемпературных теплоизоляционных материалов (225,00 руб.)

Стр.3

Стр.325

Стр.326

Стр.327

Стр.328

УДК666.762.16-127-186 ББК 38.3 С59 СЕРИЯ ОСНОВАНА В 2008 ГОДУ Рецензенты: профессор, доктор технических наук В. Ф. Степанова, заведующая лабораторией коррозии и долговечности бетонных и железобетонных изделий ОАО «НИИЦ Строительство» НИИЖБ; профессор, доктор технических наук В. Ф. Коровяков, заместитель директора ГУП «НИИМосстрой» Монография рекомендована к публикации научно-техническим советом МГСУ С59 Соков, Виктор Николаевич. Энергоэффективная скоростная технология получения высокотемпературных теплоизоляционных материалов [Электронный ресурс] : ìонография / В. Н. Соков ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. строит. ун-т. — 2-е изд. (эл.). — Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 329 с.). — М. : Изд-во МÈÑÈ—ÌÃÑÓ, 2017. — (Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ). — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10". ISBN 978-5-7264-1552-9 Рассмотрена скоростная энергоэффективная технология по созданию высокотемпературной теплоизоляции, позволяющая получать менее материалоемкиеизделия повышенного качества с одновременной интенсификацией (в разы) производства, снижением топливно-энергетических расходов и ликвидацией некоторых технологических переделов. Представлены результаты исследований по созданию безобжиговой теплоизоляции методом активного синтеза новообразований в процессе их электрогидротеплосиловой обработки и эксплуатации в тепловых агрегатах. Раскрыты теоретические представления по созданию теплоизоляции с программированной структурой и закономерности планирования изделий с внутренним перераспределением свойств без изменения их размеров и массы. Изучена и использована возможность изменения физико-химических свойств поверхностного слоя глиняных частиц. Для научных и инженерно-технических работников, научно-исследовательских организаций, предприятий строительной индустрии и огнеупорной промышленности, а также для преподавателей вузов, докторантов, аспирантов, магистров и бакалавров. УДК 666.762.16-127-186 ББК 38.3 Деривативное электронное издание на основе печатного издания: Энергоэффективная скоростная технология получения высокотемпературных теплоизоляционных материалов : ìонография / В. Н. Соков ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. строит. ун-т. — М. : Изд-во ÌÈÑÈ—ÌÃÑÓ, 2015. — (Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ). — 328 с. — ISBN 978-5-7264-0869-9. В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации. ISBN 978-5-7264-1552-9 © Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 2015

Стр.3

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ________________________________________________________________ 3 Раздел 1. СОЗДАНИЕ БЕЗОБЖИГОВОЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ НАПРАВЛЕННЫМ СИНТЕЗОМ НОВООБРАЗОВАНИЙ В ПРОЦЕССЕ ЭЛЕКТРОГИДРОТЕРМОСИЛОВОЙ ОБРАБОТКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ В ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТАХ _____________________________ 6 Глава 1. Безобжиговые шамотные легковесы; предпосылки для их получения _______ 6 1.1. Анализ современного состояния производства и применения шамотных легковесов _______________________________________________ 6 1.2. Выбор способа производства безобжиговых высокотемпературных теплоизоляционных материалов _____________________________________ 18 1.3. Теоретические принципы создания безобжиговой высокотемпературной теплоизоляции ________________________________ 22 Глава 2. Методика проведения исследований и оценки характеристик изделий _____ 40 2.1. Общие положения системного анализа и математическое планирование эксперимента _________________________ 40 2.2. Обработка результатов эксперимента _________________________________ 46 2.3. Методика физико-механических испытаний ___________________________ 47 2.4. Методика физико-химических исследований ___________________________ 48 2.5. Методика исследования тепло- и массопереноса, теплофизических и термомеханических свойств изделий ________________ 49 Глава 3. Экспериментальные исследования ___________________________________ 54 3.1. Характеристика используемых материалов ____________________________ 54 3.2. Исследование процессов тепло- и массопереноса при электропрогреве самоуплотняющихся шамотно-полистирольных масс на жидкостекольном растворе ___________ 60 3.3. Регулирование влагопереноса самоуплотняющихся масс на ранних стадиях процесса ________________________________________ 73 3.4. Управление процессами самоуплотнения масс через рационально выбранные параметры перфорации стенок форм ______________________ 80 3.5. Исследование учета свойств дисперсионной среды и размеров частиц твердой фазы на процесс влагоудаления при электропрогреве самоуплотняющихся масс ________________________ 87 3.6. Изучение формовочных свойств шамотно-полистирольных масс __________ 90 3.7. Системный анализ технологии безобжиговых шамотных теплоизоляционных материалов _____________________________________ 93 3.8. Выбор оптимальных режимов электропрогрева шамотных самоуплотняющихся масс, затворенных жидкостекольным раствором ____ 103 3.9. Теоретические представления о физико-химических процессах, происходящих в самоуплотненных системах, затворенных раствором силиката натрия ________________________________________ 106 324

Стр.325

3.10. Изучение эксплуатационных свойств новых шамотных безобжиговых теплоизоляционных изделий __________________________ 114 3.10.1. Дифференциально-термический анализ ________________________ 115 3.10.2. Рентгеноструктурный анализ _________________________________ 115 3.10.3. Электронно-микроскопический анализ _________________________ 119 3.10.4. Пористость ________________________________________________ 128 3.10.5. Прочность на сжатие ________________________________________ 130 3.10.6. Усадка при сушке ___________________________________________ 134 3.10.7. Деформация под нагрузкой при высоких температурах ____________ 135 Раздел 2. ТЕХНОЛОГИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ С ТРЕХЗОННЫМ ЛИНЕЙНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ СВОЙСТВ ____ 137 Глава 4. Современные тенденции получения конструкционнотеплоизоляционных изделий переменной плотности __________________________ 137 4.1. Современное состояние конструкционно-теплоизоляционных материалов ___ 137 4.2. Теоретические и экспериментальные предпосылки создания технологии трехслойных теплоизоляционных материалов из самоуплотняющихся масс ___ 144 Глава 5. Теоретические представления о возможности создания разноплотных изделий ___________________________________________________ 150 5.1. Анализ известных способов создания разноплотных изделий в России и за рубежом ____________________________________________ 150 5.2. Используемые сырьевые материалы _________________________________ 153 Глава 6. Экспериментальные исследования __________________________________ 154 6.1. Теоретические предпосылки создания теплоизоляционных огнеупоров с внутренним перераспределением свойств ________________ 154 6.2. Поиск оптимальных составов теплоизоляционных материалов на примере высокоглиноземистого сырья ____________________________ 164 6.3. Выбор тактики форсированного электропрогрева самоуплотняющихся масс при получении изделий с программируемой структурой ____________________________________ 166 6.3.1 Фильтрационный массоперенос в гидротеплосиловом поле _________ 166 6.3.2. Математическое описание происходящих в гидротеплосиловом поле процессов самоуплотнения минерально-полистирольных формовочных масс ___________________________________________ 167 6.3.3. Изучение закономерностей формирования напряженного состояния в замкнутом перфорированном объеме при тепловой обработке самоуплотняющихся масс ________________ 170 6.3.4. Изучение закономерностей фильтрационного массопереноса _______ 172 6.3.5. Изучение изменения удельного электросопротивления в процессе фильтрации механичеки связанной влаги из самоуплотняющихся масс ___________________________________ 177 6.3.6. Изучение влияния физических характеристик формовочной массы на процесс самоуплотнения ______________________________ 182 325

Стр.326

6.3.7. Анализ путей потери тепла при электропрогреве самоуплотняющихся масс, находящихся в замкнутом перфорированном объеме __________ 183 6.3.8. Имитационное моделирование электропрогрева самоуплотняющихся масс _____________________________________ 185 6.4. Исследования по получению высокоглиноземистых теплоизоляционных материалов однородной структуры ________________ 186 6.5. Создание трехзонного огнеупорного теплоизоляционного материала с линейным изменением плотности ________________________ 197 6.6. Выбор режима обжига огнеупорных теплоизоляционных изделий с заданной структурой _____________________________________ 207 6.7. Изучение физико-механических свойств изделий с планированной структурой _______________________________________ 210 Раздел 3. СКОРОСТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕГКОВЕСНЫХ И УЛЬТРАЛЕГКОВЕСНЫХ ИЗДЕЛИЙ _____________________________________ 218 Глава 7. Возможность создания бесшамотных ультралегковесных материалов на основе высокодисперсного сырья в гидротеплосиловом поле ________________ 218 Глава 8. Обработка технологических параметров по изготовлению ультралегковесных бесшамотных материалов _________________ 221 8.1. Характеристика сырьевых материалов _______________________________ 221 8.2. Теоретические предпосылки и экспериментальные обоснования создания бесшамотных ультралегковесов по скоростной технологии _____________ 223 8.2.1. Выбор и характеристика гидрофобно-пластифицирующей добавки в соответствии с ее влиянием на способность изменения физикохимических свойств поверхностного слоя глинистых частиц _______ 227 8.2.2. Теоретические представления об ориентированном строении и «сетчатом» характере гидрофобных оболочек частиц глины ______ 229 8.2.3. Теоретические представления о влиянии гидрофобнопластифицирующих добавок на пластичность глинополистирольных композиций _____________________________ 232 8.2.4. Анализ уровня влияния различных аппаратов перемешивания компонентов смеси на гидрофобизацию глины ___________________ 236 8.2.5. Технологические особенности метода гидротеплосилового поля при получении бесшамотных ультрапористых материалов _____ 238 8.2.6. Теоретические представления об избирательной диффузии влаги через полупроницаемые оболочки, образованные гидрофобнопластифицирующей добавкой, на частицы глины _________________ 239 8.3. Определение оптимальных составов бесшамотных ультрапористых изделий __________________________________________ 242 8.4. Исследование процессов тепломассопереноса в гидротеплосиловом поле при электропрогреве самоуплотняющихся масс на гидрофобизированных глинистых композициях ___________________________________________ 244 8.4.1. Математическое моделирование фильтрационного массопереноса при самоуплотнении глинополистирольных масс __________________ 245 326

Стр.327

8.4.2. Анализ влияния термовлагопереноса при электроподогреве глинополистирольных композиций на растрескивание сырца в процессе сушки ____________________________________________ 256 8.5. Отработка параметров технологии бесшамотных ультрапористых изделий____ 261 8.6. Выбор режима обжига бесшамотных теплоизоляционных материалов ____ 270 8.7. Изучение микроструктуры и физико-технических свойств бесшамотных ультрапористых изделий ______________________________ 274 8.8. Теплоизоляционные легковесные изделия на основе отходов производства кварцевых огнеупоров ________________________________ 284 Раздел 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ БАЗОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ САМОУПЛОТНЯЮЩИХСЯ МАСС _______________________________________________________ 291 Глава 9. Производственная проверка результатов исследований по созданию безобжиговых шамотных теплоизоляционных изделий, полученных методом активного синтеза высокотемпературных новообразований _____________________________ 291 9.1. Производственная проверка исследований ____________________________ 291 9.2. Разработка технологической линии по производству безобжигового шамотного теплоизоляционного материала на жидкостекольном растворе ____ 294 9.3. Технико-экономическое обоснование предложенной технологии производства безобжигового шамотного теплоизоляционного материала __ 295 Глава 10. Заводские испытания теплоизоляционных изделий с улучшенными эксплуатационными характеристиками, полученными путем преобразования однородной пористой системы в неоднородную (на примере шамотных глин) ____ 298 10.1. Производственная проверка исследований ___________________________ 298 10.2. Разработка технологической линии по производству теплоизоляционных огнеупорных изделий заданной структуры _________ 301 10.3.Технико-экономическое обоснование технологии высокоглиноземистых теплоизоляционных материалов переменной плотности ___________________________________________ 305 Глава 11. Изготовление бесшамотных ультрапористых изделий, полученных путем интенсивного выжимания усадочной влаги из систем с искусственно измененными физико-химическими свойствами глинистых частиц, на заводской технологической линии _______________________________________ 307 11.1. Производственная проверка исследований ___________________________ 307 11.2. Разработка технологической линии по производству бесшамотных ультрапористых изделий __________________________________________ 310 11.3. Технико-экономическое обоснование предложенной технологии изготовления бесшамотных ультрапористых изделий __________________ 311 Библиографический список _______________________________________________ 312 327

Стр.328