Пористые керамические заполнители.

Основными видами искусственных пористых керамических заполнителей для легких бетонов являются керамзит и аглопорит.

Керамзит - легкий пористый материал ячеистого строения в виде гравия, реже в виде щебня, получаемый при обжиге глинистых легкоплавких пород, способных вспучиваться при быстром нагревании до 1050-1300⁰С. Вспучивающими агентами являются газы, которые выделяются при разложении различных веществ, содержащихся в исходном сырье. Вспучиваемость глинистого сырья можно повысить добавлением в сырьевую шихту тонкомолотого угля, опилок, рыхлой железной руды, пиритовых огарков и др.

Процесс изготовления керамзита состоит из следующих основных операций: добычи глинистого сырья, его складирования и доставки к месту производства; переработки сырья и приготовления исходного полуфабриката в виде гранул, обжига гранул; охлаждения керамзита; сортировки и (при необходимости) дробления заполнителя; складирования и выдачи готового продукта. В качестве формующих машин для изготовления гранул используют дырчатые вальцы и барабанные грануляторы, а также ленточные прессы, у которых выходное отверстие мундштука перекрыто перфорированной перегородкой и имеется специальное устройство для резки выходящих жгутов. Подсушивают сырец в сушильном барабане. Обжигают керамзит в большинстве случаев во вращающихся печах длиной 12-40 и диаметром 1,2-2,5 м. Длительность обжига керамзита во вращающейся печи 25-45 мин.

Качество керамзитового гравия характеризуется размером его зерен, плотностью и прочностью. В зависимости от размера зерен керамзитовый гравий делят наследующие фракции: 5-10, 10-20 и 20-40 мм. Зерна менее 5 мм относят к керамзитовому песку. В зависимости от насыпной плотности гравий делят на марки 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700 и 800. Предел прочности при сжатии керамзитового гравия в зависимости от его марки 0,3 - 5,5 МПа. Водопоглощение керамзитового гравия 15 - 25%, морозостойкость должна быть не менее 15 циклов.

Керамзит применяют также в качестве теплоизоляционного материала (в виде засыпок).

Аглопорит представляет собой пористый кусковой материал, получаемый спеканием (агломерацией) гранул из смеси глинистого сырья с углем. Спекание гранул происходит за счет сгорания угля, содержащегося в сырьевой шихте. Одновременно с выгоранием угля вся масса частично вспучивается. При изготовлении аглопорита влажное глинистое сырье смешивают с молотым углем, гранулируют и подают в агломерационную установку. Продолжительность агломерации 25 - 45 мин. Пористую легкую глыбу аглопорита после охлаждения дробят на щебень с последующей сортировкой на фракции.

Насыпная плотность аглопоритового щебня 300 - 1000 кг/м³, прочность 0,3 - 3 МПа. Содержание в аглопорите несгоревшего угля обычно не превышает 3%, что вполне допустимо для применения его в качестве заполнителя для легких бетонов.

Огнеупорные материалы характеризуются способностью при эксплуатации в промышленных тепловых установках длительное время выдерживать различные механические и химические воздействия при температуре выше 1500⁰С. По степени огнеупорности эти материалы разделяют на : огнеупорные (1580-1770⁰С), высокоогнеупорные (1770-2000⁰С), высшей огнеупорности (выше 2000⁰С). Огнеупорные материалы изготовляют в виде кирпича, блоков, плит и различных фасонных элементов путем прессования, сушки и обжига.

В зависимости от химико-минералогического состава огнеупорные материалы разделяют на : кремнеземистые, алюмосиликатные, магнезитовые, хромистые и углеродистые. Наиболее распространены в строительстве кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупоры.

Кремнеземистые (динасовые) огнеупоры изготовляют из кварцитов или кварцевого песка с добавкой глины. Огнеупорность динасовых материалов 1710 – 1750⁰С, предел прочности при сжатии 15 - 35МПа. Динасовые огнеупоры широко применяют для кладки и футеровки наиболее ответственных частей различных промышленных печей (мартеновских, коксовых, электроплавильных, стекловаренных и др.), которые подвергаются одновременному воздействию высоких температур и значительных нагрузок.

Алюмосиликатные огнеупоры получают из огнеупорных глин и каолинов, отощенных шамотом или различными кварцевыми добавками. В зависимости от содержания SiO2 и Al2O3 в обожженном продукте алюмосиликатные огнеупоры разделяют на : полукислые, шамотные и высокоглиноземистые.

Сырьем для полукислых огнеупоров служат в основном естественные отощенные глины. Огнеупорность их 1610 – 1710⁰С, предел прочности при сжатии не менее 10 МПа. Полукислыми огнеупорами футеруют вагранки, коксовые печи, стеклоразливочные ковши и пр.

Для изготовления шамотных огнеупоров используют смесь огнеупорной глины и шамота. Огнеупорность их 1710 – 1730⁰С, предел прочности при сжатии 10 - 12МПа. Шамотные огнеупоры, кроме того, щелочестойки. Используются они для кладки доменных печей, стен и пода керамических печей, футеровки топок паровых котлов и т.д.

Высокоглиноземистые огнеупоры изготовляют из сырья (боксита, корунда и др.) с содержанием Al₂О₃ более 45%. Огнеупорность их обычно 1770 – 2000⁰С. Применяют высокоглиноземистые огнеупоры в стекольной промышленности для кладки печей.