Технология получения теплоизоляционных бетонов на природных заполнителях

39,2 (400)

500

--

5,9 (60)

--

49,0 (500)

550

--

6,1 (62)

--

53,9 (550)

600

--

6,4 (65)

--

58,8 (600)

ПЦ-Д20-Б

400

3,9 (40)

5,4 (55)

24,5 (250)

39,2 (400)

500

4,4 (45)

5,9 (60)

27,5 (280)

49,0 (500)

ШПЦ-Б

400

3,4 (35)

5,4 (55)

21,5 (220)

39,2 (400)

Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 10 ч от начала затворения.

Допускается введение в цемент при его помоле специальных пла-стифицирующих или гидрофобизирующих поверхностноактивных доба-вок в количестве не более 0,3 % массы цемента в пересчете на сухое вещест-во добавки.

2.2.6 Пластификатор

Пластификаторы для огнеупорных бетонов Castament:

Castament FS 10 - диспергатор на основе полиэтиленгликоля. Castament FW 10 - диспергатор на основе полиэтиленгликоля, но в отличие от Castament FS 10 обладает дополнительными свойствами ускорителя схватывания и гидратации глиноземистого цемента. Дозировка от 0.05 до 0.5 % от всей массы бетонной смеси. Диспергирующие добавки Castament FW 10 и Castament FS 10 могут смешиваться в любом соотношении для оптимизации удобоукладываемости и времени схватывания огнеупорных бетонных смесей.

Пластификаторы немецкой фирмы «SKW»: Melment F 10, Melment F 15 G, Melflux 1641 F, Melflux PP 100 F. Принцип действия основывается на рассеянии статических зарядов и пространственной стабилизации частиц вяжущего вещества, что приводит к их высокоэффективному диспергированию. Подвижность и перерабатываемость пластифицированного раствора значительно увеличивается, а водопотребность смеси существенно снижается. Преимущества: увеличение конечной прочности, плотности и однородности затвердевшего камня, уменьшение усадки.

Таблица 2.2.6 Технические характеристики

Тип	Melment F 10	Melflux PP 100 F	Melflux 1641 F	Melment F 15 G
Химическая основа	Меламин-формальдегид	полиэтиленгликоль	поликарбоксилат	Меламин-формальдегид
Метод получения	Распылительная сушка из раствора, полученного в результате поликонденсации
Форма	порошок	порошок	порошок	порошок
Цвет	белый	желтоватый	желтоватый	белый
Насыпная плотность, г/дм3	450-750	300-500	400-600	550-850
pH 20 % раствора при 20 єС	9-11,4	6,5-8,5	6,5-8,5	7-10
Рекомендуемая дозировка (мас.% на вес вяжущего)	0,2-1,5	0,05-0,5	0,05-1,5	0,2-2,0
Рекомендуемое вяжущее	Все виды цемента, гипс	Глиноземистый цемент	Портланд-цемент	гипс

2.2.7 Вата муллитокремнезёмистая рубленная

Таблица 2.2.7 Рулонный материал - МКРР-130

Массовая доля, % Аl2O3 (Al2O3 + SiO2), не менее Сr2O3	51 97 -
Плотность кажущаяся, кг/м3	130
Температура спекания, єС	1150
Потери массы при прокаливании, %	0,6
Теплопроводность, Вт/(м•К)	-
Размер рулона, мм Длина Ширина Толщина	(5000 - 15000) ± 100 (600 - 1400) ± 20 20 ± 5

2.2.8 Асбестовая крошка

Асбест состоит из смеси волокон различной длины и агрегатов.

В зависимости от длины волокна асбест подразделяют на восемь групп: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7.

Асбест групп 0 - 6 делится на марки в зависимости от фракционного состава, определяемого методом сухого рассева на контрольном аппарате из четырех сит:

первое сито с размером стороны ячейки в свету 12,7 мм,

второе - 4,8 мм;

третье - 1,35 мм;

четвертое - 0,4 мм.

Асбест 7-й группы делится на марки в зависимости от насыпной плотности.

В асбесте групп 0 - 2 не должно быть частиц сопутствующих пород размером более 0,4 мм, в асбесте групп 3 - 7-размером более 4,8 мм.

В асбесте не должно быть посторонних предметов.

Массовая доля влаги в асбесте не должна превышать 3 %.

Асбест 7-й группы по насыпной плотности - таблица 2.2.8.

Таблица 2.2.8

Марка	Насыпная плотность, г/дм3, не более
А-7-300	300
А-7-370	370
А-7-450	450
А-7-520	520

2.3 Приготовление образцов

Бетонные смеси согласно таблицам 2.3.1, 2.3.2 готовили путём ручного сухого смешения отвешенных исходных компонентов. Точность взвешивания компонентов - до 0.1г.

Образцы из выбранных составов бетонных смесей готовили путём смешения сухой смеси с водой в заранее определённой пропорции и виброформованием в металлические разборные формы диаметром и высотой 50 мм.

После формования образцы в течение 24 ч. выдерживали в формах, а затем в течение 7 суток - на воздухе. Затем образцы термообрабатывали при 110, 1000 и 1200 ⁰С в муфельных печах с выдержкой при конечной температуре 2 часа. На термообработанных образцах определяли линейную усадку, кажущуюся плотность и предел прочности при сжатии.

Таблица 2.3.1 Составы исследуемых масс на основе перлита

компоненты	Содержание масс. %
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
Шамот фр. 1-0	75	65	55	45	60	50	40	30	45	35	25	15	77,5	67,5	57,5	47,5	75	65	55	45	70	60	50	40
Перлит	10	20	30	40	10	20	30	40	10	20	30	40	10	20	30	40	10	20	30	40	10	20	30	40
ВГЦ	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	7,5	7,5	7,5	7,5	10	10	10	10	15	15	15	15
ПЦ	10	10	10	10	25	25	25	25	40	40	40	40	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Асбест крошка	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Вата рубленная	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
Пластификатор	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5

Таблица 2.3.2 Составы исследуемых масс на основе вермикулита

Компоненты	Содержание масс. %
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Шамот, фр. 1-0	75	65	55	45	60	50	40	30	45	35	25	15
Вермикулит	10	20	30	40	10	20	30	40	10	20	30	40
ПЦ	10	10	10	10	25	25	25	25	40	40	40	40
Вата рубленная	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
пластификатор	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5

3. Обсуждение результатов

Результаты определения свойств исследованных составов представлены в табл. 3.1 и 3.2.

Из данных таблиц 3.1 и 3.2 мы видим:

1. Увеличение количества лёгкого заполнителя, независимо от его состава (перлит или вермикулит), ведёт к закономерному уменьшению кажущейся плотности и механической прочности образцов (пример - рис. 1 - 2). Причём добавка вермикулита в большей степени понижает прочность образцов, нежели аналогичная по массе добавка перлита.

Рис. 1. Зависимость кажущейся плотности образцов с 10 мас. % портландцемента от содержания перлита ( ) и вермикулита ( ) в смеси.

Рис. 2. Зависимость прочности при сжатии образцов с 10 мас. % портландцемента от содержания перлита ( ) и вермикулита ( ) в смеси.

2. Увеличение содержания вяжущего в бетонной смеси ведёт к закономерному росту прочности (при одинаковом содержании плотного и лёгкого заполнителей) (пример - рис.3).

Рис. 3. Зависимость прочности при сжатии образцов на основе перлита ( ) и вермикулита ( ) от содержания портландцемента в смеси.

3. С ростом температуры термообработки плотность и прочность образцов на цементной связке закономерно уменьшается (пример - рис. 4), что связано с разупрочнением цементной связки в процессе дегидротации цементного камня.

Рис. 4. Зависимость кажущейся плотности ( ) и прочности при сжатии () образцов основе перлита от температуры термообработки образцов.

Таблица 3.1 Результаты исследования составов на основе перлита

№ п/п	20 єС	110 єС	1000 єС	1200 єС
	скаж	усж	скаж	усж	l	скаж	усж	l	скаж	усж
1	1,2	2,2	1,1	1,7	0,1	1,2	1,5	0,0	1,0	1,7
2	1,0	2,0	1,0	1,7	0,2	0,9	1,5	0,1	1,0	1,7
3	0,9	1,9	0,8	1,5	0,6	0,8	1,5	2,2	1,0	1,0
4	0,8	1,4	0,7	1,5	1,0	0,7	1,2	-*	-	-
5	1,4	6,7	1,4	8,0	0,1	1,3	3,0	0,2	1,2	3,1
6	1,1	6,0	1,1	4,2	0,3	1,1	3,0	0,7	1,1	3,0
7	0,8	3,1	0,8	2,5	1,2	0,8	2,8	-	-	-
8	0,7	2,4	0,6	2,4	1,8	0,7	2,7	-	-	-
9	1,3	11,0	1,2	7,5	0,6	1,2	4,1	1,1	0,9	2,7
10	0,9	5,7	0,9	4,6	0,6	0,8	3,5	-	-	-
11	0,8	4,6	0,8	4,0	0,9	0,7	3,1	-	-	-
12	0,7	3,7	0,7	3,3	1,0	0,6	2,6	-	-	-
13	1,2	2,3	1,3	2,1	0,2	1,2	1,5	0,4	1,3	1,2
14	0,9	1,6	0,9	1,7	0,4	0,9	1,5	1,3	1,0	1,0
15	0,8	1,2	0,8	1,0	1,9	0,8	1,6	-	-	-
16	0,6	0,9	0,6	0,7	3,7	0,7	2,3	-	-	-
17	1,2	2,6	1,2	1,7	0,5	1,2	1,7	0,5	1,2	1,5
18	0,9	1,6	0,9	1,5	0,7	0,9	1,5	1,5	0,8	1,3
19	0,9	1,5	0,7	1,4	0,8	0,8	1,7	-	-
20	0,7	1,2	0,6	1,1	1,9	0,6	1,6	-	-	-
21	1,1	3,0	1,1	2,4	0,3	1,0	1,7	0,5	1,0	1,3
22	0,8	1,7	0,8	1,7	1,1	0,8	1,6	-	-	-
23	0,6	1,4	0,6	1,0	1,6	0,6	1,6	-	-	-
24	0,6	1,2	0,5	0,9	2,0	0,6	1,3	-	-	-

* образцы расплавились

Таблица 3.2 Результаты исследования составов на основе вермикулита

№ п/п	20 єС	110 єС	1000 єС	1200 єС
	с каж	у сж	с каж	у сж	l	с каж	у сж	l	с каж	у сж
1	1,3	2,4	1,2	2,2	0,4	1,1	1,7	0,4	1,1	1,5
2	1,2	2,4	0,9	1,6	0,7	0,9	0,8	0,5	1,0	1,5
3	1,0	0,9	0,7	1,2	0,8	0,7	0,7	1,8	0,7	1,5
4	0,6	0,7	0,6	0,8	1,0	0,5	0,2	4,2	0,7	0,5
5	1,3	4,4	1,1	2,5	0,4	1,2	1,7	0,1	1,2	1,5
6	0,9	1,9	0,8	2,0	0,6	0,8	1,2	2,0	0,9	1,1
7	0,7	1,7	0,7	1,7	0,7	0,7	0,7	2,8	0,8	1,1
8	0,6	1,4	0,5	1,3	0,8	0,5	0,3	3,0	0,6	0,8
9	1,1	4,3	1,0	5,0	0,6	1,0	1,7	3,5	0,9	1,2
10	0,9	3,9	0,8	3,7	0,8	0,8	1,5	3,6	0,7	0,9
11	0,8	2,5	0,7	2,4	0,9	0,6	1,0	-*	-	-
12	0,7	1,8	0,6	2,0	1,1	0,5	0,4	-	-	-

* образцы расплавились

4. Одновременное увеличение количества связующего вещества (как портландцемента так и ВГЦ) и лёгкого заполнителя (как перлита, так и вермикулита) в системе ведёт к снижению температуры применения материала (см. таблицы 1 и 2). Системы на основе перлита, в общем, показывают меньшую температуру службы (большую линейную усадку), чем составы на основе вермикулита.

5. Использование более дорогого высокоглинозёмистого цемента вместо портландцемента не приводит к ожидаемому эффекту повышения температуры службы бетона (рис. 5) и использование его в качестве вяжущего для дешёвых теплоизоляционных бетонов технологически и экономически нецелесообразно.

Рис. 4. Зависимость кажущейся плотности ( ) и прочности при сжатии () образцов основе перлита от температуры термообработки образцов..

4. Экономическая часть

Данная исследовательская работа направлена на решение проблемы снижения энергоемкости производства.

Актуальность проблемы, на решение которой направлена НИР, состоит в том, что теплоизоляционные материалы применяют в различных отраслях промышленности, так как производство и применение таких материалов снижает материалоёмкость, экономит топливо и способствует интенсификации тепловых процессов.

Целью работы является разработка новых высокоэффективных теплоизоляционных материалов на природных заполнителях.

Одним из путей решения может стать разработка нового поколения теплоизоляционных материалов - изделий и бетонных смесей - на основе природных теплоизоляционных материалов. Это обусловлено большим выходом годного, т.е. выпуском продукции, близким к 100 %-ному выходу без брака), и благоприятным условиям для автоматизации и непрерывности рабочих процессов. Таковы очевидные преимущества использования таких теплоизоляционных материалов.

В работе исследовали возможность получения теплоизоляционных бетонов с температурой службы до 1200-1300 єС для тепловых агрегатов черной и цветной металлургии и энергетики. В качестве пористого заполнителя использовали вспученные природные перлит и вермикулит, выпускаемые отечественной промышленностью в большом количестве.

Данная исследовательская работа относится к числу поисковых, так как направлена на анализ и развитие исследований для установления возможности и необходимости их практического применения.

Результатом работы является рекомендации по созданию новых составов теплоизоляционных бетонов.

Рассчитать экономический эффект по НИР на данном этапе предоставляется возможным только для сырья:

Д сырья = С₁ - С₂ = 178000 - 148400 = 29600 руб./т.

С₁,С₂ - стоимость сырья, затраченного для производства корундовых легковесных материалов и для легковесов на природных заполнителях соответственно.

Таким образом, себестоимость новых легковесов ниже, чем старых на 16,7 %

Расчет затрат на НИР

Стоимость израсходованных в процессе исследования основных и вспомогательных материалов, реактивов рассчитывается исходя из их фактического расхода и цен. Расчет представлен в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Стоимость материалов

№ п/п	Наименование материала	Единица измерения	Цена, руб./ед.	Количество, ед.	Сумма, руб.
1	Шамот	кг	1,10	19,500	21,45
2	Перлит	м3	12,00	5,800	69,60
3	Вермикулит	кг	5,30	3,000	15,90
4	ВГЦ	кг	50,00	1,400	28,00
5	ПЦ	кг	22,00	6,290	138,38
6	Асбест крошка	кг	13,00	0,630	8,19
7	Вата рубленная	кг	25,00	1,300	32,50
8	Пластификатор	кг	20,00	0,193	3,86
	Всего				317,88

Затраты на электроэнергию

Затраты на электроэнергию определяют исходя из мощности оборудования, времени его работы и цены 1 кВт•ч, то есть:

С=Р•ф?К (4.1)

где Р - мощность установки, кВт;

ф - время работы установки, ч;

К - стоимость 1 кВт•ч, руб/кВт•ч.

Расчёт представлен в табл. 4.2.

Таблиц 4.2. Стоимость электроэнергии

№ п/п	Наименование оборудования	Мощность номинальная, кВт	Время, час	Израсходованная мощность, кВт	Сумма, руб
1	Печь	4,0	36	144,00	192,96
2	Пресс ПСУ-10	1,5	1	1,50	2,01
3	Весы АДВ-200М	0,02	6	0,12	0,16
4	Сушильный шкаф	2,0	12	24,00	32,16
	Всего	7,52	55	169,62	227,29

Для УГТУ - УПИ 1 кВт•ч=1,34 руб.

Заработная плата

Зарплата руководителя в месяц составляет 2400 руб., норма рабочего времени в месяц 155 часов. На одного дипломника отводится по 20 часов за период дипломирования (для консультанта 1 - 2 часа). Тогда зарплата руководителя составит:

(2400•20)/153=313,73 руб.

Отчисления на социальные нужды рассчитываются в размере 35,6% от суммы заработной платы руководителя и консультантов и составляют 178,01 руб.

Прочие расходы определяются в размере 25% от суммы зарплаты. К ним относятся общеинститутские расходы на отопление, освещение, воду, амортизацию и ремонт зданий, оборудование, канцелярские и прочие расходы, затраты на содержание учебно-вспомогательного и административно-управленческого персонала и составляют 125,01 руб.

Результаты расчетов представлены в табл. 4.3.

Таблица 4.3 Заработная плата

№ п/п	Должность	Зарплата в месяц, руб.	Зарплата в час, руб.	Отработанное время, час.	Сумма, руб.
1	Руководитель	2400	15,69	20	313,80
	Консультанты:
2	Экономика	4500	29,41	2	58,82
3	БЖД	3000	19,60	1	19,60
4	Экология	5500	35,94	1	35,94
5	Автоматика	5500	35,94	2	71,88
	Всего				500,04

Итоговая смета затрат на НИР представлена в виде табл. 4.4.

Таблица 4.4 Смета затрат на НИР

№ п/п	Затраты	Сумма, руб.	Структура, %
1	Стоимость материалов	317,88	23,58
2	Электроэнергия	227,29	16,86
3	Заработная плата	500,04	37,08
4	Отчисления на социальные нужды	178,01	13,21
5	Прочие расходы	125,01	9,27
	ВСЕГО	1348,23	100

Вывод

Данная итоговая смета является обобщающим документом этой научной исследовательской работы, где на основе расчетов, выполненных в предыдущих таблицах, определяются все затраты на производство и реализацию данных исследований. На проведение данной НИР было затрачено 1348,23 руб. Полученные результаты могут быть использованы при дальнейшем изучении составов теплоизоляционных бетонов.

Размещено на Allbest.ru