Как сделать инновационный материал для строительства быстровозводимой дачи?

[Shizuma Eiku]

В 13.04.2024 в 22:47, user2022 сказал:

Производство силикатного кирпича заключается в следующем

Подготовка сырьевых материалов и силикатной массы.

Непосредственно прессование кирпича-сырца на прессах.

Автоклавная термовлажностная обработка кирпича.

Подготовка сырьевых материалов

Доставка песка, удовлетворяющего ОСТ 21-1-90, на склад песка, распределение по бункерам-накопителям.

Доставка породы карбонатной по ОСТ 21-27-76 для производства строительной извести, ее дробление на требуемые фракции для обжига, непосредственно обжиг в шахтных или вращающихся печах, складирование обожженной комовой извести-кипелки в специальных силосах-накопителях.

Раздельное объемно-весовое дозирование песка и комовой извести с последующим совместным помолом во вращающихся мельницах для получения известково-песчаного вяжущего требуемой активности и дисперсности.

После перемешивания в лопастных мешалках периодического действия силикатная масса определенной влажности, активности и температуры выдерживается в циклических реакторах (силосах), где происходит процесс гашения свободной извести. Время гашения от 1 до 4 часов в зависимости от скорости гашения извести.

Гашеная силикатная масса после дополнительного перемешивания в стержневом смесителе и до увлажнения (если потребуется) подается на прессование кирпича-сырца с усилием прессования 200-300 кг/см2. Сырец специальным манипулятором снимается со стола пресса и пакетируется на вагонетки, которые собираются в автоклаве для термовлажностной обработки. По специально заданному режиму ТВО через 10-12 часов вагонетки с кирпичом с приобретенными прочностными характеристиками выталкиваются на склад готовой продукции.

 

Сначала натуральный плотный карбонат кальция греют для разложения на более сыпучий оксид кальция. Потом мешают оксид кальция с разной дешевой набивкой (оксидом кремния или вообще мелким твердым мусором из разных веществ). Потом все это мочут водой для перехода оксида кальция в гидроксид. А потом смесь мелкого гидроксида с заполняющим мусором давят в стандартные камни и через 10 часов варки при повышеной температуре и давлении уже отгружают покупателю. Там уже постепенно под действием угольной кислоты из атмосферы оксид кальция добавляет прочности камню обратно переходя в карбонат.

В этом описании не соблюдена логическая очередность действий, а потому неясно в чем суть процесса производства силикатного кирпича. Суть в том, что известь смешивается с песком и нагревается при умеренной температуре до образования силиката кальция, который и дает характерный кирпич, причем он делается не из какого не мусора и не из глины, а из чистого песка и свежегашеной извести. Сам процесс также не является запеканием, он происходит в присутствии воды под небольшим давлением, аналогично тому, как получают жидкое стекло из песка и гидроксида натрия.

[ruso16]

Мой первый дом был из пенопласта. Сделал каркас из труб, поставил, крышу, заполнил пенопластом и прицепил решетку для полов. Вставил окна и двери, сделал электропроводку и воду, и позвал штукатуров. Сначала обгадили цементом, потом цементным раствором, потом 4 см раствора с горстью гипса на ведро. Сверху нормальная штукатурка. Прочно, тепло. 

[user2022]

В 13.04.2024 в 23:01, Shizuma Eiku сказал:

известь смешивается с песком и нагревается при умеренной температуре до образования силиката кальция, который и дает характерный кирпич,

Согласно вики на изготовление честного силиката кальция нужно сплавлять карбонат кальция с оксидом кремния при 950..1300ц. А тута только проварка-пропарка горячей водой при около 170..180ц.

 

В вики про химию пропареного кальциево-силикатного камня указана такая теория - 

Силика́тный кирпи́ч, или бе́лый кирпи́ч — кирпич, изготавливающийся из известково-песчаной смеси, которая обрабатывается водяным паром в автоклавах при давлении 0,8 МПа и температуре 175-200 °C в течение 8—14 часов. В этих условиях оксид кремния (основной компонент песка) частично растворяется в воде и реагирует с известью (гидроксидом кальция), образуя гидраты силикатов кальция, которые связывают песчинки в прочную монолитную массу. После остывания прочность силикатного кирпича продолжает увеличиваться, так как непрореагировавшая известь вступает в реакцию с углекислым газом воздуха, образуя прочный карбонат кальция[1].

 

Растворение оксида кремния в просто (нейтральной по кислотно-щелочному балансу) горячей воде даже 200ц за смешные часы выглядит излишне оптимистичным. Но вот насыщеный раствор гидроксида кальция скорее как-то уже реагирует с оксидом кремния почуть с поверхности и начинает понемного склеивать зерна разными гидросиликатами кальция. Потом уже после набора части начальной товарной прочности камня остатки щелочи доделывают прочность наращиванием карбонатных зерен в зазорах между разным годно адгезивным мусором в камне. При это что особенно важно в карбонатной теории связки - даже при поглощении угольной кислоты из атмосферы и возможном росте массы (и объема ?) вещества - все это приводит только к увеличению количества полезных атомно-молекулярных связей в камне вместо распирания карбонатными зернами и разрушения (потере прочности аналогичной морозному пучению с водой). Потому карбонат кальция волшебно полезным образом нарастает только в зазорах между разным конструктивным мусром в составе камня аналогично запеканию с термодифузией молекул в сторону уменьшения полной энергии дисперсной системы.

 

Собственно штукатурка на гидроксиде кальция с силикатным песком и остальным годным мусором прочнеет примерно также только сильно дольше т.к. там нету ускорения нарастания гидросиликатов в горячей воде. И в штукатурке отношение расхода гидрокиси кальция на гидросиликатный и карбонатный компонент прочности может быть другое (зависит от сырости и количества доступной угольной кислоты скорее).

 

В 13.04.2024 в 23:01, Shizuma Eiku сказал:

причем он делается не из какого не мусора и не из глины, а из чистого песка и свежегашеной извести.

 

Понятие "чистый песок" химически очень условно - на поверхности местной планеты это чаще просто мелко дробленые породы коры планеты с существенным содержанием и оксида кремния и разных силикатов тоже. Потому при обработке гидроксидом кальция там похожие гидросиликаты и создают часть прочности связки. 

Пример состава копаного товарного песка строительного -

Состав в среднем по месторождению:

- кварц 34-90% ;

- эффузивы базальтового и андезито-базальтового состава 6-64% ;

- серпентинит 0-16% ;

- сланцы графито-слюдистые 0-15% ;

- хлорит 0-9% ;

- полевой шпат 0-7% ;

- группа кремния 0-9% (в среднем 3%);

- сланцы тальновы 0-4% ;

- лимонит 0-4% ;

- роговая обманка 0-2% ;

- эпидот 0-2% ;

 

Оксида кремния там может быть заметно меньше половины по весу.

[user2022]

Также для увеличения прочности вместо песка известковые камни делают и с глиной вместо песка. Но похоже добыть нужную глину сложнее (дороже). Потому в менее важных местах на песке. И смесь на глине более плотная и проницаемость угльной кислоты или углекислого газа к воде там меньше и в приличной толщине скорость набора прочности по карбонатному способу может быть заметно меньше варианта извесь-песок с более крупными дырками.

[Shizuma Eiku]

В 14.04.2024 в 16:59, user2022 сказал:

Согласно вики на изготовление честного силиката кальция нужно сплавлять карбонат кальция с оксидом кремния при 950..1300ц. А тута только проварка-пропарка горячей водой при около 170..180ц.

Это также как и с силикатом натрия - можно получить силикат в виде сплавленной массы при высокой температуре и в гидратированном виде при более низкой. В случае силиката натрия разница прекрасно видна - полученный сплавлением силикат натрия это фактически низкосортное стекло (особенно, самое древние образцы стекла, которые содержат много натрия), а полученный нагреванием с водным NaOH это клей, "жидкое стекло".

В 14.04.2024 в 16:59, user2022 сказал:

Растворение оксида кремния в просто (нейтральной по кислотно-щелочному балансу) горячей воде даже 200ц за смешные часы выглядит излишне оптимистичным.

Не растворение SiO₂ в воде (он в ней и нерастворим), а его реакция с гидроксидом кальция, это совершенно разные вещи.

В 14.04.2024 в 16:59, user2022 сказал:

Потом уже после набора части начальной товарной прочности камня остатки щелочи доделывают прочность наращиванием карбонатных зерен в зазорах между разным годно адгезивным мусором в камне. При это что особенно важно в карбонатной теории связки - даже при поглощении угольной кислоты из атмосферы и возможном росте массы (и объема ?) вещества - все это приводит только к увеличению количества полезных атомно-молекулярных связей в камне вместо распирания карбонатными зернами и разрушения (потере прочности аналогичной морозному пучению с водой). Потому карбонат кальция волшебно полезным образом нарастает только в зазорах между разным конструктивным мусром в составе камня аналогично запеканию с термодифузией молекул в сторону уменьшения полной энергии дисперсной системы.

Там не карбонат кальция нарастает, а скорее SiO₂ выделяется, который склеивает всё, как например склеивает жидкое стекло (клей).

В 14.04.2024 в 16:59, user2022 сказал:

Собственно штукатурка на гидроксиде кальция с силикатным песком и остальным годным мусором прочнеет примерно также только сильно дольше т.к. там нету ускорения нарастания гидросиликатов в горячей воде. И в штукатурке отношение расхода гидрокиси кальция на гидросиликатный и карбонатный компонент прочности может быть другое (зависит от сырости и количества доступной угольной кислоты скорее).

Сомневаюсь что штукатурка из извести и песка вообще будет на чем-либо держаться. От простого смешивания они не будут взаимодействовать, будет получаться обычный мягкий и слабосвязанный карбонат кальция. Вот если жидкое стекло добавить, тогда держаться будет.

В 14.04.2024 в 16:59, user2022 сказал:

Понятие "чистый песок" химически очень условно - на поверхности местной планеты это чаще просто мелко дробленые породы коры планеты с существенным содержанием и оксида кремния и разных силикатов тоже. Потому при обработке гидроксидом кальция там похожие гидросиликаты и создают часть прочности связки. 

Пример состава копаного товарного песка строительного -

Состав в среднем по месторождению:

- кварц 34-90% ;

- эффузивы базальтового и андезито-базальтового состава 6-64% ;

- серпентинит 0-16% ;

- сланцы графито-слюдистые 0-15% ;

- хлорит 0-9% ;

- полевой шпат 0-7% ;

- группа кремния 0-9% (в среднем 3%);

- сланцы тальновы 0-4% ;

- лимонит 0-4% ;

- роговая обманка 0-2% ;

- эпидот 0-2% ;

 

Оксида кремния там может быть заметно меньше половины по весу.

Для получения хороших силикатов берется кварцевый песок, но вообще и обычный речной песок не такой уж и грязный. Тот, который продается для строительных целей, это весьма чистый SiO₂ с примесями железа на поверхности и редким включением мелких камней. Как таблица говорит - до 90% кварца.

Изменено 14 Апреля, 2024 в 18:55 пользователем Shizuma Eiku

[user2022]

В 14.04.2024 в 21:53, Shizuma Eiku сказал:

скорее SiO₂ выделяется,

Из чего он может там выделять себя ? Гидросиликаты кальция настолько мало устойчивы в присутствии (избытка) угольной также слабой кислоты что начинают разваливаться обратно на карбонат кальция и оксид кремния ?

 

В 14.04.2024 в 21:53, Shizuma Eiku сказал:

Сомневаюсь что штукатурка из извести и песка вообще будет на чем-либо держаться. От простого смешивания они не будут взаимодействовать,

А вот вполне прочная - но набирает прочность медлено и для ускорения карбонатизации по штукатуреным таким будкам и ставят горящие угли чтобы больше угольной кислоты летало. Могли бы и костры просто жечь - но там много вонючего дыма еще будет впитано. А так только без вонючести углекислый газ нужный летает.

 

В 14.04.2024 в 21:53, Shizuma Eiku сказал:

который продается для строительных целей, это весьма чистый SiO₂ с примесями железа на поверхности и редким включением мелких камней. Как таблица говорит - до 90% кварца.

До 90% это если повезет - может быть и меньше 50%. Так в глинах тоже достаточно много силикатов и оксида кремния более мелкомолотого чем в песке.

 

Тут похоже еще важный биологический смысл пористой штукатурки на зернах крупного песка - чтобы она при проживании там потом живых впитывала всякие выбросы типа жировых аэрозолей и др получше. И при капитальном ремонте (или после пожара и др) старый слой шкутарурки грязной скалывают и выбрасывают и мажут новый свежий. А вот если делать обмазку стен из гидрокиси кальция с глиной - выходит более плотная намазка и дольше набирает прочность и потом хуже впитывает всякие бытовые выбросы от животных и хозбыта (типа кухарения).

 

А вот если делать клей для камней (внутреность теплоакумулятора оградки и несущие если надо) - там уже можно сыпать больше глины если есть и будет прочнее. 

 

Реставраторы также постоянно ноют когда на старые скрепленые известковым клеем камни местами мажут штукатурку на портландцементе более плотную и менее паропроницаемую и иногда старым камням под такой штукатуркой сильнее плохеет от воды т.к. она медленее высыхает через слой штукатурки когда надо. Собственно до начала массовых производств цементов такой известковой штукатуркой и были обмазаны все каменные будки в спб и около времен первых императоров. Заводы по производству портландцемента построили сильно позже.

Изменено 14 Апреля, 2024 в 20:03 пользователем user2022

[Shizuma Eiku]

В 14.04.2024 в 23:01, user2022 сказал:

Из чего он может там выделять себя ? Гидросиликаты кальция настолько мало устойчивы в присутствии (избытка) угольной также слабой кислоты что начинают разваливаться обратно на карбонат кальция и оксид кремния ?

Кристаллический кремнезем -> силикат -> аморфный кремнезем.

В 14.04.2024 в 23:01, user2022 сказал:

А вот вполне прочная - но набирает прочность медлено и для ускорения карбонатизации по штукатуреным таким будкам и ставят горящие угли чтобы больше угольной кислоты летало. Могли бы и костры просто жечь - но там много вонючего дыма еще будет впитано. А так только без вонючести углекислый газ нужный летает.

Карбонат кальция это просто мел, это мягкий и ломкий материал, особенно в тонких слоях. Поэтому никакой прочности у такой штукатурки не будет.

[Arkadiy]

В 14.04.2024 в 23:31, Shizuma Eiku сказал:

Кристаллический кремнезем -> силикат -> аморфный кремнезем.

Карбонат кальция это просто мел, это мягкий и ломкий материал, особенно в тонких слоях. Поэтому никакой прочности у такой штукатурки не будет.

Около моей дачи карьер , где добывают кварцевый песок уже больше 50 лет

[user2022]

В 14.04.2024 в 23:31, Shizuma Eiku сказал:

Карбонат кальция это просто мел, это мягкий и ломкий материал,

Это еще и мрамор - достаточно прочный камень. Совершенно годный строительно. Мел это скорее первичная осадочная порода полежавшая в местах с малым давлением и температурой. А если подавить и/или погреть - там зазоры между молекулами станут поменьше и мел можно перевести в более плотный и прочный мрамор. 

 

Мрамор (др.-греч. μάρμαρος — «белый или блестящий камень») — метаморфическая горная порода, состоящая из кальцита CaCO3 с примесями других минералов. 

Природа образования

Образование мрамора — результат так называемого процесса метаморфизма, когда, под воздействием определённых физико-химических условий, структура известняка (осадочная горная порода органического происхождения) существенно изменяется. По сути мрамор — это перекристаллизованный известняк, состоящий в основном из кальцита, в котором могут присутствовать включения доломита

 

Практически мрамор это мож самая плотная и прочная натуральная форма карбоната кальция. Разные известняки лежат где-то между мелом и мрамором по прочности и плотности.

 

В строительных камнях и штукатурках может когда идет химический рост кусков карбоната кальция между мелкими кусками окружающего кристалического мусора - там прочность может быть сразу сильно выше мела от направленой кристализации вместе с соседними кристалами. А в натуральный мел карбонат кальция падал мелкими кусками и так и не_смог от не_достатка давки и грева стать более крупными и прочными кристалами (даже за милионы лет ?).

 

При наличии давления и грева можно брать/покупать строительный мел порошком в пакетах и переводить в мрамор. Но надо прикидывать режимы - может чтобы не_доводить до разложения карбоната кальция сильно греть низя (или надо давить в присутствии еще и высокого давления углекислого газа чтобы замедлить разложение и/или обратить) и надо долго и сильно давить. 

Изменено 14 Апреля, 2024 в 22:45 пользователем user2022

[user2022]

В 14.04.2024 в 23:31, Shizuma Eiku сказал:

силикат -> аморфный кремнезем.

Так силикат если химическое вещество - как он обратно в кремнезем (оксид кремния) переходит ? Есть только идея развала кое-как нарощеных между зернами оксида кремния карбонатных гидросиликатов под действием угольной кислоты ? Или гидросиликаты сами мало стойкие и распадаются на оксид кремния (и что-то кальциевое - терпимо стабильное в атмосфере будет карбонат ?). 

Т.е. гидросиликаты кальция могут от времени (и угольной кислоты) разваливаться на карбонат кальция и оксид кремния (более стабильные термодинамически ?) ?