Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

при данном режиме обработки выделившаяся стеклофаза способствует росту объема порового пространства, представленного закрытыми порами. Пористость термообработанных сланцев влияет также и на их водопоглощение. Наименьшее водопоглощение имеют сланцы, обожженные при 1000 °С, в случае использования пробы ТХС и 950 °С — при использовании пробы скв. 7. Изучение динамики процесса изменения водопоглощения от времени показало, что максимальная величина водопоглощения сланцев наблюдается в первые сутки после насыщения их водой. Природные сланцы обладают в основном невысокой прочностью, что обусловлено степенью их рассланцевания и составом. Обжиг сланцев оказывает существенное влияние на их прочность. Увеличение предела прочности на сжатие при обжиге сланцев выше 800 °С происходит за счет спекания из-за присутствия стеклофазы. Прочность сланцев как исходных, так и термообработанных оценивалась по показателю дробимости. Как показывают данные, максимальную прочность имеют сланцы, обожженные при 1000 °С (проба ТХС) и 950 °С (проба скв. 7), что, возможно, связано с протеканием химических реакций в твердой фазе, сопровождающихся образованием метасиликата магния при перестройке кристаллической решетки талька. При дальнейшем повышении температуры эта тенденция нарушается в результате разложения талька, что способствует увеличению пористости, ослаблению связей и уменьшению прочности. Слоистая структура сланцев оказывает влияние и на показатель лещадности щебня, который незначительно повышается с увеличением температуры обжига. Исследования по определению теплопроводности исходных и обожженных при разных температурах сланцев пробы ТХС показали, что обжиг фракционированных сланцев приводит к значительному уменьшению значений теплопроводности, по сравнению с нефракционированными, что обусловлено изменением структуры молотых сланцев и увеличением пористости обожженных материалов. Зависимости теплопроводности сланцев фракций 0-5 и 5-10 мм от температуры обжига носят идентичный характер. Сланцы пробы скв. 7, ввиду их меньшей плотности и большей пористости, по сравнению с пробой ТХС имеют и меньшие значения теплопроводности, однако разница в результатах незначительная. В качестве мелкого заполнителя в жаростойкий бетон использовалась фракция песка размером менее 5 мм как исходных, так и термообработанных при разных температурах сланцев проб ТХС и скв. 7 с модулем крупности 2,7-2,8. Насыпная плотность проб ТХС и скв. 7 до обжига составляла 1310 и 1260 кг/м3, после обжига — 1200 и 1085 кг/м 3 соответственно. Температура обжига мелкой фракции сланцев не оказывает заметного влияния на изменения насыпной плотности. Разница в значениях не превышает 5 %. Результаты проведенных исследований показывают, что талько-хлоритовые сланцы по своим физико­ химическим характеристикам не уступают традиционному сырью для получения жаростойких бетонов. Они имеют высокую огнестойкость, высокую прочность и низкую теплопроводность после термообработки, не содержат вредных включений и их можно рассматривать как заполнитель в жаростойкие бетоны. При подборе составов бетона в качестве заполнителя использовался щебень фракции 5-10 мм из талько­ хлоритовых сланцев проб ТХС и скв. 7, обожженных при различных температурах, свойства которых приведены в табл. 2. Для бетона контрольного состава использовался необожженный талько-хлоритовый щебень того же зернового состава. Мелким заполнителем служили отсевы дробления сланцев фракции менее 5 мм, обожженные для основного состава, и необожженные — для контрольного. В качестве вяжущего использовался портландцемент Cem II/A-V 42,5 R с расходом 400 кг/м3. С целью связывания СаОсв. в состав бетонной смеси вводили золошлаковую смесь (ЗШС) в количестве 30 % от массы цемента. Разработанные бетоны испытывались на соответствие требованиям ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия». Основными показателями качества бетона являются: средняя плотность, прочность на сжатие, усадка, остаточная прочность, термостойкость, коэффициент теплопроводности, предельно допустимая температура применения. После режимов твердения и сушки образцы термообрабатывали в силитовой печи при различных температурах в течение 4 ч. Основные свойства полученных бетонов приведены в табл. 3. Как видно из приведенных данных, для пробы ТХС наибольшие прочностные показатели имеет состав с заполнителем из обожженных при 1000 °С сланцев. Класс бетона по прочности составляет В20. Также этот состав имеет самые высокие значения остаточной прочности (58,6 %) после нагрева до 800 °С по сравнению с исходными необожженными сланцами и сланцами, обожженными при более низких и более высоких температурах. Эти данные согласуются с результатами испытаний щебня, приведенными в табл. 2, согласно которым щебень из сланцев, обожженных при 1000 °С, имеет наибольшую прочность, что обусловлено протеканием химических реакций в твердой фазе. Прочностные характеристики бетона со сланцами пробы скв. 7 показывают, что наибольшие значения прочности при сжатии и остаточной прочности имеют образцы, обожженные при 1050 °С. Несмотря на то что проектная прочность образцов со сланцами скв. 7 значительно выше прочности бетона на ТХС, остаточную прочность они имеют меньшую. Максимальное значение составляет 42 % при температуре обжига сланцев 1050 °С. Усадка разработанных бетонов зависит как от вида используемых сланцев, так и температуры их обжига. Для бетона со сланцами пробы ТХС минимальные значения усадки имеет состав с обожженными при 1000 °С сланцами, которые составляют 0,3 %, при 1050 °С — 0,6 %. У остальных составов прослеживается аналогичная зависимость. Наименьшие значения усадки отмечаются у составов бетона, обожженных при 1000 °С. При дальнейшем повышении температуры усадка увеличивается. При использовании в качестве заполнителя сланцев пробы скв. 7 повышение значений усадки на всех составах наблюдается вплоть до 1000 °С, затем происходит ее 806