К силикатным материалам автоклавного твердения относятся материалы, получение которых основано на гидротермальном синтезе минеральной смеси (основное сырье, вяжущее вещество и заполнители), осуществляемом при повышенных значениях давления (до 1,5 МПа) и температуры (174…200 °С) водяного пара.
В качестве основных сырьевых компонентов для материалов автоклавного твердения применяют преимущественно известково-песчаные смеси и промышленные отходы — доменные шлаки, топливные золы, нефелиновый шлам и др. Наиболее распространены известково-песчаные {силикатные) материалы.
Основным вяжущим компонентом материалов автоклавного твердения является известь. Для производства силикатных изделий рекомендуется применение быстрогасящейся извести с суммарным содержанием активных оксидов кальция и магния более 70%. При этом содержание MgO должно быть не более 5%. Наряду с известью возможно применение портландцемента, в частности в производстве ячеистых бетонов. Применение портландцемента способствует повышению морозостойкости изделий.
Наиболее распространенный заполнитель силикатных материалов — кварцевые пески. При применении полевошпатовых и карбонатных песков физико-механические свойства изделий ухудшаются.
При тепловой обработке основных сырьевых компонентов в автоклавах идет взаимодействие между гидрооксидом кальция, кремнеземом и водой, сопровождающееся образованием труднорастворимых продуктов реакции — гидросиликатов кальция:
а Са(ОН)2 + Si02 + (n-а)Н20 → a CaO.Si02.n H20,
причем величина коэффициента а определяется соотношением концентраций СаО и Si02 в жидкой фазе.
Высокую реакционную способность при автоклавной обработке имеют аморфные и стеклообразные сырьевые материалы. К ним относятся вулканические эффузивные горные породы, гранулированные шлаки, топливные золы и др.
Интенсификация твердения и улучшение основных свойств автоклавных материалов достигаются применением высокодисперсных сырьевых материалов. При изготовлении высокопрочных известково-песчаных изделий негашеную известь размалывают с песком до удельной поверхности 3000…5000 см2/г и используют как вяжущее.
По назначению изделия из силикатных материалов различаются на конструкционные и теплоизоляционные изделия, а по форме изготовления — на штучные и крупноразмерные изделия.
По объему выпуска изделий из материалов автоклавного твердения ведущее место занимает силикатный кирпич, а за ним — стеновые изделия из плотного и ячеистого бетонов.
Силикатный кирпич представляет собой искусственный безобжиговый стеновой строительный материал, изготовленный прессованием из смеси кварцевого песка (90…92 %) и гашеной извести (8… 10 %) с последующим твердением в автоклаве.
В составе сырьевой смеси для получения силикатного кирпича содержание извести колеблется от 7 до 10 % в пересчете на активную роль СаО. Для повышения прочности силикатного кирпича в качества вяжущего компонента применяют тонкомолотые известково-кремнеземистые, известково-шлаковые и известково-зольные смеси.
При производстве силикатного кирпича наиболее желательны кваревые пески с зернами размером 0,2…2 мм, имеющие минимальное количество пустот. Содержание глинистых примесей допускается не более 10 %, так как при большем содержании глинистых увеличивается водопоглощение, снижается прочность и морозостойкость кирпича. Наличие органических примесей в сырьевой смеси для производства кирпича снижает его прочность и может привести к образованию трещин за счет выделения газов при автоклавном твердении.
Силикатный кирпич применяют наряду с керамическим кирпичом для кладки каменных и армировано-каменных наружных и внутренних конструкций в надземной части зданий с нормальным и влажным режимом эксплуатации. Вследствие более низкой стойкости к воде и к растворенным в ней веществам силикатный кирпич в отличие от керамического нельзя применять для кладки фундаментов и цоколей зданий ниже гидроизоляционного слоя. Не допускается использовать силикатный кирпич для стен зданий с мокрым режимом эксплуатации (бань, прачечных и др.) без специальных мер защиты стен от увлажнения. Не разрешается использовать для кладки печей, труб, т.к. он не выдерживает длительного воздействия высокой температуры.
Силикатным бетоном называют затвердевшую в автоклаве уплотненную смесь, состоящую из кварцевого песка (70…80%), молотого песка (8…15%) и молотой негашеной извести (6…10%). Для него характерна более низкая коррозионная стойкость арматуры, что обусловлено слабой щелочностью среды. Стойкость арматуры надежно обеспечивается при влажности воздуха 60%. Как и цементные, силикатные бетоны классифицируются в зависимости от плотности, особенностей структуры, максимальной крупности и вида заполнителей, а также области применения.
