Изготовление крупноразмерных плотных снликальцитных изделий целесообразно производить вибрированием. Этот способ применяется десятки лет и является основным методом формования бетонных изделий.

При вибрировании происходит непрерывное движение частиц смеси. вследствие чего 1рение между ними ослабевает, и смесь уплотняется под действием сил тяжести. Если при этом силы тяжести увеличить прессованием, получается метод вибропрессования, который дает большее уплотнение. Лучшие результаты вибрирования наступили бы при отсутствии сил трения между частицами, и тогда смесь приобрела бы свойства жидкости.

Вибрирование снликальцитных смесей в большинстве случаев производится на вибростоле, колебания от которого через стенки форм передаются смеси; уплотнение небольших деталей при помощи внутренних и поверхностных вибраторов вряд ли целесообразно.

Колебания от стенок форм распространяются в смеси к центру с убывающей интенсивностью. Поэтому у стенок смесь вибрируется и уплотняется сильнее, чем в центре формы. Если детали обрабатываются не на вибростоле, а при помощи вибраторов, устанавливаемых на стенках форм, то их следует размещать равномерно по всем стенкам и включать в работу одновременно. Колебания, передаваемые от стенок форм смеси, в местах резонанса могут суммироваться и вызывать более сильные вибрации. Наблюдаются и узловые участки, где колебания взаимно уничтожаются. Колебания, сливаясь, образуют перемещения смеси в форме, препятствующие нормальному уплотнению и вызывающие на изделии шероховатую поверхность.

На вибростолах с направленными вибрациями форма заполняется массой правильнее и равномернее. При этом смесь слабее уплотняется, но этого можно избежать, увеличив амплитуду колебаний. Вопрос эффективности применения колебаний, направленных в 2 — 3 разных плоскостях, еще не изучен.

Смесь, уплотняясь у стенок формы, препятствует продвижению находящегося в ней воздуха к стенкам формы и его выделению по стенкам из смеси. Поэтому при вибрировании смесей высоких дисперсностей, богатых воздухом, в смесях часто остается большое количество воздушных пор, что снижает прочность и коррозионостойкость деталей. Удалению воздуха по стенкам формы значительно способствует вибрирование в среде разреженного воздуха, так называемое вакуумное вибрирование.

Общие принципы вибрирования действительны в значительной мере и при вибрировании известково-песчаных смесей. Но дезинтегрированные известково-песчаные смеси, имея высокую гомо-

генность, большое содержание воздуха и высокую дисперсность, значительно отличаются от бетонных. Поэтому результаты вибрирования бетонной массы не могут быть распространены на силикальцитные смеси.

Первые опыты вибрирования силикальцитных смесей производились в 1952 г. на лабораторном вибростоле с частотой колебаний 7000 кол/мин на кубах размером 7X7X7 см. Было установлено, что при небольшой влажности частицы смеси не уплотняются в общую массу. С увеличением влажности наступает момент, когда вибрирование хорошо уплотняет смесь. При излишней влажности вода выделяется вместе с тонкими частицами смеси на поверхность образца. Разница между влажностью, при которой масса уплотняется, и влажностью, при которой выделяется вода, составляет около 5%. Крупнозернистые и менее активные смеси с оптимальной формовочной влажностью при вибрировании уплотняются больше, чем другие смеси. Вибрирование смеси с удельной поверхностью около 600 ал/г па лабораторном вибростоле позволило получить прочность образцов на сжатие более 400 кг/см2. Продолжая опыты на вибростолах, имеющих различную характеристику, получили прочность образцов на сжатие свыше 600 кг/см2; такие образцы выдерживали более 200 стандартных циклов замораживаний-оттаиваний без появления дефектов.

На новых силикальцитных заводах организовано массовое производство силикальцитных вибрированных изделий и для этого разработаны местные технологические инструкции и технические правила [73,217].

Чтобы при вибрировании получить изделие с максимальным объемным весом, необходимо уменьшить формовочную влажность (Рис. 165). Снижение формовочной влажности на 2 — 3% повышает максимальный объемный вес сухого вещества примерно на 0,1 г/см3, что увеличивает прочность и улучшает другие технические свойства силикальцитных изделий.
Для опытов мы применяли вибростолы, имеющие значение к = 0,0035 — 0,0055.

Исследования [217] показали, что вибрируя достаточно продолжительно силикальцитные смеси при оптимальной влажности (зависящей от характеристики работы вибростола), почти всегда можно достигнуть теоретически вычисленной максимально возможной плотности (см. Рис. 165). Поэтому задача наибольшего уплотнения силикальцитных смесей способом вибрирования сводится к созданию установки, которая при минимальной влажности более эффективно уплотняет смеси. В табл. 104 приводятся данные, полученные при уплотнении кубов размером 10x10x10 см на лабораторном вибростоле с частотой колебаний 2850 кол/мин, амплитудой 0,4 мм и различной продолжительностью вибрирования, изготовленных из смеси с удельной поверхностью песка 350 см2/г, активностью 10,6% СаО и формовочной влажностью 17%.

На Рис 165 по кривой, соответствующей активности 10,6% и влажности 17%, находим максимально возможный объемный вес сухого вещества, равный - 1.785 г/си, который почти равен объемному весу. полученному при вибрировании.

При вибрировании тонкодисперсных и активных известковопесча-ных смесей, кроме сил 1рения, действующих между частицами смеси, их перемещению препятствуют также поверхностные силы, действующие между водой и песком и частицами извести. Эти силы при вибрировании силикальцитных смесей препятствуют соединению частиц воздуха в большие пузырьки и их выходу из смеси. Величина поверхностных сил у бетонных смесей характеризуется вязкостью бетонных смесей [304]. Чем больше объем воздушных пузырьков, тем больше и силы, вызываемые разницей удельных весов смеси и воздуха. Эти силы выталкивают пузырьки из смеси, тогда как поверхностные силы их удерживают. Поэтому важно уменьшить поверхностные силы. Они должны интенсивно снижаться при частоте колебаний, близкой к частоте колебаний улыразвука [305]. Но при таких частотах силы взаимного рения частиц уменьшаются меньше, чем поверхностные силы, поэтому при вибрировании силикальцитных смесей целесообразнее применять вибрацию, т. е. одновременное действие колебаний высокой и низкой частот.

Предварительные опыты таких вибраций позволяют предполагать, что наибольшей частотой колебаний является 300 — 500 и наименьшей 50 — 80 пер/сек.

При вибрировании с частотой колебаний звука смазочные масла проникают со стенок формы в смесь и смазка оказывается недостаточной. Следовало определить, от какой смазки форм известково-песчаная смесь при запаривании не слипается. Для этого был произведен следующий опыт. Из листов оцинкованной и оловянной жести, алюминиевого и медного листов толщиной 0.8 — 1 мм были сделаны формы размером в плане 15ч20 см, их ребра были загнуты под углом 45° вверх на высоту 1 см. Поддоны (формы) заполняли силикальцитной смесью влажностью около 20% и запаривали в заводском автоклаве. Затем силикальцит снимали с поддона. Одну половину листа очищали, другую после снятия пробы не очищали. После этого поддоны вновь заполняли смесью и запаривали. Таким образом формы со смесью заполняли 30 раз и периодически очищали одну и ту же половину поддона.

Оказалось, что к оцинкованной жести смесь прилипала в равной мере. После 30-кратного запаривания неочищавшуюся половину листа покрыли слоем силикальцитной смеси, равным ~1.5jiiw. Алюминиевый поддон после пятнадцатого цикла запаривания разрушился от коррозии. Смесь незначительно прилипала к алюминиевому и медному листам. Поверхность меди покрылась твердым черным слоем толщиной 0.1 мм. На поверхности запариваемых проб оставались черные пятна, которые с увеличением числа запариваний уменьшались в размерах. С оловянного листа силикальцит лишь после девятого запаривания стал легко сниматься.

Было установлено, что силикальцит при запаривании прилипает к медному и оловянному листам значительно меньше, чем к

стальному и оцинкованному. Последующие исследования покажут практическую ценность проведенных опытов.

Для получения изделий высокой прочности необходимо, чтобы зерна песка располагались очень близко друг к другу. Их взаимное расположение в уплотненной смеси зависит от количества извести и воды в смеси. На Опытном заводе смеси вибрируются с песком удельной поверхности -400 Ы/г. Такие дезинтегрированные пески имеют объемный вес в уплотненном состоянии 1,9 г/см (см. гл. IV). При удельном весе 2,64 г/см3 в уплотненном песке объем пустот составит

Для дезинтегрированного песка с объемным весом 1,45 г/см (рыхлое состояние) данным методом расчета находим активность смеси 11,5% СаО и влажность 17,6%.

На Опытном заводе смесь, уплотняемая на вибростоле, при удельной поверхности песка 400 см./г имеет активность 10% СаО и формовочную влажность 15%. Следовательно, в такой смеси после вибрирования песок занимает объем, который находится между рыхлым и плотным состоянием. 1 г смеси активностью 10% СаО и влажностью 15% содержит 0,15мл оды и 0,1 г СаО или (0,1:65) 100 = 0,154 г извести. Соответственно этому в 1 г смеси содержится 1 — 0,154 = 0,846 г песка. Объем песка в 1 г смеси будет равен 0,846:2.64 = 0,32 см3 и объем извести — 0,154:2,2 = = 0,07 см3, а всего 0,39 см3.

Минимальный объем такой уплотненной смеси с водой будет равен 0,39 + 0,15 = 0,54 см, В этом случае максимально возможный объемный вес сухого вещества уплотненной смеси составит 1:0,54=1,85 г/см, что в точности соответствует объемному весу, показанному на Рис 165. Если бы зерна песка в этой смеси соприкасались между собой, то плотность песка, как мы видели, составляла бы 1,9 г/см3. При этом суммарный объем песка, извести и


воды был бы равен 0,846:1,9 = 0,45 см, что меньше действительного на 0.54 — 0.45 = 0.09 ел/. В I г данной смеси поверхность зерен песка равна 400-0,846 = 338 ел/. Если разность объемов смеси 0,09 Ы разделить на поверхность песка 338 ел/, мы найдем, во сколько раз линейные размеры зерен песка должны быть больше, чтобы песок в этом объеме размещался с плотностью 1,9 г/см. Такое число, в данном случае 2,67 м, в известной мере характеризует плотность упаковки песка в смеси. Если предположить, что в вибрированной смеси центры зерен песка и центры зерен уплотненного до 1,9 г/сл/ песка совпадают, то точки соприкосновення зерен песка находятся одна от другой па расстоянии 2 ¦2.67 м. В зависимости от активности и влажности смеси среднее расстояние между зернами песка можно определить по данным Рис. 166. При этом удельная поверхность песка принята 400 слг/г, активность извести — 65% СаО. При иной удельной поверхности песка расстояния, найденные на Рис 166. следует пропорционально увеличить или уменьшить.

Для выяснения зависимости уплотняемости силикальцитной смеси от амплитуды колебаний вибростола было произведено несколько опытов на лабораторном элекпромагнитном вибростоле с частотой колебаний 6000 кол/мин [217]. Вибрировались в течение 2 мин. кубы 7x7x7 см, изготовленные из смеси с удельной поверхностью песка 400 сж)г, активностью 9% СаО. влажностью 14.16 и 18%. Данные изменения объемного веса изделий от амплитуды колебаний представлены на Рис. 167.

Сырец влажностью 16 и 18% достигает при амплитуде колебаний, превышающей 0,35 мм, плотности выше 100%. Объясняется это тем, что фактическая активность извести оказалась выше 65% и поэтому полученный максимальный объемный вес был выше объемного веса, определяемого по кривой Рис. 165. Ошибки опыта могли оказать здесь лишь несущественное влияние на изменение объемного веса. Полученные данные показывают, что смесь соответствующей влажности при достаточной вибрации уплотняется до максимального объемного веса, при этом воздух полностью удаляется из смеси. Наблюдения, произведенные при вибрировании, показали, что при малых амплитудах колебания вибростола осадка поверхности смеси происходит медленно. При амплитуде 0,1 мм смесь садится равномерно в течение 2 мин. вибрирования, при амплитуде 0,15 мм — в течение 1,5 мин., при амплитуде 0,25 мм — 1 мин. 10 сек. а при 0.4 мм — всего 25 сек. При продолжительном вибрировании на поверхности смеси образуются отдельные комки шарообразной формы, а примерно через 1 мин. после окончания уплотнения появляется вода. При этом возникшие ранее на поверхности шарики не исчезают. Затем из смеси выделяются отдельные воздушные пузырьки, что сопровождается разбрызгиванием частиц смеси и всасыванием нового воздуха в смесь, главным образом с краев формы. Это явление препятствует дальнейшему увеличению плотности сырца.

В табл. 105 приводится объемный вес образцов, полученных при различной продолжительности вибрирования смеси на лабораторном вибростоле с частотой колебаний 6000 кол/мин и амплитудой 0,41 .ни. Удельная поверхность песка в дезинтегрированной смеси равнялась 400 см2/г.

Уплотнение относительно крупнозернистых силикальцитных смесей на лабораторном вибростоле показало, что повышение амплитуды более 0.3 мм и увеличение вибрирования свыше 3 мин. почти не повышает плотности изделия. При этом смесь у поверхности уплотняется меньше, что объясняется следующим обстоятельством.

Вибрированием достигается уменьшение сил трения между частицами смеси и поверхностных сил сцепления в степени, позволяющей частицам смеси под действием сил тяжести хорошо уплотниться. В результате частицы меньшего удельного веса (воды и извести), оставшиеся в процессе подготовки смеси механически не связанными с поверхностью зерен песка, стремятся во время вибрирования подняться кверху. Вес частиц и давление от веса лежащих выше частиц вызывают движение частиц (в особенности нижних) в направлении уплотнения. Если вибрировать силикальцитные изделия толщиной 40 см до объемного веса 1.8 г/см3, то нижние частицы будут находиться под давлением 70 г/см . Дополнительное давление совершенно отсутствует в по­верхностном слое. Поэтому на поверхности смеси образуются комки шарообразной формы. Дополнительной нагрузкой объясняется лучшее уплотнение силикальцитной смеси в изделиях большой толщины. Например, на Ижорском заводе в Ленинграде в цехе силикальцита, при изготовлении блоков фактурный слой наружных стен толщиной 5 см уплотняется до объемного веса 1.8 г/см в вертикальном положении при высоте блока около 1 м.

Это также доказывает, что вибрирование с пригрузом (вибропрессование) при уплотнении силикальцитных смесей должно дать хорошие результаты.