Перуница » Наука и Техника » Силикальцит Йоханеса Хинта

Силикальцит Йоханеса Хинта

Силикальцит  Йоханеса Хинта

«В связи с ростом объемов строительства в нашей стране, есть потребность в качественном и дешевом строительном материале. По условиям наличия сырья развитие производства известково-песчаных изделий представляет наибольший интерес» - так начиналась брошюра советского исследователя свойств силикатнобетонных материалов Йоханеса Хинта, который занимаясь улучшением технологии и качественных свойств силикатного кирпича, еще в 1948 году теоретически обосновал и блестяще доказал на практике целесообразность механической активации песка и извести методом свободного удара и получения искусственных камней без использования цемента. В результате появился новый строительный материал, названный СИЛИКАЛЬЦИТом.

Основным методом кардинального повышения физико-механических показателей силикальцитных изделий автоклавного твердения без сомнения является тонкое измельчение извести и песка методом свободного высоконагруженного удара с использованием специального измельчителя - дезинтегратора.

Было замечено, что совместная обработка извести и песка в специально переконструированном дезинтеграторе создает зерна песка и известково-песчаные смеси с новыми свойствами. При этом процессе песок хорошо смешивается с известью и водой во взвешенном состоянии. Отформованные из этих, так называемых силикальцитных смесей изделия, твердея в автоклаве, получают высокие строительно-технические свойства, значительно превышающие свойства аналогичных силикатных изделий, и даже в ряде случаев, и бетонных.

Так как силикальцит изготовляется из 90% песка почти любого природного качества и 10% извести, имея простую технологию изготовления, не требующую сложного и дорогостоящего оборудования, привлек к себе большое внимание строителей.

По этой технологии в городе Таллинн в начале 50-х годов прошлого века начал работать опытныйзавод, выпустивший свыше 35 тыс.куб.м. самых разнообразных по номенклатуре изделий, начиная от ячеистых стеновых блоков, несущих панели перекрытий до черепицы и канализационных труб. В итоге, из извести и простого песка этот заводик начал выпускать изделия марочностью М3000 в серийном производстве, и до М5000 в опытно-промышленном. (И это пол века назад! В наши дни бетон марочностью М600 считается чуть ли не вершиной прикладного бетоноведения).

Таллиннский завод освоил также выпуск полных комплектов крупноразмерных деталей для одноэтажных домов с мансардой, которых смонтировано более 150, общей площадью 9 тыс. кв.м. В течение 1957 года в Советском Союзе было построено и пущено 15 цехов и заводов, в том числе при Кировском и Ижорском заводах в Ленинграде, Ликино, Лодейное поле, Барнауле, Пензе, Ташкенте, Комсомольске-на-Амуре и других. Из силикальцита в 60-х годах были построены целые города! По Волге плавали специальные корабли-заводы - приплыл, наделал силикальцитных элементов для домов, пока их монтируют он уже в другое место отправился.

Силикальцит оказался качественным и недорогим материалом. В районах расположения этих заводов велось строительство индустриальных жилых домов из крупных силикальцитных блоков и деталей. Практически весь город Чайковский Пермского края был построен из силикальцитных блоков, и дома стоят до настоящего времени.

Силикальцитные изделия, значительно превышают прочность бетонных изделий (800..1000 кг/см2), что позволяет применять его в самых сложных конструкциях. Объемный вес газосиликальцита (200..300 кг/м3) раскрывают большие перспективы его использования в качестве теплоизоляционного материала в малоэтажном и каркасном строительстве.


Дезинтегратор Опытного завода со вскрытыми корзинами

Справедливо заметить, что абразивность песка и извести существенно снижает сроки эксплуатации отдельных элементов агрегатов измельчения. У измельчителей - дезинтеграторов особенно сильно изнашиваются рабочие диски и пальцы (билы), у шаровых мельниц - мелющие шары или стержни. Но при мокром помоле материалов износ пальцев-бил значительно ниже, чем при сухом помоле. В целях увеличения сроков службы рабочих органов агрегатов измельчения при изготовлении наиболее быстроизнашиваемых деталей применяют износостойкие стали и композитные материалы.

Но сегодня в России освоена технология наноизмельчения, при которой 95% измельчения материала происходит из-за соударения самих частиц, что многократно повышает долговечность дезинтеграторов.

Йоханес Хинт нашел способ создавать с помощью дезинтегратора прочный строительный материал без использования цемента.

БЕСЦЕМЕНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ - большое достижение в строительном деле. По методу Хинта возвели дома в Эстонии, Перми и многих других регионах тогдашнего СССР. Его разработки использовали крупные фирмы в Италии, Австрии, Японии. В 1981 году деятельность предприятия Хинта изучала комиссия Госплана. Крупные специалисты прочили силикальциту огромное промышленное будущее. Хинт стал доктором наук, лауреатом Ленинской премии.

И вдруг - уголовное дело. Сначала эстонский следователь, а потом и небезызвестный Тельман Гдлян пытаются выбить из него признание, что господдержка силикальцита - следствие взятки, которую он, Хинт, якобы дал в Москве высокопоставленным руководителям. В конечном счете, в 1983 году изобретателя осудили на 15 лет, и он умер в заключении. Несколькими годами позже приговор в отношении Хинта отменили, он полностью реабилитирован.

Но, драма Хинта обернулась срывом одного из разделов целой программы поддержки новых технологий, которую Госплан и ведущие научные центры страны разработали и намеривались проводить в жизнь. Было скомпрометировано достижение отечественной науки и техники мирового уровня - СИЛИКАЛЬЦИТА - первоклассного строительного материала.

Силикальцит по всем строительно-техническим показателям более качественный, чем бетон. В силикальците частицы песка и извести соединены почти так же, как частицы соды и песка в стекле. Отделить их одну от другой обычными исследовательскими методами нельзя. В бетоне же зерна песка и гравия практически не принимают участия в образовании внутренней структуры искусственного камня, они просто склеиваются цементом.

Перечислим преимущества СИЛИКАЛЬЦИТА (по материалам Й.Хинта):

1. Технологичность. Силикальцит изготовляется из 90% песка и 10% извести. В бетоне 88% песка, гравия или щебня и 12% извести. Но если силикальцитные изделия производиться за одну операцию, то бетон ценой сложного и дорогого производства цемента и бетона. Смеси для растворов составом - одна часть извести и пять частей песка. Вещество, основная часть которого составляет цемент - минерал Алит. Но в чистом виде он для изготовления искусственного камня не применяется, так как, во-первых, это слишком дорого, а, во-вторых, при затвердении в особенности крупноразмерных деталей, изготовленных только из цемента, образуются большие напряжения и трещины. Поэтому для изготовления искусственного камня цемент берут лишь в смеси примерно с пятью частями песка и гравия (или щебня). Получается бетон, в котором зерна песка и гравия склеиваются цементом. Проблема получения искусственного камня решена, но какой ценой!

2. Силикальцит со временем твердеет (каменеет). Все другие материалы только разрушаются. Углекислый газ, содержание которого в воздухе составляет меньше 1%, постепенно проникая в непрочные зерна извести снова превращает их в твердые частицы известняка.

СПРАВКА


Наиболее распространённые минералы земной коры:

• для магматических пород характерны: кварц (12% процентов земной коры состоит из кварца), полевые шпаты, слюды и др.

• для осадочных пород характерны: кальцит, доломит, глинистые минералы и др.

Кварц — один из самых распространенных минералов в земной коре, породообразующий минерал большинства магматических и метаморфических пород. По совокупности силикаты (производные кремния) составляют 75 % массы земной коры. Химическая формула кварца: SiO2 (диоксид кремния, оксид кремния (IV), кремнезём) — бесцветные кристаллы, tпл = 1713—1728 °C, обладают высокой твёрдостью и прочностью. Этот кислотный оксид, не реагирует с водой.

Кальцит — минерал CaCO3 из группы карбонатов, одна из природных форм карбоната кальция. Исключительно широко распространен на поверхности Земли, породообразующий минерал. Кальцитом сложены известняки, меловые породы, мергели, карбонатиты. Кальцит — самый распространенный биоминерал: он участвует в строении очень многих живых организмов, в составе раковин и костей. Название предложено Гайдингером в 1845 году и происходит от греческого названия извести — «кальцс».

Карбонат кальция (CaCO3) — химическое соединение, соль угольной кислоты. В природе встречается в виде минералов кальцита, арагонита и ватерита. Карбонат кальция является главной составной частью мела, известняка и мрамора. Известняк — осадочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая почти на 100% из карбоната кальция в форме кристаллов кальцита различного размера. Известняки бывают нуммулитовыми, мшанковыми, ракушечниками и мраморовидными. Известняк медленно разлагаться на углекислый газ и соответствующие основания. При метаморфизме известняки перекристаллизуются и образуют мраморы. Мрамор — горная порода, целиком сложенная кальцитом.

Оксид кальция - CaO, окись кальция, негашёная известь или «кипелка». Продукт её взаимодействия с водой - гидроксид кальция - Ca(OH)2, гашёная известь или «пушонка». Эти вещества находят обширное использование в строительном деле. В промышленности получают из продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит) термическим разложением карбоната кальция:

CaCO3 CaO + CO2

При этом карбонат кальция теряет с углекислым газом (CO2) до 44% своей массы, становится легким и пористым. Получаемый в таком случае продукт- комовая негашеная известь (мелкопористые куски размером 5-10 см). В дальнейшем комовую негашеную известь подвергают либо гашению с использованием воды или дополнительному размолу с получением негашеной порошкообразной извести. Она используются в строительстве в качестве известкового цемента - при смешивании с водой, оксид кальция переходит в гидроксид, который далее, поглощая из воздуха углекислый газ (концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляет 0,038 %), сильно твердеет, превращаясь в карбонат кальция:

CaO + CO2 CaCO3

В настоящее время известковый цемент при строительстве жилых домов стараются не применять, так как полученные строения обладают способностью впитывать и накапливать сырость. Категорически недопустимо использование известкового цемента при кладке печей - из-за термического разложения и выделения в воздух удушливого диоксида углерода (CO2, углекислый газ).


При создании искусственных камней медом И. Хинта происходят следующие процессы:

1. При наноизмельчении кварца (диоксид кремния) и негашеной извести (оксид кальция) или гашеной извести (гидроксид кальция) образуется гидросиликат кальция:

Опыты показали, что гасится ли известь в присутствии песка при перемешивании, или предварительно до перемешивания (и перемешивается с песком в виде пушонки – гашеной извести), не влияет ощутимо на качество силикатного кирпича.

CaO + SiO2 CaO•SiO2 (метасиликат кальция)

CaO•SiO2 + H2O CaO•SiO2•H2O

или

Са(ОH)2 + SiO2 CaO•SiO2•H2O


2. Поглощая углерод воздуха образуется силикат карбоната кальция:

CaO•SiO2•H2O + CO2 CaCO3•SiO2 + H2O


CaCO3•SiO2 – это и есть СИЛИКАЛЬЦИТ (кремниевый кальцит, силикат карбоната кальция) Йоханеса Хинта.

3. Экологичен. Силикальцитные технологии несоизмеримо экологичнее цементных заводов.

4. Выше прочность. В первые годы производства силикальцита были изготовлены образцы с прочностью свыше 1000 кг/см2. Прочность же бетона за полтораста лет повысилась лишь до 500 кг/см2. Армированные силикальцитные изделия с большим пролетом имеют гораздо большую жесткость, чем жесткость по расчетам для железобетонных деталей. В связи с этим несущие конструкции из силикальцита требуют меньше стали для армирования, чем бетонные. Это интересное явление объясняется тем, что при высокой температуре при автоклавном твердении арматурная сталь удлиняется и при работе при нормальной температуре она находится в преднапряженном состоянии. Таким образом, достигается преднапряжение арматуры абсолютно без дополнительных затрат.

5. Водопроницаемость плотного силикальцита в тысячу раз меньше, чем у плотного бетона. Так же в качестве облицовочных плит откосов канала Москва-Волга силикальцит уже в течение нескольких лет демонстрирует большую, чем у бетона стойкость.

6. Кислотоустойчивость. Силикальцит хорошо противостоит воздействию даже 5-процентного раствора соляной кислоты. От бетона в этом случае через несколько дней остаются лишь зерна песка и гравия. В животноводческих хозяйствах Эстонии хорошо известна устойчивость силикальцита в среде пищевых кислот, благодаря чему силикальцитные кормушки для скота сохраняются в несколько раз дольше бетонных.

7. Ниже плотность. При равных показателях прочности бетонные изделия примерно на 30% тяжелее силикальцитных. Например, высоко прочный силикальцит, о котором упоминалось выше, имеет объемный вес только 1900 кг/м3. Бетон с прочностью в 5 раз меньшей имеет объемный вес не меньше 2200 кг/м3. Эта большая разница в весе конструкции существенно снижает расходы на транспорт и позволяет за счет удешевления фундаментов домов и несущих конструкций получить немалую экономию.

8. Стоимость силикальцитного завода в 2,5 раза ниже стоимости бетонного завода такой же мощности вместе с организацией производства необходимого для работы завода количества цемента.

9. Ниже расход материалов. На изготовление 1 куб.м силикальцитных изделий затрачивается вдвое меньше извести, чем цемента на изготовление такого же количества бетона. При одинаковой степени механизации же производство цемента вдвое дороже извести. Отсюда уже разница в 4 раза.

10. Ниже требования к сырью. Для производства силикальцита употребляется любой дешевый природный песок, производство же бетона требует особенно чистого песка с подходящим зерновым составом и хорошего щебня.

11. Дешевле бетона. При производстве на заводах равной мощности силикальцит, по меньшей мере, в 2 раза дешевле бетона. Это означает, что завод, построенный за сумму, в 2,5 раза меньшую, дает постоянно из года в год более качественную. чем бетон, и в 2 раза более дешевую продукцию.

12. Не меняет размера при затвердевании. Силикальцит как бы создан для производства индустриальных деталей. Даже наиболее крупноразмерные детали затвердевают в автоклаве без напряжений и не изменяют своих размеров. Обычный же бетон при твердении уменьшается в объеме.



Категория: Наука и Техника

<
  • 14 комментариев
  • 0 публикаций
10 февраля 2016 16:14 | #1
+3
  • Регистрация: 19.12.2015
 
Очень интересно. В 2000 году закончил ИрГТУ по специальности ПГС (промышленное и гражданское строительство). Затем 12 лет работал в проектно-обследовательском институте, где занимался обследованием различных строительных конструкций и разработкой усиления конструкций. Сейчас в ОКСиКР (отдел капитального строительства и ремонта). Периодически интересуюсь новыми материалами и технологиями в строительстве. Но почему об этой технологии и материале слышу впервые? Неужели из-за уголовного дела, "замолчали" перспективное направление? А иностранцы, почему не внедрили, не разрекламировали, не вернули под видом нового?

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.