Плотность газосиликатных блоков: Газосиликатные блоки, технические характеристики и свойства: плотность, вес, теплопроводность, прочность

Содержание

Плотность газосиликатных блоков для наружных стен и перегородок

При выборе блоков для строительства дома большинство застройщиков останавливаются на автоклавном газосиликате – легком и прочном материале с пористой закрыто-ячеистой структурой. Их требуемая марка плотности напрямую зависит от целевого назначения возводимых конструкций и ожидаемых нагрузок, для исключения ошибок важно правильно ориентироваться в предлагаемых производителями диапазонах.

Оглавление:

  1. Влияние на другие значение
  2. Классификация кладочных изделий
  3. Расценки

Определение плотности, взаимосвязь с другими характеристиками

Эта величина отражает удельный вес газосиликата с учетом размеров и внутреннего объема пор. Плотность характеризует оказываемую блоками нагрузку на основание и напрямую связана с их другими рабочими показателями:

  • Выдерживаемой прочностью на сжатие.
  • Гигроскопичностью, пористые марки быстрее абсорбируют влагу в сравнении с плотными.
  • Конкретным весом газосиликатного блока. От него зависят трудозатраты на этапах разгрузки и кладки.
  • Способностями к сохранению тепла и шумопоглощению. Связь между данными показателями прямая – плотные имеют более высокий коэффициент теплопроводности в сухом состоянии и хуже защищают помещения от посторонних звуков.

Марки и виды

Минимальный нормируемый удельный вес составляет 300 кг/м3, максимальный – 800, самый востребованный диапазон варьируется в пределах 400-600 и именно на него ориентируются производители. Эта характеристика обязательно указывается в сертификате, при необходимости ее легко проверить путем взвешивания элемента в сухом состоянии и сопоставления полученной величины с его размерами. Отклонение удельного веса от марочного значения варьируется в пределах ±20 кг, не более. В сырую погоду из-за высокой гигроскопичности газосиликат утяжеляется на 20-30%.

Блоки с плотностью до 400 кг/м3 относятся к теплоизоляционным и используются в многослойных кладках, наружном утеплении или заполнении каркасных конструкций. Их коэффициент теплопроводности в сухом состоянии не превышает 0,096 Вт/м·°C, а класс прочности достигает В2,5. При возведении несущих вертикальных стен без поддержки они не подходят из-за риска разрушения, исключение делается лишь для D400, подходящих для строительства одноэтажных домов с легкими крышами. Сфера применения также включает заложение внутреннего пространства между балками сборно-монолитных перекрытий, элементы с такими свойствами хорошо подходят для каркасных разделительных систем.

Газосиликат D500 имеет плотность, сопоставимую с деревянным брусом и класс от В2,5 и выше. Данная группа включает блоки для возведения перегородок, несущих стен дома с этажностью в пределах 1-3, армированных балок и перекрытий со средними весовыми нагрузками. Их стандартный коэффициент теплопроводности составляет 0,12 Вт/м·°C, при необходимости такая марка применяется в качестве утеплителя высотных конструкций. В случае использования для несущих стен потребность в наружной теплоизоляции или рекомендуемую толщину стен без нее определяет расчет.

D600 из всех распространенных и находящихся в свободной продаже типов имеет самый высокий класс прочности – В3,5 и теплопроводность от 0,16 Вт/м·°C. Они покупаются для заложения капитальных несущих систем домов в пределах 5 этажей. Они без проблем выдерживают вес фасадной обрешетки и ветровые нагрузки. Для внутренних перегородок их используют реже. При превышении плотности свыше 700 кг/м3 их теплоизоляционные способности резко снижаются, постройки из них нуждаются в наружном утеплении или выборе многорядной кладки. Вне зависимости от марки для получения энергосберегающего дома принимаются меры по исключению мостиков холода или надежной защите конструкций от конденсата и влаги.

Стоимость

Ориентировочные расценки на газосиликатные изделия приведены в таблице:

Наименование бренда Плотность Соответствующий класс прочности Цена за 1 м3, рубли
 AeroStone D500 В2,5 3500
D600 В3,5
Ytong D400 В2,5 4750
D500 В3,5 4600
Bonolit D400 В2,5 3100
D500
D600 В3,5


 

Разновидности газосиликатных блоков в зависимости от плотности материала

Плотность газосиликатных блоков может быть различной, данный параметр определяет областью применения материала. Ведь в зависимости от плотности газосиликатные блоки могут иметь ограниченную область применения, или же быть универсальными.

Плотность газосиликатных блоков может быть различной, данный параметр определяет областью применения материала. Ведь в зависимости от плотности газосиликатные блоки могут иметь ограниченную область применения, или же быть универсальными. Далее мы поговорим именно об этом свойстве материала, и подробно разберемся с тем, в каких областях применяется материал с той или иной плотностью.

Газосиликатные блоки плотностью до 400 кг на метр кубический

Область применения данного вида газосиликатных блоков очень ограничена, поскольку данный материал чаще всего используется именно в качестве утеплителя. Связано это с тем, что низкая плотность материала влияет на его прочность, и потому материал быстрее разрушается под воздействием механической нагрузки. Таким образом, данный материал не целесообразно использовать для возведения несущих стен здания.

Что же касается теплоизоляционных свойств, то низкая плотность материала в данном случае позволяет сделать его максимально тёплым. Дело в том, что в не плотном материале молекулы размещаются далеко друг от друга, а именно это является залогом хороших теплоизоляционных свойств материала. Если же молекулы находятся слишком близко друг к другу, как это происходит с более плотными материалами, то теплопроводность у таких блоков будет гораздо выше, а значит, использовать их для утепления уже будет нецелесообразно. К тому же, если вы используете данный материал именно для утепления, то ему не обязательно иметь большой вес, а также большую плотность.

Блоки плотностью от 400 кг на метр кубический

Данный вариант газосиликатных блоков более распространен, поскольку может применяться не только для утепления заданий, но ещё и при возведение одноэтажных зданий, а также подсобных помещений. Дело в том, что данные блоки имеют уже прочность гораздо больше, нежели предыдущий вариант, а также они имеют малый вес, это позволяет значительно снизить давление на фундамент здания, и сделать его таким образом более легким. Однако использовать данный материал для возведения зданий выше 1 этажа нельзя.

Где можно купить качественные газосиликатные блоки?

Если вы хотите приобрести качественные газосиликатные блоки, то советуем вам обращаться в компанию “Стройшанс НН”. Если вас ранее интересовал вопрос: сколько стоит газосиликатный блок, то теперь данный вопрос вас беспокоить уже не будет. Ведь мы гарантируем Вам самые выгодное в Нижнем Новгороде цены, и условия сотрудничества. У нас вы можете заказать доставку товара по территории Нижнего Новгорода или в близлежащие населенные пункты. Также вы можете получить бесплатную консультацию наших специалистов по поводу выбора того или иного строительного материала.

Нашим преимуществом является то, что мы гарантируем вам качество всех материалов документально. Мы сотрудничаем с надежными производителями, а потому подтверждение качества нашей продукции не является проблемой. 

Технические характеристики газосиликатных блоков — Орел Блок

    главная    |     Характеристики блоков

Характеристики блоков из ячеистого бетона

Характеристики силикатного кирпича


Характеристики блоков из ячеистого бетона

Cравнительная таблица характеристик материалов для домостоения

Показатели Ед. изм.
Кирпич строительный
Строительные блоки Пенобетон
глиняный силикатный керамзитобетон газобетон
Плотность кг/м3 1550-1700 1700-1950 900-1200 350-700 400-1200
Масса 1м2 стены кг
1200-1800
1450-2000 500-900 200-300 200-900
Теплопроводность вт/м2 0,6-0,95 0,85-1,15 0,5-0,7 0,10-0,28 0,12-0,38
Морозостойкость цикл 25 25 25 15-35 15-65
Водопоглощение % по массе 12 16 18 20 12
Предел прочности при сжатии МПа 2,5-25 5-30 3,5-7,5 1,5-10 1,5-17

 

Характеристики пенобетонных блоков

Марка бетона по средней плотности в сухом состоянии D400 D500 D600 D700 D800 D900
Пределы отклонений средней плотности бетона
в сухом состоянии, кг/м3
351-450 451-550 551-650 651-750 751-850 851-950
Коэффициент теплопроводности бетона в сухом состоянии не более, Вт/(м*К) 0,10 0,12 0,14 0,18 0,21 0,24
Класс бетона по прочности на сжатие М0,5
М0,75
В0,75
В1,5
В1 В1,5
В2
В1,5 В2
В2,5
В2 В2,5
В3,5 В5
В2,5 В3,6
В5 В7,5
Средняя прочность на сжатие (при коэффициенте вариации Vn=17%) не менее, МПа 0,7; 1,1 1,1; 1,4; 2,2 1,4; 2,2; 2,9 2,2; 2,9; 3,6 2,9; 3,6; 5,0; 7,2 3,6; 5,0; 7,2; 10,7

 

Характеристики газосиликатных блоков первой категории

Значение показателя для марки по средней плотности

Средняя плотность в сухом состоянии, кг/м3

Класс бетона по прочности на сжатие

Прочность на сжатие,МПа,

не менее

Марка по морозостойкости

Коэффициент теплопроводности,

Вт/(м*С)

Усадка, мм/м, не более

Отпускная влажность, %по массе, не более

Удельная активность естественных радионуклидов,

Бк/кг, не более

Предельные отклонения от размеров, мм

 

Характеристики газосиликатных блоков третьей категории

Значение показателя для марки по средней плотности

Средняя плотность в сухом состоянии, кг/м3

Класс бетона по прочности на сжатие

Прочность на сжатие,МПа,

не менее

Марка по морозостойкости

Коэффициент теплопроводности,

Вт/(м*С)

Усадка, мм/м, не более

Отпускная влажность, %по массе, не более

Удельная активность естественных радионуклидов,

Бк/кг, не более

Предельные отклонения от размеров, мм

 

Характеристики ячеистых бетонов

Показатель Ячеистый бетон
неавтоклавный
теплоизоляционный
Ячеистый бетон
неавтоклавный
конструкционный
Объемная масса в сухом состоянии, кг/м3 400-600 600-1600
Прочность на сжатие в 28 дней, кг/см2 10-30 30-60
Теплопроводность, Ккал/м.ч.гр. 0,1-0,17 0,17-0,33
Сопротивление теплопередачи через стену 200 мм.
300 мм, Ккал/кн.м.ч.гр.
  0,71-0,95
0,43-0,58
Акустические характеристики для стены 200 мм.
300 мм., Дб
43-45
35-37
40-42
47-49
Паропроницаемость, мг/м.ч.П.   0,17-0,23
Усадка после 90 дней, %   0,033
Огнеустойчивость, мин 120 120
Водопоглощение, %   8,5

Характеристики силикатного кирпича

Основные характеристики силикатного кирпича утолщенного 2-х пустотного


Значение показателя

Марка по прочности

Предел прочности при сжатии, Мпа, не менее

Предел прочности при изгибе, Мпа, не менее

Марка по морозостойкости

Водопоглощение,%, не менее

6

Масса (сух),кг. не более

4,3

Влажность,%

3-5

Пустотность,%

16

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*С)
(фрагмент бесшовной кладки)

0,856

Удельная активность естественных радионуклидов,
Бк/кг, не более

370

Средняя плотность, кг/м3

1630

 

Основные характеристики силикатного кирпича утолщенного 11-ти пустотного

Значение показателя

Марка по прочности

Предел прочности при сжатии, Мпа, не менее

Предел прочности при изгибе, Мпа, не менее

Марка по морозостойкости

Водопоглощение,%, не менее

Масса (сух),кг. не более

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*С)
(фрагмент бесшовной кладки)

Удельная активность естественных радионуклидов,
Бк/кг, не более

Средняя плотность, кг/м3

 

Основные характеристики силикатного камня 11-ти пустотного

Значение показателя

Марка по прочности

Предел прочности при сжатии, Мпа, не менее

Предел прочности при изгибе, Мпа, не менее

Марка по морозостойкости

Водопоглощение,%, не менее

Масса (сух),кг. не более

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*С)
(фрагмент бесшовной кладки)

Удельная активность естественных радионуклидов,
Бк/кг, не более

Средняя плотность, кг/м3

 

как рассчитать сколько весит 1 штука и 1 м3 материала

Газоблоки относят к легким каменным материалам, по сравнению с монолитным бетоном и кирпичом, при помощи которых возводят стены дома. Основные компоненты — цемент, песок и известь. Один из важных параметров такого материала – его масса. Прежде всего вес газобетонного блока нужно знать для расчета фундамента дома.

От чего зависит масса

На вес газоблока влияют два параметра:

  • плотность;
  • влажность.

Плотность

Значение плотности отображено на маркировке материала и указано в единицах измерения кг/м3.

Вес газобетона 1м3 в зависимости от марки
Марка газобетона Плотность (кг/м3) Вес 1 м3 газобетона (кг)
D300 300 300
D400 400 400
D500 500 500
D600 600 600

Из таблицы следует, что 1 куб газобетона марки D400 весит 400 кг, 1 куб марки D500 весит 500 кг.

Влажность

Что касается влажности, то этот показатель влияет на массу аналогичным образом. Чем больше процент влаги, тем большей будет масса материала.

По технологии производства автоклавные газобетоны подвергаются длительной выдержке в среде насыщенного пара под высоким давлением. Изделия, выходящие с конвейера, содержат 25-30% влаги.

Важно!

Отпускная влажность газобетона составляет 25-30%, что увеличивает вес блоков в 1,25-1,3 раза по сравнению с высохшим материалом.Однако, в течение 3-х лет, если строительство произведено с учетом требований по защите ограждающих конструкций от переувлажнения, материал высыхает и приобретает эксплуатационную равновесную влажность меньше 5%. Причем бóльшая часть влаги уходит в первый год эксплуатации.

Расчет массы

Сколько весит блок

Чтобы провести расчеты, необходимо изначально знать габариты материала и плотность.

Расчеты проводят по формуле m=V*p. Обозначения следующие: m – вес блока (кг), V – объем(м3), р – плотность (кг/м3).

Справка

Для того чтобы узнать объем, нужно перемножить все значения.В качестве примера посчитаем вес газосиликатного блока 600х300х200 мм и плотностью D500.

Расчет

Дано:
  • Размер: 200х300х600 мм
  • Плотность: 500 кг/м3.

Решение:

  1. Зная размеры, можно высчитать объем. Для указанного изделия он будет составлять:
    V = 200 мм * 300 мм * 600 мм = 36000000 мм3 = 0,036 м3
  2. Далее, отталкиваясь от марки, на которой указана плотность, определяется вес блока:
    m = 0,036 м3 * 500 кг/м3 = 18 кг

Ответ: Вес газобетонного блока 200х300х600 без учета влажности составляет 18 кг.



Закрепим знания и произведем расчет для популярного стенового блока 250х400х600 мм и плотностью D400.

Расчет

Дано:
  • Размер: 250х400х600 мм
  • Плотность: 400 кг/м3.

Решение:

  1. V = 250 мм * 400 мм * 600 мм = 60000000 мм3 = 0,06 м3
  2. m = 0,06 м3 * 400 кг/м3 = 24 кг

Ответ: Масса 250х400х600 без учета влажности составляет 24 кг.

Если расчет производится с целью определения нагрузки стен дома на фундамент, то влажность не играет большое значение в определении массы в данном случае. Так как параметр влажности в эксплуатируемых стенах не поднимается выше 5% при любых погодных условиях.

На начальном этапе строительства фундамент будет нагружаться стенами, нагрузка от которых больше расчетной за счет отпускной влажности. Но к моменту установки окон, возведения крыши, внутренней и внешней отделки, установки оборудования и мебели стеновой материал отдаст в окружающую среду значительную часть влаги и примет расчетную массу. Именно поэтому не стоит учитывать влажность при расчете нагрузок.

Некоторые самозастройщики возводят стены из газобетона в одиночку. И не по наслышке проверяют на себе массу блока лишь при кладке первого ряда. В этом случае им стоит понимать, что свежие заводские блоки за счет содержащейся в них влажности будут тяжелее рассчитанных выше значений примерно на 25%. Если толщина стен по проекту составляет 500 мм, то один человек будет не в состоянии поднимать такие тяжелые изделия. Ему придется либо взять помощника, либо купить более легкий материал толщиной 200 мм и 300 мм (и выложить из него двойную стену вразбежку).

Строителю на заметку

Помимо стандартных блоков с прямолинейными гранями некоторые современные заводы выпускают блоки с захватами для рук с обеих сторон.

Такой материал удобно поднимать и переносить.

При этом расход клея не увеличивается, так как по технологии монтажа пустоты заполнять не нужно.

Так, в нашем первом примере свежий заводской блок, только сошедший с конвейера, будет тяжелее расчетных значений на 30%. Его вес для нашего первого примера составит:

m = 18 кг * 1,30 = 23,4 кг

Для второго примера предлагаю произвести этот несложный расчет самостоятельно и прикинуть свои возможности по подъему таких блоков на стены в одиночку.

Вес поддона с блоками

Эта характеристика пригодится при планировании доставки материала на объект. У каждого грузового автомобиля есть предельные значения грузоподъёмности и объема перевозимых грузов.

Допустим, визуально вам покажется, что в грузовой автомобиль войдет 10 поддонов. Но водитель, узнав массу поддона, скажет, что сможет взять только 8 поддонов. И он будет прав, так как грузоподъемность транспортного средства не должна превышаться.

Определить массу паллеты с газобетоном просто. Зная количество единиц материала в паллете и вес одного газоблока, перемножьте эти значения.

Кстати, многие продавцы отпускают материал со склада целыми поддонами. И в прайс-листе указывают плотность и объём поддона.

Мы уже знаем, что плотность блоков соответствует массе одного кубометра. Соответственно, перемножив плотность на объём получим искомый вес паллеты.

Например, как видно из предложенного прайс-листа, объём поддона с блоками 600х200х300 мм составляет 1,8 м3. Рассчитаем массу поддона для плотности D400.

m = V*p = 1,8 м3 * 400 кг/м3 = 720 кг

Если мы везем газобетон с завода, то сделаем поправку на влажность: 720 кг * 1,25 = 900 кг.

Сколько весит куб газобетона и определение реальной плотности

В начале статьи самой первой таблице приведены эти значения без всякого расчета. Вес кубометра газосиликатного материала соответствует плотности, указанной в маркировке (D400, D500 и т.д.).

Однако, ситуации бывают разные. Возможно, вы захотите проверить соответствие заводского газосиликата заявленным характеристикам. Или вам не хватило поддона блоков, а у соседа остались излишки. При этом ваш сосед не помнит характеристики своего газобетона.

Внимание!

Узнав реальную массу мы можем посчитать реальную плотность.

В этом случае нам понадобится взвесить 1 блок и произвести расчет по обратной формуле p=m/V. Где:

  1. m – вес (кг) — нужно найти весы и взвесить 1 блок;
  2. V – объем(м3) — его мы считали выше;
  3. р – плотность (кг/м3).

Не забывайте брать поправки на влажность.

Расчет количества материала в 1м

3

Расчет проводят в два действия:

  1. Изначально у продавца узнают геометрические размеры конкретного стенового материала и вычисляется его объем. Такой параметр для блока 200х300х600 мы уже считали, исходя из предыдущего примера он равен 0,036 м3.
  2. Далее нужно разделить общий объем (в нашем случае 1 м3) на объем данного блока. В итоге получается 27,778 штук.

Эту характеристику обычно указывают в прайс-листе.

В проектной документации на строительство дома в калькуляции указывается объём необходимого материала, который получают перемножением площади стен с учетом проемов под окна и двери на толщину стен.

Произведя расчет количества материала в кубическом метре, и умножив его на общий объём, мы можем узнать необходимое количество блоков для постройки нашего дома. Кстати, следует помнить при расчете, что над окнами выполняются перемычки. И эти участки в расчет не брать. Но позаботиться о выборе и покупке материала для перемычек.

Размеры и вес

Подводя итоги и учитывая зависимость массы от плотности материала, можно привести следующие параметры веса для каждой марки. Данные представлены одним из производителей.

В заключении напомню, что при выборе марки и размера, нужно учитывать длину, ширину и высоту стен, а также их функциональное назначение.

Полезное видео

Как поднять тяжелый газосиликатный блок на второй этаж, проявив смекалку.

Мы старались написать лучшую статью. Если понравилось — пожалуйста, поделитесь ею с друзьями или оставьте ниже свой комментарий. Спасибо!

Отличная статья 10

Стены из газосиликатных блоков — наружные, несущие, устройство, возведение, армирование

Газосиликатные блоки – это универсальный строительный материал. Их производят из молотого кварцевого песка, воды, известково-цементной смеси, содержащей негашеную известь, и алюминиевого порошка, выступающего в качестве газообразующей добавки. Готовые блоки имеют равномерную пористую структуру, их плотность зависит от соотношения составных компонентов.

Сфера их применения зависит от плотности. Газосиликатные блоки наименьшей плотности (350 кг/м3) используются для теплоизоляции. Для возведения наружных стен одноэтажных зданий – жилых помещений или хозяйственных построек, внутренних перегородок – достаточная плотность 400 кг/м3.

Несущие стены домов высотой до трех этажей возводят из блоков плотностью 500 кг/м3. Наибольшей прочностью обладает материал с удельным весом 700 кг/м3. Этого достаточно для строительства многоэтажных жилых и производственных помещений.

Основные преимущества этого строительного материала:

  • небольшой вес;
  • высокая степень прочности;
  • тепло- и шумоизолирующие свойства, паропроницаемость и морозостойкость;
  • крупный размер, точность форм и простота обработки существенно ускоряет процесс постройки, позволяет минимизировать толщину швов и снижает стоимость работ.

Возведение и устройство стен из газосиликатных блоков

Первое правило при устройстве стен из газосиликатных блоков упоминается во всех источниках: работы по укладке не проводятся в сырую дождливую погоду. Этот строительный материал очень гигроскопичен, и впитавшаяся влага при перепаде температур может привести к деформации кладки.

Укладка производится на монолитный ленточный фундамент на песчаной подушке глубиной 1,8 м или столбчатый фундамент с обвязкой монолитным железобетонным поясом. На фундамент укладывают слой гидроизоляции из рубероида, битумного полиматериала или раствора на основе сухих смесей. Это необходимо, для защиты нижнего ряда от поступающей в цоколь влаги.

Начинают кладку с выставления угловых (маячных) элементов, выравнивая их по горизонтали и вертикали. Еще раз замеряются диагонали будущей постройки, они должны быть одинаковыми. Между угловыми элементами натягивается шнур-уровень, по которому будут укладываться рядовые газоблоки. Если стена длинная, то можно в центре положить еще один блок, чтобы шнур не провисал.

Для кладки используется цементно-песчаный раствор (в соотношении 3:1) или сухие клеевые смеси. Перед укладкой грани блоков смачивают водой, во избежание быстрого высыхания нанесенного раствора. Клеевой раствор равномерно наносится на горизонтальную и вертикальную поверхность зубчатой кельмой или шпателем слоем 1-3 мм. Нужно следить, чтобы клеевой смесью была покрыта вся горизонтальная поверхность без зазоров. Первый ряд является своеобразным фундаментом будущей стены, и к его качеству следует отнестись с особой тщательностью. Его укладывают на цементно-песчаный раствор. Между угловыми газоблоками укладываются горизонтальные. Укоротить блок можно с помощью обычной или электрической пилы.

Перед укладкой последующих рядов еще раз проверяется горизонтальный и вертикальный уровень с помощью шнура, отвеса, уголка. Блоки второго и последующих рядов начинают укладывать от угла со смещением относительно нижнего элемента. Минимальная ширина смещения – 8 см (0,4 от высоты блока).

Наружные стены из газосиликатных блоков

В соответствии со строительными нормами минимальная толщина однородной наружной стены из газосиликатных блоков должна быть не менее 37,5 см при условии кладки с применением клеевых смесей и толщиной шва не более 5 мм. Для утепления применяется облицовка кирпичом или сайдингом. Если планируется оштукатуривание фасада, отделка плиткой или искусственным камнем, то ширина кладки из газобетона увеличивается до 50 см.

Несущие стены из газосиликатных блоков

Возведение несущих стен из газосиликатных блоков также начинается с угловых элементов. Внутренняя стена соединяется с внешней с помощью перевязочной кладки. Блоки для их устройства используются той же марки, что и для наружных, так как они должны будут выдерживать нагрузку от перекрытия.

Для внутренних перегородок, не выполняющих несущую функцию, подойдут блоки толщиной от 100 до 200 мм. Они соединяются с внешней стеной с помощью гибких связей или анкеров.

Армирование стен из газосиликатных блоков

Постройка из газосиликата постоянно подвергается деформирующим нагрузкам, которые возникают при осаждении почвы, перепадах температуры, неравномерности усадки. Это может привести к возникновению мелких трещин, ухудшающих внешний вид. Армирование стен из газосиликатных блоков воспринимает напряжение, возникающее при деформации, и предохраняет стены от растрескивания. Армирование не влияет на несущую способность кладки.

При возведении стен из газосиликатных блоков целесообразно проводить армирование каждые 3 ряда металлической сеткой малого сечения, а также зоны под оконными проемами, опоры перемычек и конструктивные элементы, подвергающиеся повышенной нагрузке.

При высоте этажей здания до 3 метров осуществляется связь между поперечными и продольными стенами:

  • во внешних углах газобетон перевязывается сваренными из арматуры Г-образными элементами длиной не менее 30 см;
  • в местах примыкания внутренних перегородок – арматурной сеткой толщиной 3-4 мм или Т-образными анкерами из полосовой стали толщиной 3-4 мм;
  • в оконных и дверных проемах (сверху и снизу) газосиликат армируется с помощью 8-10 мм арматуры. По 2 прута длиной 50 см в каждую сторону.

Перед укладкой плит перекрытия на наружных стенах из газосиликатных блоков делается специальный армопояс, равномерно распределяющий нагрузку. Для этого можно положить два ряда керамического полнотелого кирпича или уложить специальные U-образные блоки, армировать их и залить бетонным раствором.

Многие из выполненных нами объектов построены именно из газосиликата, мы достаточно часто строим дома из газобетона. Наша компания «Проект» оказывает строительные услуги в Москве и Подмосковье. Опытные специалисты выполнят работы на самом высоком профессиональном уровне.

 

виды, размеры и вес, недостатки и достоинства, область применения блоков

Главная / Статьи / Газосиликатные блоки

Блоки из газосиликата пользуются широким спросом в жилом и промышленном строительстве. Этот стройматериал по многим параметрам превосходит бетон, кирпич, натуральную древесину и др. Он изготавливается из экологически чистого сырья, отличается легкостью, огнеупорностью, простотой в эксплуатации и транспортировке. Применение этого легкого материала позволяет сократить расходы на обустройство тяжелого усиленного фундамента и тем самым удешевить строительство здания.

1. Что такое газосиликатные блоки
2. Как производятся газосиликатные блоки
3. Виды блоков
4. Типоразмеры и вес
5. Состав газосиликатных блоков
6. Характеристики материала
7. Преимущества и недостатки газосиликатных блоков
8. На сколько критичны недостатки
9. Где применяют газосиликатные блоки

Что такое газосиликатные блоки

Газосиликатный блок представляет собой легкий и прочный стеновой материал, который изготавливается из ячеистого бетона. Изделия имеют пористую внутреннюю структуру, что положительно сказывается на их тепло- и шумоизоляционных свойствах. Такой стройматериал может применяться в различных сферах строительной индустрии – для возведения дачных и загородных домов, автомобильных гаражей, хозяйственных сооружений, складских комплексов и др.

Как производятся газосиликатные блоки

Существуют две основные технологии производства газосиликатных строительных блоков.

  • Неавтоклавная. При таком методе производства застывание рабочей смеси происходит в естественных условиях. Неавтоклавные газосиликатные блоки выделяются более низкой стоимостью, но имеют некоторые важные отличия от автоклавных. Во-первых, они менее прочны. Во-вторых, при их высыхании усадка происходит почти в 5 раз интенсивнее, чем в случае с автоклавными изделиями.
  • Автоклавная. Для автоклавного производства газосиликата требуется больше энергетических и материальных ресурсов, из-за чего повышается конечная стоимость изделий. Изготовление осуществляется при определенном давлении (0,8–1,2 МПа) и температуре (до 200 градусов Цельсия). Готовые изделия получаются более прочными и устойчивыми к усадке.

Виды блоков

В зависимости от плотности, состава и функционального назначения блоки из газосиликата делятся на три основные категории.

  • Конструкционные. Обладают высокими прочностными характеристиками. Плотность изделий составляет не менее 700 кг/м3. Применяются при строительстве высотных сооружений (до трех этажей). Способны выдерживать большие механические нагрузки. Теплопроводность составляет 0,18–0,2 Вт/(м·°С).
  • Конструкционно-теплоизоляционные. Блоки с плотностью 500–700 кг/м3 используются при обустройстве несущих стен в малоэтажных зданиях. Отличаются сбалансированным соотношением прочностных и теплоизоляционных характеристик [(0,12–0,18 Вт/(м·°С)].
  • Теплоизоляционные. Отличаются повышенными теплоизолирующими свойствами [(0,08–0,1 Вт/(м·°С)]. Из-за низкой плотности (менее 400 кг/м3) не подходят для создания несущих стен, поэтому применяются исключительно для утепления.

Типоразмеры и вес

Стеновые блоки из газосиликата имеют стандартные размеры 600 х 200 х 300 мм. Габаритные характеристики полублоков составляют 600 х 100 х 300 мм. В зависимости от компании-производителя типоразмеры изделий могут несколько различаться: 500 х 200 х 300, 588 х 300 х 288 мм и др.

Масса одного блока зависит от его плотности:

  • конструкционные блоки весят 20–40 кг, полублоки — 10–16 кг;
  • конструкционно-теплоизоляционные блоки и полублоки — 17–30 кг и 9–13 кг соответственно;
  • теплоизоляционные блоки весят 14–21 кг, полублоки — 5–10 кг.

Состав газосиликатных блоков

Газосиликат — это экологически безопасный стройматериал, который изготавливается из нетоксичного сырья натурального происхождения. В состав блоков входит цемент, песок, известь и вода. В качестве пенообразователя применяется алюминиевая крошка, которая способствует увеличению коэффициента пустотности блоков. Также при производстве материала применяется поверхностно-активное вещество – сульфонол С.

Характеристики материала

Строительные блоки из газосиликата обладают следующими характеристиками.

  • Теплоемкость. Изделия, изготовленные по автоклавной технологии, имеют коэффициент теплопроводности 1 кДж/(кг·°С).
  • Теплопроводность. Конструкционно-теплоизоляционный газосиликат имеет среднюю теплопроводность около 0,14 Вт/(м·°С), тогда как для железобетона этот параметр достигает отметки 2,04.
  • Звукопоглощение. Газосиликатные блоки значительно уменьшают амплитуду внешних шумов, индекс звукопоглощения для этого материала равен 0,2.
  • Морозостойкость. Материал с плотностью 600 кг/м3 выдерживает до 35 циклов замораживания и оттаивания (что соответствует индексу F35). Изделиям с более высокой плотностью присвоен класс морозостойкости F50.

Преимущества и недостатки газосиликатных блоков

Основными достоинствами газосиликата являются следующие.

  • Легкость. Блоки из газосиликата весят почти в 5 раз меньше, чем бетонные изделия тех же размеров. Это облегчает строительные работы и позволяет сократить расходы на транспортировку стройматериала.
  • Эффективная тепло- и звукоизоляция. За счет наличия внутренних микропор достигаются высокие тепло- и шумоизоляционные характеристики газосиликата. Это позволяет создать комфортный микроклимат внутри помещений.
  • Экологичность. В составе стройматериала не содержатся опасные токсины и канцерогены, которые могут причинить вред окружающей среде и человеческому здоровью.
  • Огнеупорность. Газосиликат производится из негорючего сырья, поэтому не разрушается при интенсивном нагревании и не способствует распространению пламени при пожаре.

Насколько критичны недостатки

Как и любой другой стройматериал, газосиликат имеет некоторые недостатки.

  • Низкий запас прочности. Материал с низкой плотностью (300–400 кг/м3) имеет сравнительно невысокие прочностные характеристики. Поэтому при строительстве необходимо в обязательном порядке выполнять работы по армированию стен.
  • Гладкие поверхности. Лицевые части газосиликатных блоков имеют гладкую поверхность с низким коэффициентом шероховатости. Из-за этого ухудшается адгезия с отделочными материалами, что усложняет процесс отделки стен штукатуркой и другими покрытиями.
  • Низкая влагостойкость. Из-за увеличенной пористости материал чувствителен к повышенной влажности. Вода и водяной пар проникают во внутренние микропоры и при замерзании увеличиваются в объеме, разрушая блоки изнутри. Поэтому стены из газосиликата нуждаются в дополнительной гидроизоляции.

Где применяют газосиликатные блоки

Газосиликатные блоки используются в жилом и промышленном строительстве. Этот материал применяется не только для постройки несущих элементов зданий, но и для повышения теплоизоляции, а также для защиты инженерных сетей (в частности, отопительных).

Область применения газосиликата определяется его характеристиками, в первую очередь плотностью.

  • Изделия, плотность которых составляет 300–400 кг/м3, имеют низкий запас прочности, поэтому они используются преимущественно для утепления стен.
  • Газосиликат с плотностью 400 кг/м3 пригоден для возведения одноэтажных домов, гаражей, служебных и хозяйственных пристроек. За счет более высокой прочности материал способен выдерживать значительные нагрузки.
  • Блоки с плотностью 500 кг/м3 оптимальны в соотношении прочностных и теплоизоляционных свойств. Их часто используют для строительства коттеджей, дачных домов и других построек высотой до 3 этажей.

Наиболее прочными являются газосиликатные блоки с плотностью 700 кг/м3. Их применяют для возведения высотных объектов жилого и промышленного значения. Но из-за увеличенной плотности уменьшается коэффициент пористости материала и, следовательно, его теплоизоляционные свойства. Поэтому стены, построенные из таких блоков, требуют дополнительного утепления.

Процесс строительства и испытания блоков

   

Газосиликатные блоки: размеры, ширина, вес

Блоки, выполненные из ячеистого бетона, являются разновидностью стенового материала. Они отличаются минимальной массой, упрощают возведение стен, обеспечивают хорошую теплоизоляцию помещений. Газосиликатные блоки размеры которых установлены нормами ГОСТа, используются для возведения подсобных объектов и жилых домов.

Достоинства и недостатки

Основными преимуществами материала являются:

  • Незначительный вес снижает трудоёмкость при укладке.
  • Высокая прочность позволяет возводить несущие стены.
  • Отличные теплоизоляционные характеристики.
  • Звукоизоляция почти в 10 раз выше, чем у кирпича.
  • Возможность теплового аккумулирования помогает снизить расходы на отопление.
  • Паропроницаемость помогает создать внутри объекта комфортный микроклимат.
  • Не опасен для здоровья человека.
  • Высокая сопротивляемость огню.

Любой строительный материал имеет недостатки. У газосиликатных блоков выделяют следующие отрицательные моменты:

  • чрезмерное влагопоглощение;
  • невысокая прочность и морозостойкость;
  • усадка, приводящая к образованию трещин и расколов;
  • образование грибка в условиях намокания.

Разновидность газосиликата

По назначению блоки условно разделяют на несколько видов:

  • Стеновые. Камень используется для выкладывания наружных стен.
  • Перегородочные. Кирпич применяется для монтирования стен внутри объекта.

Газосиликатные блоки условных групп различаются габаритами. С технической позиции для монтирования перегородок в помещении выгодно использовать изделия меньших размеров. Ведь это ещё и экономия финансовых вложений.

По форме газосиликатные блоки производят следующих видов:

  • прямоугольные, используются для выкладывания несущих стен;
  • пазогребневые – с двух сторон выполнены два выступа, при соединении между блоками не образовывается мостик холода;
  • U-образные, применяются для выполнения армирующего пояса в верхней части стен и возведения перемычки.

К тому же производители выпускают блоки произвольной формы, со специальными ручками для захвата.

Размеры блоков

Размеры газосиликатных блоков установлены согласно, стандартам. Для строительства дома и других объектов производят изделия следующих габаритов:

  • Ширина стенового камня: 200, 250, 300, 350, 375, 400, 500 миллиметров, перегородочного – 100-150 миллиметров.
  • Длина – 600, 625 миллиметров.
  • Высота газосиликата: 200, 250, 300 мм.

Согласно ГОСТ допускаются отклонения размеров готовых изделий. Они различаются по 1 и 2 категории. При выборе продукции стоит обращать внимание на габариты, вес и плотность. От этих показателей зависит сложность кладки, прочность и теплосохраняющие свойства. Благодаря разным размерам каждый покупатель может выбрать подходящий вариант.

Плотность

Готовые изделия различают по составу, который влияет на эксплуатационные характеристики. Плотность влияет на теплопроводность и прочность газосиликатных блоков.

Чем ниже плотность материала, тем выше морозостойкость и теплопроводность. Оптимальной показателем плотности газосиликата является 500 килограмм на кубический метр. Марка D500 хорошо подойдёт для возведения наружных и внутренних стен.

Следует учитывать: низкая плотность – низкая прочность на сжатие. В таблице приведены технические показатели в зависимости от плотности материала.

Вид газосиликатных блоков Плотность, кг/м3 Теплоизоляционные свойства Применение
Конструкционные от 1000 до 1200 Необходимо дополнительное утепление Первые этажи

 

Конструкционно-теплоизоляционные от 500 до 900 Среднее Широкая сфера использования
Теплоизоляционные от 300 до 500 Отличное Не выдерживает большого давления

Вес блоков

Газосиликатные блоки размером 600х300х200 мм отличаются плотностью. Для возведения строительных объектов используют марки D500, D600, D700, а D300, D400 – для утепления. Вес газосиликатного блока 600х300х200 прямо пропорционально зависит от плотности. В таблице приведены показатели для материала маркировки D500 в зависимости от разных габаритов.

Размеры блока (длинна х толщина х высота), мм Количество блоков на поддоне, штук Вес 1 газосиликатного блока марки D500, кг

 

600х200х150 100 11,7
600х200х250 60 19,5
6600х200х300 50 23,4
600х200х400 30 31,2
600х250х100 120 9,8
600х250х150 80 14,6
600х250х250 48 24,4
600х250х300 40 29,3
600х250х375 32 36,5
600х250х400 24 39
600250х500 24 48,7

На вес газосиликата влияет влажность воздуха. В сырую погоду удельный вес газосиликатных блоков увеличивается, один из недостатков материала – сильно впитывает влагу. Для строительства объекта расчёт веса ведётся в 1 кубическом метре.

Другие параметры

На рынке строительных материалов представлен большой выбор газосиликатных кирпичей. Популярностью пользуется продукция из ячеистого бетона «Забудова» страна производитель Республика Беларусь, «Бонолит» производитель Россия.

При выборе газосиликатного камня следует учитывать прочность. Наиболее востребован материал с показателем прочности: B 1,5, B 2,5, B 3,5. Например, для строительства несущих конструкций пяти этажного дома используются блоки В 3,5, выдерживающие нагрузку 600 килограмм на кубический метр.

Морозоустойчивость — немаловажный показатель для строительного камня. Перепады температур приводят к изнашиванию материала. Необходимо учитывать климатическую зону, в которой будет производиться строительство объекта.

В таблице приведены технические характеристики газосиликата «Забудова».

Марка газосиликатных блоков Класс бетона по прочности на сжатие Удельная теплоёмкость, кДж/кгоС Марка по морозостойкости

 

Коэффициент теплопроводности, Вт/моС
D350 B 1,0 0,84 F 25 0,09
D400 B 1,0-1,5 0,84 F 25 0,1
D450 B 1,5 0,84 F 35 0,11
D500 B 2,0-2,5 0,84 F 35 0,12
D600 B 2,5-3,5 0,84 F 35 0,14
D700 B 3,5 0,84 F 50 0,18

Газосиликатные блоки являются востребованным материалом на строительных площадках. Популярность вызвана высокими эксплуатационными характеристиками.

Каковы преимущества силиката кальция высокой плотности в промышленности? — Блог — Новости

Промышленные предприятия, работающие при высоких температурах, привыкли доверять листам и стержням из высокоплотного силиката кальция в качестве изоляции — и не без оснований.

На предприятиях химического производства, нефтеперерабатывающих заводов и производства электроэнергии этот материал используется в опорах для высокотемпературных труб и другом оборудовании из-за его высококачественных тепло- и электроизоляционных свойств.Он также встречается в других трубопроводах и приложениях, а также в блочной изоляции. Но что еще делает его таким эффективным и выгодным в этих условиях?

  • Устойчивость к высоким температурам : Силикат кальция высокой плотности может выдерживать температуры до 1000 o C.
  • Неопасно : Материал не содержит асбеста, ртути и свинца.
  • Обрабатываемый: Материал может обрабатываться с жесткими допусками с использованием инструмента с твердосплавными напайками и доступен в виде обработанных деталей, а также листов и стержней.
  • Универсальность: Силикат кальция характеризуется высокой прочностью и стабильностью размеров, а также возможностью использования на самых разных формах и размерах поверхностей.

Краткая история Ca

2 SiO 4 — Силикат кальция

Хотя и встречается в природе в виде минерала Ларнит, промышленное производство компонентов силиката кальция, таких как листы, сегодня осуществляется методом прессования из увлажненной смеси кремнеземных материалов и известняка с последующим отверждением в условиях насыщенного пара в автоклаве.

Однако его происхождение началось в 19 годах, когда немецкий исследователь произвел материал, подвергая песок и известняк воздействию пара под давлением. Его производственный потенциал на промышленном уровне был увеличен только с внедрением ротационных прессов, разработанных в Англии и впервые примененных в Германии в 1894 году.

Высокотемпературная изоляция

Когда опасность использования асбеста в высокотемпературных изоляционных материалах стала очевидной во второй половине 20 — х 900 — х гг. — гг., Промышленность обратилась к силикату кальция в качестве безопасной альтернативы с увеличением производства промышленных труб и оборудования из этого материала. .Там, где асбест присутствовал на ранних этапах использования силиката кальция для изоляции, сегодня эта практика прекращена.

Его внедрение в оборудование промышленных предприятий также выиграло от ряда других факторов:

  • Относительно низкая и очень стабильная теплопроводность
  • Высокая термостойкость (устойчивость к резким перепадам температуры)
  • Прочность на изгиб и сжатие
  • Негорючесть
  • Способность противостоять вибрации, вызываемой такими компонентами, как клапаны и измерительные устройства, прерывающими прохождение пара по трубам
  • Достаточно прочный, чтобы сохранять изоляционную эффективность даже при самом суровом обращении или повреждении
  • Нерастворимость в воде
  • Менее подвержен коррозии благодаря низкому содержанию хлоридов
  • Электроизоляционная способность в сухом виде
  • Чрезвычайно небольшая усадка редко влияет на эффективность работы

Согласно рыночным отчетам, изоляция остается самым популярным применением материала, и, по прогнозам, так будет продолжаться как минимум до 2025 года.

Непромышленное использование силиката кальция, о котором вы, возможно, не знали

Силикат кальция не только широко используется в теплоизоляции в промышленности, но и является одним из самых популярных материалов для кирпичной кладки в Европе благодаря своей несущей способности, огнестойкости, звуко- и теплоизоляционным свойствам.

Помимо промышленности и строительства, он также используется гораздо ближе к дому в качестве средства против слеживания при приготовлении пищи, включая поваренную соль, и в качестве пищевой добавки, одобренной ООН.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть ассортимент листов и стержней из высокоплотного силиката кальция Goodfellow.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файлах cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

размер, плотность и другие свойства

производство и сфера применения газосиликата

Этот материал представляет собой искусственный камень, изготовленный из смеси измельченного кварцевого песка, извести, а также некоторых видов бетона. С помощью пенообразователей данный состав идет процесс «испытания на набухание», а затем — твердение пропаркой или автоклавированием. В результате получается пористый, легкий материал. Вес силикатных блоков в конструкции стены составляет в среднем от 350 до 700 кг / м3.

он выпускает все виды плотности, в зависимости от того, какая разная, и их объем. Например, материал плотностью 350 кг / м³ используется в качестве утеплителя, блоки с плотностью 400 кг / м³ вполне подходят для возведения самонесущие и несущие стены в малоэтажных домах (2-х этажных домах). С 500 кг / м³ хороши для строительства нежилых и жилых домов выше трех этажей. И наконец, от 700 кг / м³. м³ отлично подходят для многоэтажного дома.

Силикатные блоки: преимущества и недостатки

Основным преимуществом этого материала является его необычайная прочность и легкость, поэтому он так высоко ценится на строительном рынке. Кроме того, газосиликатные блоки благодаря своим техническим характеристикам, Обеспечивают надежность и долговечность всех конструкций, перечислены основные достоинства и недостатки.

  • Низкая теплопроводность , поэтому обеспечивает отличную теплоизоляцию.Особенно хороша защита от холодного газобетона марки Д500 и Д600. А летом он защитит здание от перегрева.
  • высокая огнестойкость и защита от распространения пламени . По основным европейским стандартам относится к классу «А» и 1,2 степени по ДБН В. 1.1-7-2002. Это означает, что его можно использовать для теплоизоляционных конструкций t изоляционная подложка примерно до 400 С (при этом блок только увеличивает прочность).
  • Хорошая звукоизоляция , которая составляет в среднем 45-50 дБ (в зависимости от марки блоков и толщины стен).Таким образом, благоприятные акустические условия для домовладельцев.
  • простота обработки и укладки . Его можно резать, резать практически любым приспособленным для этого инструментом. Благодаря этому можно изготавливать блоки разных размеров и воспроизводить даже самые сложные архитектурные сооружения.
  • Высокая устойчивость к воздействию плесени для газобетона, плесени и других микроорганизмов (даже при высокой температуре и влажности). Это избавляет от необходимости обрабатывать все виды работ антисептиками.

Из недостатков можно выделить следующие: меньшая твердость призмы и возможность скопления влаги в порах.

Первое означает, что материал подвержен растрескиванию. Второе — это приводит к демультиплексированию и общему локальному разрушению. Но, тем не менее, в строительстве успешно использованы газосиликатные блоки, характеристики которых описаны выше, и его популярность растет с каждым днем. Для дополнительной защиты наружных стен облицовывают штукатуркой или сайдингом.

Несколько слов о

упаковка Сразу скажу, что какой-либо конкретной технологии применения этого материала не существует. Отличительной особенностью газобетона является простота монтажа, поэтому мы даем несколько рекомендаций. Во-первых, как уже было. Как уже упоминалось, этот материал легко режется, ведь любые отверстия под розетки можно просверлить обычным сверлом. Во-вторых, газобетон первой серии следует укладывать на цементный раствор, чтобы как можно было компенсировать неровности фундамента.

также стоит учесть, что укладку первого ряда следует проводить на слой битумной бумаги (в качестве гидроизоляции). Дальнейшие блоки выравниваются по горизонтали с помощью рубанка. В-третьих, второй и последующие ряды необходимо укладывать друг на друга. перевязка газобетона. Остатки швов раствора удалялись с помощью кельмы. Борта блоков обрабатывались обычной электропилой (только срезаны). И, в-четвертых, для монтажа оконных и дверных проемов устанавливаются на вершина из металла или армированные уголки полотна.

Блоки силиката кальция от Chemtrade из Ахмедабада, Гуджарат | ID

Свойства IS 9428 ASTM C533: 90 Класс JR
Тип I Тип II 800 1000
Температура Â макс. 950 649 871 800 1000
Насыпная плотность (кг / м3) Значения испытаний Сред. Vzalues ​​ 200 â 320 220-280 (макс.) 240 (макс.) 240 220 â 270 230 â 275
Прочность на сжатие Уменьшение толщины, макс.
Сухой При нагрузке 415 кН / м 2 5% 5% 5% 3% 3%
Влажный при нагрузке 170 Кн / м 2 5% 3,5% 3,5%
В сухом состоянии, под нагрузкой 345 Кн / м 2 После 24 часов теплового замачивания 5% 3,5% 3.5%
Прочность на изгиб (кн / м 2 ) мин. 240 310 310 400 400
Термостойкость после тепловой выдержки при макс. Темп. В течение 24 часов Усадка футеровки (длина)
Макс. 1,6% 1.8%
Потеря массы Макс. 15% 15% 15%
Теплопроводность (Вт / мк) Макс. При средней температуре.
200 C 0,080 0,079 0,095 0,070 0,080
300 C 0,097 0,095 0,110 9017 0,07 9016 9016 9016 9017 0,07 9016 9016 9016 0.121 0,136 0,105
500 C 0,147 0,120
кг ), мин.
Light Grade (k / value 0.12ZW / mk)
Medium Grade (k / value 0.15w / mk)
10 25

Блоки из силиката кальция — Ravani Ceramics

Ravani Ceramics производит и экспортирует блоков силиката кальция , которые производятся в соответствии с IS 8154 и 8428, ASTM C 533-90 и соответствующими военно-морскими спецификациями.Блоки силиката кальция, производимые нами, широко используются в различных отраслях промышленности из-за их превосходного качества и высокой эффективности. Мы предлагаем блоки силиката кальция различных размеров, чтобы соответствовать требованиям наших клиентов.

Основные особенности

  • Огнестойкий
  • Хорошая механическая прочность (более 10 кг / см2)
  • Низкая теплоемкость
  • многоразового использования
  • Жесткий и легкий (плотность 250 кг / м3)
  • Долговечность

Подробнее о продукте

  • Химический анализ: %
  • CaO: 38 мин.
  • SiO2: 41 мин
  • e-стекловолокно: 7 макс
  • h3O химически комбинированный: 14 max
  • Железо: 20 частей на миллион
  • AL 2 O 3, MgO: пренебрежимо мало

Физические свойства

Продукт Размер мм Толщина мм BD кг / м2 Прочность на изгиб МПа Температура ° C
Блоки силиката кальция 900 х 600600 х 150 25-10025-100 250250 0.87-0.900.87-0.90 800/1000/1100800/1000/1100
Жесткое покрытие трубы 900/600/450 25-75 250 0,8-0,9 800/1000/1100

Химический состав

Характеристики H-800 Марка Значения% Класс H-1000 H-1100 Марка
SiO 2 40-44 42-46 44-48
CaO 34-38 34-38 35-38
Al2O 3 3.2-4,5 3,2-4,5 3,5-4,5
Fe 2 O 3 -0,7 ~ 0,7 ~ 0,7
MgO ~ 1,3 ~ 1,3 ~ 1,3
LOI <15 при 800 ° C <14 при 950 ° C <11 при 1025 ° C

Где используется?

Электростанции Котлы, паропроводы, вытяжные каналы газовых установок,
Турбины, мазутные трубопроводы и дымоходы.
Удобрения, нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность Реформатор, установка для крекинга газа, нагреватель, воздуховоды, котел, паропроводы и технологические трубопроводы
.
Черная металлургия Вал доменной печи, печь и вытяжная труба, ямы для выдержки, печи повторного нагрева и отжига
, котел-утилизатор, крыша и регенератор
Щиты коксовых батарей и печи для обжига извести, воздуховод горячего воздуха
и дымоходы.
Губка Газовая установка риформинга, емкость десуфуризатора, воздуховоды и дымовые газы.
Воздуховоды и система утилизации отходящего тепла.
Цементная промышленность Циклоны подогревателя, прекальцинатор, стояк клина, колпак для сжигания
, колосниковый охладитель, канал третичного воздуха, каналы дымовых газов и ЭП
Сахар Котел, паропровод и технологический трубопровод

Патент США на пористые силикаты кальция и патент на метод синтеза (Патент №10239022 от 26 марта 2019 г.)

ЗАЯВЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО ИССЛЕДОВАНИЙ ИЛИ РАЗРАБОТКИ, СПОНСИРУЕМЫХ ФЕДЕРАЛЬНЫМ ОБРАЗОМ

Это изобретение было сделано при государственной поддержке в рамках гранта №1346506, награжден Национальным научным фондом. Правительство имеет определенные права на изобретение.

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящее изобретение основано на предыдущей предварительной заявке № 62/155591, поданной 1 мая 2015 г., и испрашивает преимущество ее приоритета. использование пористых материалов в качестве мембран ограничено из-за следующих основных недостатков; 1) химическая нестабильность в кислых средах, 2) низкий поток газа, 3) сложность изготовления и изготовления в больших масштабах, 4) высокая стоимость и т. Д.Настоящее изобретение устраняет такие недостатки с помощью нового изобретения.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Мезопористые мембраны показали многообещающие характеристики разделения наряду с потенциалом снижения энергопотребления, что привело к резкому снижению затрат. В последнее время были предприняты обширные усилия по разработке мезопористых мембран, которые привели к значительному прогрессу в синтезе четко определенных пористых морфологий, большинство из которых были синтезированы с использованием методологии поверхностно-активного вещества-темплата.

В настоящее время наиболее хорошо спроектированные современные мембраны с использованием этой технологии изготавливаются из металлов, полимеров, углерода, кремнезема и т. Д. В настоящей работе мы стремимся синтезировать мезопористые частицы силиката кальция с превосходным разделением. емкость и оптимальная проницаемость, что приводит к снижению потребления энергии для избирательного разделения газов и жидкостей и / или их комбинации.

Мы исследуем различные методы улучшения свойств кальций-силикатных мембран путем настройки плотности пор (количества пор на единицу площади) в процессе синтеза / старения, способствуя образованию равномерно распределенных гексагональных нанопор.В этом контексте снижение плотности частиц путем регулирования соотношения кальция и кремния наряду с оптимизацией площади поверхности имеет важное значение для достижения нашей цели.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 схематически показан механизм образования мезопористых гексагональных C-S мембран.

РИС. 2 представляет собой ПЭМ-изображение с высоким разрешением (ПЭМВР) мезопористых гексагональных мембран C-S (фиг. 2 a ) и выбранные диаграммы дифракции электронов по площади (SAED), показывающие кристалличность и гексагональные структуры (фиг.2 б ).

РИС. 3 представляет собой СЭМ-изображение типичного мезопористого CS (фиг. 3 a ), показывает CS под TEM (фиг. 3 b ) и элементарное картирование микроструктуры CS с помощью сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектрометрии. (SEM-EDX; фиг. 3 c ).

РИС. 4 представлена ​​характеристика мембран C-S. (Фиг.4 a ) EDX-изображения C-S с C / S = 1,0 (Фиг.4 b ) порошковая рентгенограмма образцов C-S, синтезированных с C / S = 1.0.

РИС. 5 обеспечивает проницаемость мезопористых материалов C-S.

РИС. 6 схематично показано формирование тонкой пленки C-S на подложке из пористого кремния.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следует понимать, что как предшествующее общее описание, так и последующее подробное описание являются иллюстративными и пояснительными и не ограничивают предмет изобретения, как заявлено. В этой заявке использование единственного числа включает множественное число, слово «а» или «an» означает «по меньшей мере один», а использование «или» означает «и / или», если специально не указано иное.Кроме того, использование термина «включая», а также других форм, таких как «включает» и «включенный», не является ограничивающим. Кроме того, такие термины, как «элемент» или «компонент», охватывают как элементы или компоненты, содержащие один блок, так и элементы или компоненты, которые содержат более одного блока, если специально не указано иное.

Заголовки разделов, используемые в данном документе, предназначены для организационных целей и не должны рассматриваться как ограничение описываемого предмета. Все документы или части документов, процитированные в этой заявке, включая, но не ограничиваясь, патенты, заявки на патенты, статьи, книги и трактаты, настоящим прямо включены сюда посредством ссылки во всей своей полноте для любых целей.В случае, если в одной или нескольких включенных литературных источниках и аналогичных материалах термин определяется способом, который противоречит определению этого термина в данной заявке, данное приложение имеет преимущественную силу.

Введение

Материалы с упорядоченными монодисперсными настраиваемыми порами, высокой удельной площадью поверхности и отличной адсорбционной способностью являются многообещающими кандидатами для нескольких приложений, включая биологию и медицину, 1 адсорбция, 2 катализ и разделение, 3 рост с помощью шаблона наноматериалов, 4 и многие другие.Среди них разделение и хранение газов вызвали большой интерес в научных кругах и промышленности из-за растущей озабоченности по поводу источников энергии и глобального потепления. Примеры проблем разделения, связанных с энергией и окружающей средой, включают: 1) отделение CO 2 / CH 4 , 2) отделение H 2 от N 2 или CH 4 , 3) отделение O 2 из воздуха, 4) удаление токсичных газов, таких как H 2 S из природного газа, и 5) восстановление H 2 в процессах нефтепереработки. 5

Мембранное разделение газов очень энергоэффективно и рентабельно по сравнению с большинством конкурирующих технологий, таких как адсорбция с переменным давлением и криогенная дистилляция. Ключевые категории таких пористых мембран включают

1) материалы на керамической основе 6,7,8 : мембраны на керамической основе привлекают огромное внимание в области разделения газов за последние 20 лет. Наиболее распространенные керамические мембраны изготовлены из оксидов Al, Si, Ti и Zr, причем Ti и Si более стабильны, чем оксиды Al или Si.Разделение газов с использованием материалов на керамической основе обеспечивает альтернативу существующим традиционным процессам разделения, таким как криогенная дистилляция и адсорбция при переменном давлении, что приводит к более дешевому производству различных газов с высокой чистотой. Например, керамические мембраны, изготовленные из оксидов перовскита со смешанной кислородно-ионной и электронной проводимостью (MIEC), могут избирательно отделять кислород от воздуха при повышенных температурах. Среди керамических мембран со смешанными ионно-электронными проводящими характеристиками наилучшими соединениями по проницаемости для кислорода являются типы перовскита и флюорита.Электросорбционные мембраны на керамической основе использовались для удаления ионов из водных растворов. Комбинация модифицированных микрофильтрационных мембран на керамической основе с электрохимически активированной сорбцией была использована для создания новых установок очистки воды. Мембраны на керамической основе обладают рядом уникальных преимуществ, таких как химическая и термическая стабильность и прочная структурная стабильность. Однако эти мембраны обычно не обеспечивают высокую скорость адсорбции наряду с достаточной скоростью потока,

2) наноструктурированные материалы на основе углерода 9,10,11 : пористые материалы на основе углерода привлекают все больший интерес из-за их преимуществ , например, большая площадь поверхности, высокая гидротермальная стабильность и химическая инертность.Упорядоченный мезопористый углерод — перспективный материал в области технологий мембранной фильтрации, таких как нанофильтрация и ультрафильтрация. Синтез упорядоченных мезопористых углеродов был сосредоточен на использовании упорядоченного мезопористого кремнезема со связанными между собой пористыми структурами в качестве твердых шаблонов. Система пор мезопористого углерода обратно реплицируется из шаблона диоксида кремния, и углерод обычно сохраняет морфологию диоксида кремния. Таким образом, прямой контроль мезоструктурных свойств и морфологии в некоторой степени невозможен

3) органические пористые материалы 12,13,14 : пористые полимеры, такие как сверхсшитые полимеры, добавляют новые достоинства к семейству адсорбентов из-за их низкой стоимости, простота обработки и высокая химическая стабильность.Последнее десятилетие стало свидетелем возрождения дизайна и синтеза пористых полимеров. Они обладают высокой химической стабильностью и высокой удельной поверхностью (площадь поверхности Ленгмюра 4650 м 2 г -1 для COF-102) и демонстрируют многообещающие возможности хранения газа для применения в экологически чистых источниках энергии. Однако они обладают низкой термической стабильностью (150-400 ° C),

4) цеолиты / материалы на основе диоксида кремния 15,16,17 : в результате ограничений, связанных с органическими мембранами, неорганические мембраны на основе цеолита и кремнеземный материал были разработаны, так что реализация концепции каталитической мембраны, например, для реакторов, становится все более возможной.Цеолиты были основными материалами, используемыми при изготовлении неорганических мембран для применений разделения / реактивного разделения, и несколько обзоров по их синтезу и применениям были задокументированы в открытой литературе. Цеолиты представляют собой трехмерные микропористые кристаллические алюмосиликаты. Кристаллические алюмосиликаты состоят из тетраэдрических звеньев Si и Al, связанных мостиковыми атомами кислорода, что дает начало так называемым вторичным строительным элементам (SBU), состоящим из колец и призм различных размеров.Эти элементы объединяются для создания каркасов с регулярным распределением пор и полостей молекулярного размера. Сравнение цеолита с другими пористыми материалами, такими как активированный уголь, активированный оксид алюминия или силикагель, показывает, что поры цеолитов имеют однородные размеры, определяемые их кристаллической структурой. Однако есть некоторые недостатки, в том числе химическая нестабильность и низкая текучесть мембран на основе цеолита, которые ограничивают их применимость,

5) другие пористые неорганические материалы 18,19,20 Существуют и другие типы неорганических пористых материалов, например, на основе диоксида циркония. , монолиты на основе диоксида титана и оксида алюминия, которые нашли лишь незначительное применение из-за их многочисленных недостатков.

Во многих случаях синтетическая методология включает создание пористой структуры вокруг агента-шаблона для контроля размера или формы пор. Эти шаблоны могут быть органическими молекулами (включая поверхностно-активные вещества и полимеры), биологическими молекулами и структурами или даже другими неорганическими материалами. Хотя в отношении пористых материалов был достигнут значительный прогресс, высокотемпературная нестабильность и ограниченная прочность, особенно материалов на органической основе, остаются фундаментальной проблемой.Эти особенности имеют решающее значение для нескольких высокотемпературных применений, таких как технологии разделения газа на месте и комбинированный цикл интегрированной газификации (IGCC).

Неорганические пористые материалы в основном страдают следующими недостатками: 1) химическая нестабильность алюминия в кислой среде, 2) низкая текучесть большинства мембран на основе цеолита, 3) крупномасштабные производственные трудности и 4) высокая стоимость. Исследуемые здесь мембраны могут преодолеть каждый из этих недостатков.

Исходя из вышесказанного, существующие мембраны и технологии, используемые для разделения газов и очистки воды, имеют несколько недостатков, которые ограничивают их использование только конкретными приложениями и условиями.В настоящей работе для устранения вышеуказанных дефектов мы предлагаем мезопористые материалы из силиката кальция (C-S), изготовленные методом самосборки с использованием темплатов, в качестве потенциальных мембран, работающих для разделения газов и очистки воды.

Материалы и синтез

Материалы нынешней технологии резко отличаются от материалов, используемых в доступных в настоящее время мембранах. В отличие от других недавно появившихся мембранных технологий, которые основаны либо на полимерных, либо на дорогостоящих элементах, предлагают ограниченную стабильность или обеспечивают дополнительные инженерные достижения, наш проект направлен на использование фундаментальной науки для создания прорывной технологии, основанной на двух материалах с наиболее распространенными на Земле материалами. , известняк и песок, как ключевые источники кальция и кремния, соответственно.Низкие цены на кальций и кремний приводят к значительному снижению затрат на предоставление исходных материалов и, таким образом, значительно снижает стоимость изготовления мембран C-S по сравнению с обычными мембранами. Синтетическая методология этой технологии уникальна для синтеза мембран нового поколения, не имеющих недостатков, присущих мембранам последнего поколения.

Микроструктура C-S состоит из кальция, который соединен с силикатными цепями, образуя слоистую структуру.Повышенная адсорбционная способность мембран C-S из-за присутствия в их структуре кальция является существенной особенностью, отличающей мембраны C-S от других обычно используемых мембран. Введение кальция в структуру мембран дает основные центры, которые имеют сродство к молекулам кислых газов, таких как CO 2 , что приводит к высокой скорости разделения газов в мембранах C-S. Это также делает мембрану устойчивой к повышенным температурам и вредным веществам в агрессивной городской или промышленной среде.

Синтез высокоупорядоченных пористых структур в сложной системе, такой как C-S, является сложной задачей. Сложность возникает из-за неоднородной природы, сложных компонентов форматирования и расположения нескольких видов атомов, которые часто приводят к кристаллам с низкой симметрией. Обратите внимание, что предыдущие попытки 21 синтеза пористого C-S привели к широкому распределению пор по размерам и псевдогексагональной форме пор из-за различных кинетических условий и составов.Такие структуры C-S не подходят для разделения газов с высокой селективностью. Кроме того, аморфная структура или мелкокристалличность, вызванная кальцинированием, в ранее описанных материалах C-S приводит к меньшему контролю над образованием очень однородных пор, что приводит к ограниченной способности разделения газов. 22

Для решения вышеупомянутой проблемы мы недавно разработали новую синтетическую процедуру получения пористых частиц C-S с высокоупорядоченными гексагональными нанопорами. Взяв альтернативный подход, мы синтезировали мембраны C-S с настроенным размером пор и плотностью, контролируя кинетику и количество реагентов, что привело к четко определенной мезопористой структуре мембраны.Суть нашего синтеза — создание равномерного распределения предшественников кальция и ортосиликата вокруг полимерной мицеллы в качестве поверхностно-активного вещества. Последующий гидролиз ортосиликата с отверждением создает жесткий неорганический каркас вокруг мицелл, который удаляется прокаливанием (фиг. 1).

По сравнению с традиционными методами синтеза, такими как гидротермальный и соосаждение, этот метод поверхностно-активного вещества-темплата представляет собой эффективный химический путь, обеспечивающий высокоорганизованные поры с контролируемым составом краев пор и большой площадью поверхности. 23,24 Преимуществами этого метода являются (1) простые стадии реакции, (2) больший контроль размера пор, (3) более равномерное перемешивание, (4) меньшее время подготовки и (5) меньшее потребление энергии.

В некоторых вариантах реализации конкретное количество источника кальция, источника кремния, кислотного раствора и деионизированной воды, не содержащей CO 2 , можно растворить в растворе этанола и перемешать при комнатной температуре в течение одного часа. Маточный раствор можно приготовить растворением блок-сополимера в растворе этанола при 40 ° C.на один час. Затем основной раствор можно добавить к исходному раствору и перемешивать вместе еще 3 часа при 40 ° C. Полученный золь может быть помещен в полистирольную чашку Петри без крышки и перенесен в климатическую камеру с постоянной температурой 37 ° C. ..процесс самосборки, вызванный испарением. 25,26

В некоторых вариантах реализации замечательной чертой нашего метода синтеза может быть испарение растворителя (этанола), приводящее к концентрации нелетучих поверхностно-активных веществ и частиц C-S в растворе.Затем эта прогрессивно возрастающая концентрация поверхностно-активного вещества может привести к самосборке мицелл поверхностно-активного вещества и их дальнейшей организации в жидкокристаллические мезофазы (фиг. 1). Диаметр мицелл может составлять несколько нанометров, и его можно регулировать, контролируя концентрацию поверхностно-активного вещества внутри раствора. Круглые мицеллы с указанными выше диаметрами могут быть плотно упакованы, в результате чего образуются массивы гексагональных мицелл с суженным диаметром (фиг. 1).

В некоторых вариантах реализации после определенной продолжительности сушки от 1 до 3 дней высушенный гель можно прокалить при 650 ° C.со скоростью от 1 ° C мин. -1 до 5 ° C мин. -1 в течение определенного времени от 1 до 20 часов для получения конечного пористого продукта в виде матрицы (Фиг. 2 a ). Микроструктуру синтезированных мезопористых материалов можно изучить с помощью современных инструментов для определения характеристик, как описано в следующем разделе.

Характеристики

В некоторых вариантах реализации после синтеза мезопористых материалов C-S можно проводить расширенные характеристики материала для изучения топографии, составов и пористой микроструктуры.Автоэмиссионная сканирующая электронная микроскопия (SEM) с высоким разрешением и просвечивающая электронная микроскопия (TEM) могут использоваться для характеристики микроструктуры кристалличности частиц. В оптимальных условиях ПЭМ может достигать атомного разрешения и в сочетании с исследованиями паттернов SAED может различать кристаллическую фазу образцов C-S.

В некоторых вариантах реализации, если SAED невозможно, поликристаллические дифракционные картины в ПЭМ могут быть проиндексированы, чтобы определить, присутствуют ли одна или несколько фаз.Изображение ПЭМ высокого разрешения (ПЭМВР) пористой структуры образца C-S вместе с его картинами дифракции электронов на выбранной площади (SAED) показаны на фиг. 2 а, б . В некоторых вариантах реализации паттерн SAED предполагает, что структуры C-S имеют дальние порядки. Этот рисунок может указывать на техническую осуществимость нашего подхода к созданию контролируемой микроструктуры с высоко расположенными мезопорами.

РИС. 3 a показывает пример СЭМ-изображения частиц C-S, полученного при увеличении 50 k.Как видно, при проведении реакции образуется мезопористая матрица, которая после измельчения приводит к частицам сферической формы размером менее 200 нанометров. Изображение ПЭМ, показанное на фиг. 3 b может подтвердить размер и сферическую морфологию частиц C-S. В некоторых вариантах осуществления фиг. 3 c показывает элементный анализ и картирование (с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии) полученных частиц C-S. Анализ элементного состава может использоваться для определения содержания кальция и кремния, а также отношения кальция к кремнию (C / S).

В некоторых вариантах реализации энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDX) может использоваться для элементного анализа частиц C-S (фиг. 4 a ). Кроме того, измерение дифракции рентгеновских лучей (XRD) можно использовать для идентификации кристаллических фаз синтезированных частиц C-S (фиг. 4 b ). Спектры XRD и EDX, показанные на фиг. 4 соответствуют частицам C-S с определенным отношением C / S около 1.

Характеристики мезопористых материалов C-S

1.Сродство к газу и селективность. В некоторых вариантах реализации с использованием БЭТ типичная площадь поверхности структуры C-S может составлять ~ 700 м 2 / г, а размер большинства пор может быть меньше 6 нм. Емкость сродства к газу мезопористых материалов C-S может быть измерена по отношению к двум газам: CO 2 и N 2 . По оценке наклона изотерм адсорбции 27 можно обнаружить, что молекулы CO 2 притягиваются материалами C-S больше, чем N 2 , что указывает на более высокое сродство молекул CO 2 к материалам C-S.

В некоторых вариантах реализации разделение на основе сопряженного сродства и характеристики разделения с регулируемой геометрией (размер пор) материалов C-S могут быть ключами к успеху мембран C-S для захвата и разделения CO 2 . К этому можно добавить ключевые преимущества технологии C-S, а именно более высокий поток газа, большую долговечность и меньшую стоимость изготовления.

2. Проницаемость. В некоторых вариантах реализации высокий газовый поток является ключевым фактором, необходимым для повышения эффективности разделения мембран.Современные мембраны, такие как ZIF, обычно демонстрируют низкую проницаемость из-за более низкой проницаемости или большой толщины их пленок — проницаемость определяется как проницаемость, умноженная на толщину мембраны. Скорость переноса газа линейно увеличивается с уменьшением толщины пленки, поэтому для достижения максимального потока требуется максимально тонкий слой. 28 В некоторых вариантах реализации с использованием порометра проницаемость CO 2 и N 2 через различные прокаленные мембраны C-S можно измерить при 500 ° C.до 750 ° C (фиг. 5 a ). Неудивительно, что потоки проницаемости увеличиваются с перепадом парциального давления на мембране. В некоторых вариантах реализации изобретения мы обнаружили максимальную проницаемость газов CO 2 и N 2 для образца, прокаленного при температуре от 550 ° C до 750 ° C со средней проницаемостью 650 ° C. 2 и N 2 через этот образец CS могут составлять около 0,9 и ~ 0,02 Да, соответственно, что переводится в проницаемость для CO 2 / N 2 ~ 45; Селективность — это отношение проницаемости более проницаемого газа (CO 2 ) к проницаемости менее проницаемого (N 2 ). 29

В некоторых вариантах реализации, хотя разница в кинетических диаметрах CO 2 (3,3 Å) и N 2 (3,6 Å) мала, эта высокая проницаемость может быть основной рациональной причиной более высокой селективности CO. 2 по сравнению с N 2 . В некоторых вариантах реализации средняя проницаемость чистого CO 2 через этот образец может составлять ˜152,7 × 10 −7 моль / м 2 · с · Па, что значительно выше, чем у ZIF (˜5.9 × 10 -7 моль / м 2 · с · Па), несмотря на большую толщину C-S мембраны (~ 2 мм) по сравнению с ZIF (~ 10 мкм). 30 Эта большая проницаемость может быть связана с более высоким сродством CS-мембран к кислым газам (CO 2 ) 31,32 наряду с их более низкой шероховатостью на внутренней стороне стенок пор, что делает их хорошим кандидатом для CO. 2 разделение. Шероховатость внутренней поверхности пор может быть проанализирована с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ) и твердотельного ядерного магнитного резонанса с вращением под магическим углом ( 29 Si MAS NMR). 33,34

3. Долговечность. В некоторых вариантах реализации, учитывая возможное выщелачивание кальция из материалов на основе кальция в кислой среде, 35 мы исследовали стабильность мезопористых материалов C-S в суровых условиях. Мы измерили проницаемость мембран C-S после их погружения на 1) 1 день и 2) 7 дней в газированную воду и 3) 1 день в кислых растворах с 2 различными концентрациями HCl (0,05 М и 0,1 М). Затем результаты можно сравнить с проницаемостью по CO 2 мезопористых материалов C-S, прокаленных, например, при 650 ° C.(Фиг.5 b ). Интересно, что после воздействия газированной воды и HCl проницаемость мембран C-S лишь немного снизилась, в то время как поток CO 2 все еще был сравним с контрольным образцом и заметно выше, чем у N 2 . Это демонстрирует стабильную работу и долговечность мембран C-S в кислой среде.

В некоторых вариантах реализации уникальные характеристики CS-материалов, описанные выше, демонстрируют важность инноваций и стратегии для синтеза нанопор с контролируемой формой (например, гексагональных пор) с одинаковым размером пор и структурой, что является первым шагом к созданию масштабируемых мембранные материалы со значительно улучшенной селективностью и производительностью.

Ключевые преимущества мезопористых CS-материалов

Наши результаты демонстрируют, что не только изготовление мезопористых CS-материалов является очень рентабельным, но также из-за присущей стабильности и целостности неорганической CS-сети материалы CS имеют высокие термические и тепловые характеристики. химическая стабильность и может значительно превзойти коммерчески доступные мембраны в кислой среде и при высоких температурах. Это приводит к увеличению долговечности мембраны и снижению затрат на техническое обслуживание и замену.Эти особенности в сочетании с высокой селективностью делают мембраны C-S очень желательными для производителей мембран для разделения газа и / или жидкости или любой их комбинации. Ключевые преимущества материалов mesoporus C-S:

1-высокий поток и энергоэффективность. В некоторых вариантах осуществления проницаемость чистого CO 2 через уплотненные мезопористые материалы C-S может быть значительно выше, чем в предыдущих отчетах о мембранах с аналогичным давлением, размером пор и толщиной. 36 Что касается энергоэффективности, более высокий поток мембран C-S означает меньшее потребление энергии для отделения того же количества газа по сравнению с менее проницаемыми мембранами.

2-Значительно более низкая стоимость. Кальций и кремний — одни из самых доступных материалов, которыми богата земля. Это приводит к значительному снижению стоимости исходного сырья, необходимого для производства мембран C-S.

3-высокая селективность. В некоторых вариантах реализации, учитывая очень высокую проницаемость мембран CS по отношению к кислым газам, концентрация проникающего газа на выходе из мембраны может быть очень высокой, в основном из-за присутствия оксидов силиката кальция в структуре мембран, характеризуемых кальцием. связаны с силикатными цепями, которые имеют сродство к кислым газам. 31,32 Это означает очень высокую газовую селективность мембран C-S.

4-Повышенная прочность. В некоторых вариантах реализации кремний-кальциевая сетка делает мембрану C-S устойчивой к повышенным температурам и кислой среде, что приводит к высокой долговечности и, таким образом, к снижению затрат на обслуживание и замену.

5-Экологические преимущества. Мембраны C-S значительно снижают вредное экологическое и экологическое воздействие выбросов парниковых газов за счет улавливания и отделения парниковых газов.Кроме того, в некоторых вариантах реализации отделенный и уловленный CO 2 может использоваться для различных применений, включая производство строительных материалов, производство газированных напитков и пищевых продуктов, медицину и т. Д. 37 Мембраны CS также представляют интерес для других отраслей промышленности, таких как как очистка и опреснение воды.

Подготовка мембран C-S на пористой подложке

Тонкий пористый кремний уже используется в качестве недорогой подложки во многих технологиях, таких как электронные устройства. 38 В соответствии с нашими целями в отношении высокой стабильности, долговечности и низкой стоимости, в некоторых вариантах реализации пористый кремний может использоваться в качестве основы для крупномасштабного (несколько см) приготовления мембран C-S. В некоторых вариантах реализации мы готовим тонкие подложки из пористого кремния, используя обычное электрохимическое анодирование, и настраиваем их толщину / пористость, контролируя продолжительность процесса анодирования, плотность тока и концентрацию электролита. Анодирование может создавать очень однородные поровые каналы мезоразмеров в кремнии (например,(например, поровые каналы диаметром ~ 75 нм с отклонениями <1%). 39 Чтобы минимизировать зависящее от времени разложение субстрата, в некоторых вариантах реализации быстрое термическое окисление можно проводить в потоке кислорода при 650 ° C.

В некоторых вариантах реализации, как показано на фиг. 6, простой способ сформировать тонкую стабильную мембрану C-S состоит в синтезе материала C-S непосредственно (in-situ) на пористой подложке Si. Затем, в процессе старения и прокаливания, C-S может заполнить поровые каналы носителя, образуя механически прочную пленку.В некоторых вариантах реализации ключ состоит в том, чтобы сформировать связную структуру C-S и материал подложки (Si) с минимальными зазорами между ними; в противном случае это отрицательно скажется на характеристиках мембраны. Существует два конкурирующих механизма, которыми необходимо управлять одновременно: 1) малый диаметр пор в субстрате является идеальным, поскольку он увеличивает вероятность плотного и конформного прикрепления CS-структуры к стенкам пор, и 2) очень маленький канал пор может вызывают высокое поверхностное натяжение, препятствуя проникновению геля CS в поровые каналы на начальной стадии.Для последнего механизма в некоторых вариантах осуществления использование вакуумного давления или инфильтрации может быть инструментом для обеспечения равномерного и полного заполнения каналов пор.

Обсуждение

Как обсуждалось выше, материалы мембран C-S радикально отличаются от стандартных конструкций и являются одними из самых распространенных материалов, что приводит к снижению стоимости сырья. В некоторых вариантах реализации сродство к газу и разделительная способность кальция в структуре C-S выше, чем у многих элементов в обычно используемых мембранах.Присутствие силиката кальция также способствует дальнейшей устойчивости мембран C-S в суровых условиях, таких как коррозионные растворы, экстремальные условия окружающей среды и / или повышенные температуры. Такие свойства делают мембраны C-S многообещающим кандидатом для разделения газов и / или жидкостей или любой их комбинации.

В некоторых вариантах реализации мы использовали передовые экспериментальные подходы для управления и улучшения свойств мембраны C-S в процессе синтеза и стремимся к образованию равномерно распределенных мезопор с контролируемой формой, таких как гексагональные формы.В некоторых вариантах реализации изобретения увеличение сродства к газу за счет управления соотношением C / S наряду с оптимизацией площади поверхности путем настройки размера пор являются существенными для достижения нашей цели.

В некоторых вариантах реализации изобретения путем изменения начальных количеств растворителей (например, этанола или воды) или поверхностно-активного вещества в растворе можно настроить морфологию мезопор. Есть также другие переменные, которые контролируют размер пор и плотность мембран C-S. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения мы обнаружили, что использование шаблона поверхностно-активного вещества необходимо для сборки организованных нанопор в материалах C-S.Такие мезопористые сетки образуют хорошо упорядоченные массивы: гексагональная периодичность решетки нанопор очевидна из нашего анализа с помощью электронной микроскопии, как показано на фиг. 2 а.

В некоторых вариантах реализации изобретения мы обнаружили, что для минимизации энергетически неблагоприятных водно-гидрофобных взаимодействий блок-сополимерные амфифилы могут подвергаться самосборке в водном растворе с концентрациями выше критической концентрации мицелл (ККМ). Таким образом, начальная концентрация поверхностно-активного вещества является важным фактором, который можно точно выбрать, чтобы обеспечить концентрацию, необходимую для самосборки после испарения растворителя.

В некоторых вариантах реализации блок-сополимер, используемый в наших реакциях, состоит из блоков гидрофильного полиэтиленоксида (PEO) и гидрофобного полипропиленоксида (PPO), образующих сложную структуру. Блок-сополимеры с различным количеством гидрофильных и гидрофобных звеньев могут обладать амфифильными характеристиками, благодаря которым эти сополимеры проявляют свойства поверхностно-активного вещества, включая способность взаимодействовать с гидрофобными поверхностями и биологическими мембранами. 40,40 Количество блоков в структуре сополимера может определять размеры круговых мицелл ПАВ.Поскольку мицеллы могут превращаться в поры после прокаливания, размер пор можно контролировать и регулировать для захвата меньших молекул газа и / или жидкости или любой их комбинации, используя блок-сополимеры, которые имеют меньшее количество блоков. В некоторых вариантах реализации поверхностно-активное вещество выбрано из группы, состоящей из сополимеров Pluronic®, включая F127, F108, F38, F68, F77, F87, P65, P84, P85, P103, P104, P105 и их комбинации.

В некоторых вариантах реализации, чтобы дополнительно повысить самосборку блок-сополимерных амфифилов, раствор с магнитной мешалкой выдерживают в климатической камере.Время старения и температура являются ключевыми факторами в контроле размера кристаллов частиц C-S. Поскольку за образованием зародышей кристаллов быстро следует агрегация частиц, регулировка вышеупомянутых факторов приводит к получению частиц подходящего размера. Длительное время старения приводит к образованию более крупных частиц C-S, тогда как короткое время старения приводит к загрязнению продукта.

В некоторых вариантах реализации частицы C-S меньшего размера могут быть получены при более низкой температуре старения, поскольку большее количество ядер кристаллов может быть образовано при температурах ниже нормальной температуры кристаллизации.Следовательно, более низкая температура старения наряду с достаточно длительным временем старения может способствовать образованию многочисленных зародышей кристаллов. В некоторых вариантах реализации эта стратегия может привести к оптимизированной плотности пор (количеству пор на единицу площади) частиц C-S, что может улучшить способность мембраны к разделению.

В некоторых вариантах реализации регулировка влажности в камере является другим фактором, который может оптимизировать скорость испарения растворителя, ведущую к самосборке мицелл поверхностно-активного вещества, тем самым регулируя размер пор.

В некоторых вариантах реализации одной из основных причин лучших характеристик мембран для разделения по размеру является большая однородность пор по всей структуре. В некоторых вариантах реализации поддержание постоянной температуры реакции при критической температуре, желательной для кристаллизации, играет ключевую роль в обеспечении более высокой однородности пор и более равномерного распределения и, следовательно, может привести к лучшей эффективности разделения.

В некоторых вариантах осуществления шаблон SAED, показанный на фиг.2 b указывают на то, что структуры являются кристаллическими, и подтверждают конфигурацию нанопор с контролируемой формой (например, гексагональную).

Заключение

Разработка мембран на основе C-S с улучшенной селективностью и разделением газов имеет многообещающее будущее, поскольку мембраны C-S устраняют недостатки имеющихся современных мембран. В настоящем изобретении синтезированы и разработаны недорогие, энергоэффективные и химически / термически стабильные мембраны C-S с высоким сродством к газу и разделительной способностью с использованием методологии поверхностно-активного вещества-темплата.Изотропная, топологически организованная пористая структура и большая площадь поверхности наряду с ингибированием коррозии и высокотемпературным сопротивлением делают мембраны C-S многообещающим кандидатом для разделения газов и / или жидкостей или любой их комбинации.

В некоторых вариантах реализации было исследовано влияние нескольких кинетических параметров на настройку структуры и плотности пор. В некоторых вариантах реализации соотношение C / S регулировали для достижения кристалличности наряду с максимальной емкостью сродства к газу. В некоторых вариантах реализации скорость адсорбции газа и селективность мембран C-S измеряли с помощью анализа БЭТ.

ССЫЛКИ
  • (1) Керри, Ф. Г. Справочник по промышленным газам: разделение и очистка газов ; CRC Press, 2007.
  • (2) Захидов, А. А .; Baughman, R.H .; Iqbal, Z .; Cui, C .; Хайруллин, И .; Dantas, S.O .; Marti, J .; Ральченко В.Г. Углеродные структуры с трехмерной периодичностью в оптических длинах волн. Science 1998, 282 (5390), 897.
  • (3) Guo, Y .; Hu, C .; Ван, X .; Wang, Y .; Wang, E .; Zou, Y .; Ding, H .; Фен, С. Микропористые декавольфраматы: синтез и фотохимическое поведение. Химия материалов 2001, 13 (11), 4058.
  • (4) Achaw, O.-W .; Афран, Г. Эволюция поровой структуры скорлупы кокосовых орехов во время приготовления активированных углей на основе скорлупы кокосовых орехов. Микропористые и мезопористые материалы 2008, 112 (1), 284.
  • (5) Vilaplana-Ortego, E .; Alcañiz-Monge, J .; Cazorla-Amoŕos, D .; Линарес-Солано, А. Монолиты из активированного углеродного волокна. Технология переработки топлива 2002, 77, 445.
  • (6) Hashim, S.М .; Mohamed, A.R .; Бхатиа, С. Современное состояние керамических мембран для отделения кислорода от воздуха. Достижения в науке о коллоидах и интерфейсах 2010, 160 (1), 88.
  • (7) Balachandran, U .; Dusek, J .; Mieville, R.L .; Poeppel, R .; Kleefisch, M .; Pei, S .; Кобылинский, Т .; Удович, Ц .; Бозе, А. Плотные керамические мембраны для частичного окисления метана в синтез-газ. Applied Catalysis A: General 1995, 133 (1), 19.
  • (8) Bouwmeester, H.J. Плотные керамические мембраны для конверсии метана. Катализ сегодня 2003, 82 (1), 141.
  • (9) Saha, D .; Дэн, С. Адсорбционное равновесие и кинетика CO 2, CH 4, N 2 O и NH 3 на упорядоченном мезопористом углероде. Journal of colloid and interface science 2010, 345 (2), 402.
  • (10) Tanaka, S .; Nakatani, N .; Doi, A .; Мияке Ю. Приготовление заказанных мезопористых углеродных мембран методом мягкого шаблона. Carbon 2011, 49 (10), 3184.
  • (11) Méndez-Liñán, L .; Лопес-Гарсон, Ф.; Доминго-Гарсия, М. а .; Перес-Мендоса, М. Углеродные адсорбенты из поликарбонатных остатков поликарбоната: емкости для хранения водорода и метана †. Energy и Fuels 2010, 24 (6), 3394.
  • (12) Wan, L.-S .; Li, J.-W .; Ke, B.-B .; Сюй, З.-К. Заказанные микропористые мембраны с рисунками из выдыхаемого воздуха для разделения по размеру. Журнал Американского химического общества 2011, 134 (1), 95.
  • (13) Yunus, S .; Delcorte, A .; Poleunis, C .; Бертран, П.; Bolognesi, A .; Ботта, К. Путь к

Самоорганизующиеся сотовые микроструктурированные полистирольные пленки и их химические характеристики с помощью ToF-SIMS Imaging. Расширенные функциональные материалы 2007, 17 (7), 1079.

  • (14) Lin, H .; Он, З .; Солнце, З .; Vu, J .; Ng, A .; Mohammed, M .; Kniep, J .; Merkel, T. C .; Wu, T .; Lambrecht, R. C. CO 2-селективные мембраны для производства водорода и улавливания CO 2 — Часть I: Разработка мембран. Журнал мембрановедения 2014, 457, 149.
  • (15) Sachse, A .; Galarneau, A .; Fajula, F .; Ди Ренцо, Ф .; Creux, P .; Coq, B. Функциональные монолиты кремнезема с иерархической однородной пористостью в качестве каталитических реакторов с непрерывным потоком. Микропористые и мезопористые материалы 2011, 140 (1), 58.
  • (16) Davis, S.A .; Burkett, S.L .; Mendelson, N.H .; Манн, С. Бактериальное моделирование упорядоченных макроструктур в мезофазах кремнезема и кремнезема-поверхностно-активного вещества. 1997.
  • (17) Shah, M .; Kwon, H.T .; Tran, V .; Сачдева, С.; Чон, Х.-К. Одностадийный синтез in situ цеолитных имидазолатных каркасных мембран ZIF-8: роль формиата натрия. Микропористые и мезопористые материалы 2013, 165, 63.
  • (18) Tokudome, Y .; Fujita, K .; Наканиши, К .; Миура, К .; Хирао, К. Синтез монолитного Al2O3 с четко определенными макропорами и мезоструктурированными каркасами с помощью золь-гель процесса, сопровождаемого разделением фаз. Химия материалов 2007, 19 (14), 3393.
  • (19) Randon, J.; Huguet, S .; Пирам, А .; Puy, G .; Demesmay, C .; Рокка, Ж.-Л. Синтез монолитов диоксида циркония для хроматографического разделения. Журнал хроматографии A 2006, 1109 (1), 19.
  • (20) Randon, J .; Huguet, S .; Demesmay, C .; Бертод, А. Монолиты на основе диоксида циркония, используемые в хроматографии гидрофильного взаимодействия для первоначальной селективности ксантинов. Journal of Chromatography A 2010, 1217 (9), 1496.
  • (21) Xia, W .; Чанг, Дж. Получение и поведение фазового превращения аморфного мезопористого силиката кальция. Микропористые и мезопористые материалы 2008, 108 (1), 345.
  • (22) Rokita, M .; Mozgawa, W .; Адамчик, А. Превращение силикатных гелей при термообработке на воздухе и в аргоноспектральных исследованиях. Journal of Molecular Structure 2014, 1070, 125.
  • (23) Radfarnia, H.R .; Илюта, М. С. Поверхностно-активное вещество-шаблон / ультразвуковой метод получения пористого цирконата лития в виде наночастиц. Промышленные и Инженерно-химические исследования 2011, 50 (15), 9295.
  • (24) Wang, Y .; Инь, Л .; Пальчик, О .; Hacohen, Y. R .; Колтыпин, Ю .; Геданкен А. Сонохимический синтез слоистых и гексагональных оксидов иттрия-циркония. Chemistry of Materials 2001, 13 (4), 1248.
  • (25) Brinker, C.J .; Lu, Y .; Sellinger, A .; Фан, Х. Самосборка, вызванная испарением: упрощение наноструктур. Дополнительные материалы 1999, 11 (7), 579.
  • (26) Yan, X .; Deng, H .; Хуанг, X .; Lu, G .; Qiao, S .; Zhao, D .; Ю. С. Мезопористые биоактивные стекла.I. Синтез и структурная характеристика. Journal of non кристаллических твердых веществ 2005, 351 (40), 3209.
  • (27) Banerjee, R .; Furukawa, H .; Britt, D .; Knobler, C .; О’Киф, М .; Яги, О. М. Контроль размера и функциональности пор в изоретикулярных цеолитных имидазолатных каркасах и их свойств селективного захвата диоксида углерода. Журнал Американского химического общества 2009, 131 (11), 3875.
  • (28) Carreon, M. A .; Li, S .; Фальконер, Дж.L .; Ноубл, Р. Д. Семена и мембраны SAPO-34, полученные с использованием нескольких агентов, управляющих структурой. Advanced Materials 2008, 20 (4), 729.
  • (29) Эшворт, А. Дж. Связь между газопроницаемостью и проницаемостью в двухслойной композитной мембране. Journal of Membrane Science 1992, 71 (1-2), 169.
  • (30) Pan, Y .; Ван, Б .; Лай, З. Синтез мембран на основе цеолитного имидазолатного каркаса-8 (ZIF-8) на основе керамических полых волокон с высокой проницаемостью для водорода. Journal of Membrane Science 2012, 421-422 (0), 292.
  • (31) Wang, J .; Huang, L .; Yang, R .; Zhang, Z .; Wu, J .; Gao, Y .; Wang, Q .; О’Хара, Д .; Чжун, З. Последние достижения в области твердых сорбентов для улавливания CO2 и новые тенденции развития. Energy и Наука об окружающей среде 2014, 7 (11), 3478.
  • (32) Blamey, J .; Энтони, Э. Дж .; Wang, J .; Феннелл, П. С. Цикл кальциевого цикла для крупномасштабного улавливания CO2. Прогресс в области энергетики и горения 2010, 36 (2), 260.
  • (33) Springuel-Huet, M.-A .; Вс, К .; Фрейссар, Дж. О шероховатости внутренней поверхности материалов MCM-41, исследованных методом ЯМР 129 Xe. Микропористые и мезопористые материалы 1999, 33 (1), 89.
  • (34) Хайет, М. Влияние длины воздушного зазора на внутреннюю и внешнюю морфологию половолоконных мембран. Химическая инженерия 2003, 58 (14), 3091.
  • (35) Xue, W .; Bandyopadhyay, A .; Бозе, С. Мезопористый силикат кальция для контролируемого высвобождения белка бычьего сывороточного альбумина. Acta biomaterialia 2009, 5 (5), 1686.
  • (36) Tian, ​​Y .; Fan, L .; Wang, Z .; Qiu, S .; Чжу, Г. Синтез мембраны SAPO-34 на макропористых носителях для разделения смеси CO 2 / CH 4 с высокой проницаемостью. Journal of Materials Chemistry 2009, 19 (41), 7698.
  • (37) Raeissi, S .; Florusse, L.J .; Петерс, К. Дж. Очистка дымовых газов ионными жидкостями: улавливание монооксида углерода в [bmim] [Tf2N]. AIChE Journal 2013, 59 (10), 3886.
  • (38) Дебарж, Л.; Stoquert, J .; Slaoui, A .; Стальманы, Л .; Поортманс, Дж. Быстрое термическое окисление пористого кремния для пассивации поверхности. Материаловедение в обработке полупроводников 1998, 1 (3), 281.
  • (39) Аояги; Motohashi, A .; Киношита А. Основные свойства анодированного пористого кремния, сформированного при однородной плотности тока. Электроника и связь в Японии 1994, 77 (2), 722.
  • (40) Batrakova, E.V .; Кабанов, А.В. Блок-сополимеры плюроника: эволюция концепции доставки лекарств от инертных наноносителей к модификаторам биологического ответа. Journal of Controlled Release 2008, 130 (2), 98.
  • (41) Blanazs, A .; Armes, S.P .; Райан, А. Дж. Самособирающиеся агрегаты блок-сополимера: от мицелл до везикул и их биологические применения. Macromolecular Rapid Communications 2009, 30 (4-5), 267.

Без дальнейшего уточнения считается, что специалист в данной области может, используя приведенное здесь описание, использовать настоящее раскрытие в его наиболее полной степени. Описанные здесь варианты осуществления должны толковаться как иллюстративные, а не как ограничивающие остальную часть раскрытия каким-либо образом.Хотя варианты осуществления были показаны и описаны, многие их вариации и модификации могут быть выполнены специалистом в данной области без отклонения от сущности и идей изобретения. Соответственно, объем защиты не ограничивается приведенным выше описанием, а ограничивается только формулой изобретения, включая все эквиваленты предмета формулы изобретения. Раскрытия всех патентов, патентных заявок и публикаций, процитированных в данном документе, тем самым включены в него посредством ссылки в той степени, в которой они предоставляют процедурные или другие детали, согласующиеся с изложенными здесь и дополняющие их.

Алюминий — Информация об элементах, свойства и применение

Расшифровка:

Химия в ее элементе: алюминий

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее стихии, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

На этой неделе химическая причина трансатлантического языкового трения. Это эм или мум в конце? Оказывается, у нас, британцев, на лицах может быть яйцо, а также немного того, что мы называем алюминием.

Кира Дж. Вайсман

«Я чувствую себя запертым в жестяной коробке на высоте 39000 футов». Это распространенный рефрен у людей, страдающих фобией к полетам, но, возможно, им было бы комфортно знать, что коробка на самом деле сделана из алюминия — более 66000 кг, если они сидят в гигантском реактивном самолете.Хотя сетовать на присутствие в «алюминиевой коробке» — это не совсем то же самое кольцо, есть несколько веских причин оценить этот выбор материала. Чистый алюминий мягкий. Тем не менее, легирование его такими элементами, как медь, магний и цинк, значительно повышает его прочность, при этом делая его легким, что очевидно является преимуществом в борьбе с гравитацией. Полученные сплавы, иногда более пластичные, чем сам алюминий, можно формовать в различные формы, включая аэродинамическую дугу крыльев самолета или его трубчатый фюзеляж.И в то время как железо ржавеет под воздействием элементов, алюминий образует микроскопически тонкий оксидный слой, защищающий его поверхность от дальнейшей коррозии. С этим здоровенным резюме неудивительно, что алюминий используется во многих других транспортных средствах, включая корабли, автомобили, грузовики, поезда и велосипеды.

К счастью для транспортной отрасли, природа одарила нас огромным количеством алюминия. Самый распространенный металл в земной коре, он буквально повсюду. Тем не менее, алюминий оставался неоткрытым до 1808 года, так как он связан с кислородом и кремнием в сотни различных минералов, которые никогда не появляются в своей металлической форме.Сэр Хамфри Дэви, химик из Корнуолла, открывший этот металл, назвал его «алюминием» в честь одного из его исходных соединений — квасцов. Однако вскоре после этого вмешался Международный союз теоретической и прикладной химии (или ИЮПАК), стандартизовавший суффикс до более обычного «ium». Еще одним поворотом в номенклатурной истории стало то, что Американское химическое общество возродило первоначальное написание в 1925 году, и по иронии судьбы именно американцы, а не британцы произносят название элемента, как задумал Дэви.

В 1825 году честь впервые выделить алюминий выпала на долю датского ученого Ганса Христиана Эрстеда. Сообщается, что он сказал о своей награде: «Он образует кусок металла, напоминающий олово по цвету и блеску» — не слишком лестное описание, но, возможно, объяснение нынешнего замешательства пассажиров авиалиний. Трудность отделения алюминия от его оксидов — ибо все ранние процессы давали в лучшем случае только килограммы — обеспечили ему временный статус драгоценного металла, более ценного даже, чем золото.Фактически, алюминиевый бар занимал почетное место рядом с драгоценностями короны на Парижской выставке 1855 года, в то время как Наполеон, как говорят, зарезервировал алюминиевую посуду только для своих самых почетных гостей.

Только в 1886 году Чарльз Мартин Холл, необычайно упорный 22-летний ученый-любитель, разработал первые экономические средства для извлечения алюминия. Работая в сарае со своей старшей сестрой помощницей, он растворил оксид алюминия в ванне с расплавленным гексафторалюминатом натрия (более известный как «криолит»), а затем разделил алюминий и кислород с помощью сильного электрического тока.Примечательно, что другой 22-летний француз Поль Луи Туссен Эру открыл точно такую ​​же электролитическую технику почти в то же время, что спровоцировало трансатлантическую гонку патентов. Их наследие, закрепленное как процесс Холла-Эру, остается основным методом производства алюминия в промышленных масштабах — в настоящее время ежегодно производится миллион тонн алюминия из самой богатой алюминиевой руды, боксита.

Не только транспортная промышленность осознала преимущества алюминия.К началу 1900-х годов алюминий уже вытеснил медь в линиях электропередач, его гибкость, легкий вес и низкая стоимость с лихвой компенсировали его более низкую проводимость. Алюминиевые сплавы являются фаворитом конструкции, находя применение в облицовке, окнах, желобах, дверных рамах и кровле, но с такой же вероятностью они могут появиться и внутри дома: в бытовой технике, кастрюлях и сковородах, посуде, телевизионных антеннах и мебели. В качестве тонкой фольги алюминий представляет собой упаковочный материал par excellence , гибкий и прочный, непроницаемый для воды и стойкий к химическим воздействиям — короче говоря, он идеально подходит для защиты спасательных лекарств или ваших любимых шоколадных батончиков.Но, пожалуй, наиболее узнаваемым воплощением алюминия является алюминиевая банка для напитков, сотни миллиардов штук которых производятся ежегодно. Естественно глянцевая поверхность каждой банки служит привлекательным фоном для названия продукта, и хотя ее тонкие стенки могут выдерживать давление до 90 фунтов на квадратный дюйм (в три раза больше, чем в типичной автомобильной шине), к содержимому можно легко получить доступ с помощью просто потяните за язычок. И хотя рафинирование алюминия поглощает значительную часть мирового электричества, алюминиевые банки можно перерабатывать экономично и многократно, каждый раз экономя почти 95% энергии, необходимой для плавки металла.

Однако у этого блестящего металла есть и более темная сторона. Несмотря на его изобилие в природе, известно, что алюминий не служит какой-либо полезной цели для живых клеток. Однако в своей растворимой форме +3 алюминий токсичен для растений. Высвобождение Al 3+ из его минералов ускоряется в кислых почвах, которые составляют почти половину пахотных земель на планете, что делает алюминий основным виновником снижения урожайности сельскохозяйственных культур. Людям не нужен алюминий, но он попадает в наш организм каждый день — он содержится в воздухе, которым мы дышим, в воде, которую мы пьем, и в еде, которую мы едим.Хотя небольшое количество алюминия обычно присутствует в пищевых продуктах, мы отвечаем за основные источники пищевого алюминия: пищевые добавки, такие как разрыхлители, эмульгаторы и красители. Проглатывание антацидов, отпускаемых без рецепта, может повысить уровень их потребления в несколько тысяч раз. И многие из нас ежедневно наносят дезодоранты, содержащие алюминий, непосредственно на кожу. Что беспокоит, так это то, что несколько исследований показали, что алюминий является фактором риска как рака груди, так и болезни Альцгеймера.Хотя большинство экспертов по-прежнему не убеждены в доказательствах, алюминий в высоких концентрациях является доказанным нейротоксином, в первую очередь влияющим на кости и мозг. Итак, пока не будут проведены дополнительные исследования, жюри останется открытым. Теперь, возможно, это то, что вас беспокоит во время вашего следующего дальнемагистрального полета.

Крис Смит

Исследователь Кира Вайсман из Саарландского университета в Саарбрукене, Германия, рассказала историю алюминия и почему я не говорю это так, как задумал Хамфри Дэвид.На следующей неделе, поговорим о том, как звучат элементы, а как насчет этого?

Брайан Клегг

Не так много элементов со звукоподражательными названиями. Скажите кислород или йод, и в звучании этого слова нет ключа к природе элемента, но цинк бывает другим — цинк, цинк, цинк, вы почти можете услышать, как набор монет падает в старомодную ванну. Это просто должен быть твердый металл. При использовании цинк часто скрыт, почти скрыт.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *