Строительная керамика из пластичных масс с добавками грубозернистых компонентов (стр. 4 )

Рис. 5. Диаграмма зависимости прочности при сжатии (17-58 МПа) керамики из грубозернистых масс от относительной разности значений модулей упругости, коэффициентов термического расширения и разности значений модулей основности материалов зерен и связки между ними: а – метод изготовления керамики

(● – пластическое формование, ○ – полусухое прессование); б – размер зерен материала связки при пластическом формовании керамики ( – менее 2 мм, – менее 1,25 мм)

(над чертой материал связки – глина, под чертой материал связки – смесь глины

с суглинком)

Для опытно-промышленных испытаний были выбраны смеси двух составов из масс с кварц-полевошпатовым сорским песком и отсевами ортофира в количествах 20% с размером зерен менее 1,25 мм, установленными как оптимальные (табл. 5). В качестве пластичной связки использовали смесь высокопластичной глины с суглинком с целью проверки возможности его вовлечения в производство как некондиционного вида сырья. Изготовление кирпича проводили в цехе производства кирпича (г. Минусинск).

Таблица 5

Составы масс для опытно-промышленных испытаний

Компонент	Содержание компонента в составе, % мас.
1	2
Глина Центральной залежи	25	25
Суглинок Северной залежи	55	55
Кварц-полевошпатовый сорский песок (размер зерен 0,63-1,25 мм)	20	-
Отсев ортофира (размер зерен 0,63-1,25 мм)	-	20

Таблица 6

Свойства керамики из пластичных грубозернистых масс

Показатель	Состав 1	Состав 2
партия 1	партия 2	партия 1	партия 2
Температура обжига, оС	950-970	950-970	950-970	950-970
Усадка, %	2,1	2,2	2,4	2,3
Плотность, кг/м3	1770	1790	1780	1790
Водопоглощение, % мас.	12,7	11,4	11,2	10,8
Прочность при сжатии, МПа	22,1	21,4	24,3	25,1
Прочность при изгибе, МПа	3,1	2,9	3,4	3,6
Морозостойкость, циклы	28	26	32	35

После обжига при температуре 950-970оС марка кирпича из масс с кварц-полевошпатовым сорским песком по прочности составляет 150, из масс с отсевами ортофира – 200, по морозостойкости – 25, 30 соответственно (табл. 6). Соответствие свойств кирпича двух партий каждого состава и их согласованность с результатами лабораторных исследований свидетельствуют о стабильности разработанной технологии применения грубозернистых добавок в пластичных массах.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1.  Характеристики гранулометрического, химического и минерального составов и технологические свойства высокопластичной глины и умеренно-пластичного суглинка не обеспечивают получение высокомарочного кирпича.

2. При смешивании высокопластичной глины в количестве 25% с умеренно-пластичным суглинком в количестве 75% достигается сочетание свойств сырья, обеспечивающее возможность вовлечения суглинка как некондиционного вида сырья в производство строительной керамики.

3. Регулирование основных технологических свойств глины и ее смеси с суглинком и повышение эксплуатационных свойств строительной керамики на их основе обеспечивается за счет применения зернистых отходов промышленности в виде кварц-полевошпатового сорского песка, отсевов ортофира, золошлаковых отходов котельных в виде готовых компонентов или после их кратковременного дробления или рассева. Эффект действия зернистых добавок обусловливается образованием муллитоподобной фазы, волластонита и кристаллизацией анортита в зависимости от состава зерна. Формирование фаз, улучшающих свойства керамики, протекает как в материалах зерен и связки между ними, так и при их взаимодействии на границе контакта.

4. Размер зерен и частиц непластичных компонентов и их количество для введения в пластичные массы при получении керамики определяются относительной разностью значений модулей упругости и коэффициентов термического расширения материалов зерен и связки между ними. При относительной разности значений их модулей упругости 1,12 и коэффициентов термического расширения 1,075 размер зерен компонента может изменяться от 0,3 до 1,5 мм, количество – от 20-25 до 10-15%. При снижении относительной разности значений модулей упругости до 0,7 и коэффициентов термического расширения до 0,43 размер зерен компонента может изменяться от 0,63 до 3 мм, их количество – от 20-25 до 10-15%. При такой же относительной разности значений модулей упругости, но более низкой относительной разнице коэффициентов термического расширения (0,189) размер зерен компонента может изменяться от 1,25 до 3 мм, а их количество – от 20-25 до 10%. При снижении относительной разности значений модулей упругости материалов зерен и связки между ними до 0,46-0,22, а коэффициентов термического расширения до 0,22-0,3 размер зерен компонента изменяется от 1,25 до 3-5 мм, а количество – от 30-35% до 10%.

5. Для получения керамики с высокими эксплуатационными свойствами материал связки должен состоять из вещества, обладающего пластической деформацией (глина, смесь глины с суглинком) для достижения связности массы на стадии формования и обеспечения прочности керамики при обжиге. Материал зерна может быть мономинерального (кварц, полевой шпат, волластонит) или полиминерального состава (кварц-серицит хлоритовый сланец, золошлаковые отходы) со стабильной структурой, величина объемного расширения материала зерна при полиморфных превращениях или при разложении не должна превышать 2,4 %.

6. Прочность строительной керамики из пластичных грубозернистых масс определяется относительной разностью значений модулей упругости и коэффициентов термического расширения материалов зерен и связки между ними и разностью значений их модулей основности. При сравнимых значениях относительной разности значений модулей упругости и коэффициентов термического расширения материалов зерен и связки между ними прочность керамики увеличивается тем больше (от 17 до 28 МПа), чем выше разность значений их модулей основности (от 0,05 до 0,25). Интенсификация процессов взаимодействия и спекания в самих связках и активизация процессов взаимодействия и спекания связок с поверхностью зерен за счет лучшего уплотнения масс и снижения дисперсности материала связок усиливает эти зависимости.

7. Для получения строительной керамики марки 150-200 по прочности из пластичных грубозернистых масс некритическими напряжениями на границах зерен являются напряжения, величина которых составляет 5-15% от прочности материалов зерен и связки между ними.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Выбор компонентов керамических масс с учетом фазово-минерального состава и термофизических характеристик [Текст] /, , // Строительные материалы.– 2007. – № 9. – С. 7-10.

2. Определение максимального размера зерен керамических композиций глина - непластичный компонент [Текст] / , , , // Вестник Хакасского техн. ин-та – филиала КГТУ. – Абакан: ХТИ – филиал КГТУ, 2005. – №20. – С. 101-111.

3. Спекание, структура и свойства строительной керамики из композиций глин с кварц-полевошпатовым сорским песком [Текст] / , , // Вестник Хакасского техн. ин-та – филиала КГТУ. – Абакан: ХТИ – филиал КГТУ, 2005. – №20. – С.

4. Исследование физико-химических процессов получения пористой керамики из смесей, содержащих глину и высококальциевую золу [Текст] / , , // Проблемы и достижения строительного материаловедения: сб. докл. международ. научно-практ. конф. – Белгород: БГТУ, 2005. – С. 207-210 .

5. Особенности глинистого и каолинового сырья Хакасии и юга Красноярского края [Текст] / , , // Проблемы и достижения строительного материаловедения: сб. докл. международ. научно-практ. конф. – Белгород: БГТУ, 2005. – С. 2

6. Селиванов, физико-химических процессов формирования свойств керамического сырца [Текст] / , // Интеллектуальные ресурсы ХТИ – филиала КГТУ – Хакасии – 2005: докл. и тез. докл. 5-й регион. научно-практ. конф. – Абакан: ХТИ – филиал КГТУ, 2005. – С. 69-70.

7. Шильцина, свойств строительной керамики от размеров зерен компонентов в массах [Текст] / , , // Интеллектуальные ресурсы ХТИ – филиала КГТУ – Хакасии – 2005: докл. и тез. докл. 5-й регион. научно-практ. конф. – Абакан: ХТИ – филиал КГТУ, 2005. – С. 68-69.

8. Составы, свойства и область применения строительной керамики из композиций глин с разнородным и грубозернистым техногенным сырьем [Текст] / , , // Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля: сб. ст. Х международ. научно-практ. конф. – Пенза: Приволжский дом знаний, 2006. ­– С. 84-86 .

9. Регулирование свойств керамических масс и строительных изделий на их основе [Текст] / , , // Вестник Хакасского техн. ин-та – филиала КГТУ.– Абакан: ХТИ – филиал КГТУ, 2006. – № 21. – С. 149-157.

10. Селиванов, химического состава компонентов масс на прочность строительной керамики [Текст] / , , // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: материалы 63-й Всерос. научно-техн. конф. – Самара: СГАСУ, 2006. – С. 129-130.

11. Новый подход к формированию повышенных свойств строительной керамики [Текст] / , , В. М Селиванов, // Инновационное развитие регионов Сибири: материалы Межрегион. научно-практ. конф. – Красноярск: КГТУ, 2006. – С. 369-371.

12. Королькова, Н. Н. Применение грубозернистого сырья в технологии изготовления строительной керамики пластическим формованием [Текст] / , , // Вестник Хакасского техн. ин-та – Филиала СФУ. – Абакан: ХТИ – Филиал СФУ, 2007.– № 23. – С.

13. Шильцина, размеров зерен непластичных компонентов на свойства керамических строительных материалов [Текст] / , , // Вестник Хакасского техн. ин-та – Филиала СФУ. – Абакан: ХТИ – Филиал СФУ, 2007. – № 24.– С. 177-184.

14. Шильцина, свойств керамических строительных материалов в зависимости от зернового состава и термофизических характеристик компонентов масс [Текст] /, , // Интеллектуальные ресурсы ХТИ – Филиала СФУ – Хакасии – 2007: докл. и тез. докл. 6-й регион. научно-практ. конф. – Красноярск: СФУ, 2007. – С. 117-118.

15. Свойства строительной керамики из композиций с сорским песком разной зернистости [Текст] / , , , // Экология южной Сибири и сопредельных территорий: материалы ХI международ. науч. школы-конф. студентов и молодых ученых. – Абакан: ХГУ им. , 2007. – Вып.11. – Т.2. – С. 74.

16. Выбор составов масс с грубозернистыми отсевами ортофира и кварц-полевошатового сорского песка [Текст] /, , , // Вестник Хакасского техн. ин-та – Филиала СФУ.– Абакан: ХТИ – филиал СФУ, 2008. – №25. – С. 96-101.

17. Изменение технологических свойств пластичного сырья в зависимости от размера зерен отсевов ортофира и кварц-полевошпатового сорского песка [Текст] / , , , // Вестник Хакасского техн. ин-та – Филиала СФУ.– Абакан: ХТИ – филиал СФУ, 2008. – №25. – С.102-107.

18. Скачкова, составов и свойств строительной керамики из композиций с кварц-полевошпатовым сорским песком разной зернистости [Текст] / , , // сб. докл. и тез. докл. научно-практ. конф. молодых ученых ХТИ - Филиала СФУ.– Абакан: ХТИ – филиал СФУ, 2008. – №8. – С. 90-93.

19. Королькова, Н. Н. Исследование свойств золошлаковых смесей отопительных котельных Хакасии [Текст] / Н. Н. Королькова, , // Экология южной Сибири и сопредельных территорий: материалы XII международ. науч. школы-конф. студентов и молодых ученых. – Абакан: ХГУ им. , 2008. – Вып.12. – С. 8-9.

20. Королькова, Н. Н. Влияние добавок кварц-серицит-хлоритовых сланцев на спекание и свойства керамики [Текст] / Н. Н. Королькова // Вестник Хакасского техн. ин-та – филиала СФУ.– Абакан: ХТИ – филиал СФУ, 2009. – №27. – С.172-175.