Повышение качества кирпича полусухого прессования, изготовленного на основе глинистого сырья месторождения "Кагальник-3"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Академия строительства и архитектуры ДГТУ

Повышение качества кирпича полусухого прессования, изготовленного на основе глинистого сырья месторождения «Кагальник-3»

А.А. Наумов

Аннотация

В настоящее время актуальной задачей является выпуск стеновой керамики из низкосортного глинистого сырья с введением в состав шихты отходов различных производств [1-3]. Также, в некоторых случаях, дорогостоящее глинистое сырье заменяют более дешёвыми некондиционными аналогами [4-8].

Проведенными ранее испытаниями было определено, что на основе глинистого сырья месторождения «Кагальник-3» с добавлением 1 % по массе угля марки «АШ» по схеме полусухого прессования возможно получить керамический кирпич с маркой по прочности М100-125 и морозостойкостью 15 циклов. Переработка шихты при этом осуществлялась на камневыделительных вальцах, далее масса подсушивалась в сушильном барабане и измельчалась в дезинтеграторе. Кирпич-сырец с 8 несквозными пустотами прессовался на колено-рычажном прессе при давлении 15-20 МПа. Сушка сырца производилась в туннельном сушиле, обжиг - в туннельной печи при максимальной температуре 950⁰С. Обожженный кирпич имел светло-красный цвет с белесым налетом, а также «паутину» посечек, межпустотные трещины и трещины, доходящие до первого ряда пустот.

В настоящей статье изложены результаты лабораторных исследований по улучшению внешнего вида кирпича, т.е. устранению трещиноватости, и повышению морозостойкости до требований ГОСТ. При этом определяли влияние состава шихты, грансостава и технологии подготовки пресс-порошка на качество сырца, а также влияние режима сушки на его трещиностойкость и физико-механические показатели после обжига.

Исследованное монтмориллонито-гидрослюдистое глинистое сырье месторождения «Кагальник-3» имеет рыхлую структуру, бурый цвет, относится к умереннопластичной, низкодисперсной группам сырья и является высокочувствительным к сушке (45 с). Содержит включения в виде кристаллов и друз гипса размером до 7 мм, а также 0,21 % высокоактивных карбонатов.

Данное сырье содержит большое количество тонких частиц. При просеве воздушно-сухой глины (без измельчения) остаток на сите 1 мм составил 51,3%, а менее 1 мм соответственно 48,7%. Наличие большого количества тонкой фракции затрудняло получение необходимого зернового состава пресс-порошка по традиционной технологии - измельчения глинистого сырья до 3 мм и, после введения добавок, увлажнения пресс-порошка до заданной влажности (9,5-10 %).

Для достижения требуемого грансостава пресс-порошок также готовили с предварительной пластической переработкой шихты. Измельченное до 3 мм сырье смешивали с добавкой, увлажняли массу до 18-20 % и пропускали через гранулятор. Полученные гранулы диаметром 10 мм подсушивали до воздушно-сухого состояния, измельчали менее 3 мм и увлажняли до влажности 9,5-10,0 %.

Типичный зерновой состав пресс-порошков, приготовленных вышеуказанными способами, представлен в табл. 1.

Из порошковых масс прессовали образцы-цилиндры диаметром и высотой 50мм и образцы-балочки размером 160х40х15мм при удельном давлении 20 МПа.

Таблица 1. Гранулометрический состав пресс-порошков

Отпрессованный сырец имел низкую трещиностойкость, особенно в начальный период сушки. При окончании сушки практически все трещины закрывались, но после обжига проявлялись, что оказывало отрицательное влияние не только на внешний вид, но и прочностные показатели и морозостойкость обожженных изделий.

Для улучшения сушильных свойств глинистого сырья проводили опыты с добавлением песка Аксайского месторождения, но его введение в глиномассу не позволило существенно изменить поведение свежесформованных образцов при сушке, чтобы иметь возможность применять «жесткий» режим. Устранить трещиноватость в процессе сушки возможно путем более мягкой сушки изделий. В начальный период сушки, при удалении первых 2% влаги (до критической влажности 8 %), необходимо поддерживать высокую относительную влажность (90-95%) при температуре, равной температуре сырца. После подогрева сырца и снижения его влажности до 8 % возможно интенсифицировать процесс сушки. Отсутствие трещиноватости изделий в процессе сушки обеспечивает получение бездефектных изделий и после обжига.

Применяемый в качестве добавки уголь-штыб марки «АШ» имеет теплотворную способность 4283 ккал/кг, что позволяет использовать его при добавлении в шихту в количестве 4% (по массе).

Из опыта предыдущих исследований [9, 10], с целью повышения морозостойкости, в состав шихты вводили минеральную модифицирующую добавку в количестве 5%. Данная добавка представляет собой рыхлый дисперсный порошок белого цвета и является отходом производства минеральных удобрений.

Результаты физико-механических испытаний обожженных при температуре 1020 ⁰С образцов представлены в табл. 2.

Таблица 2. Физико-механические показатели обожженных образцов

Из табл. 2 видно, что обожженные образцы из чистого глинистого сырья неморозостойки. Добавление 4 % угля позволяет увеличить морозостойкость образцов, в зависимости от способа подготовки пресс-порошка, до 25 и 35 циклов.

Можно отметить, что наилучшие результаты по прочностным показателям и морозостойкости имеют образцы, содержащие 5 % минеральной модифицирующей добавки. Прочность данных образцов при сжатии составляет 40,2 МПа, при изгибе - 16,1 МПа, а морозостойкость соответствует марке F50.

Таким образом, определено, что на основе глинистого сырья месторождения «Кагальник-3», при введении модифицирующей добавки и используя более мягкий режим сушки, возможно получить керамический кирпич полусухого прессования, удовлетворяющий требованиям ГОСТ.

стеновой керамика глинистый шихта

Литература

1. Гуров Н.Г., Наумов А.А., Иванов Н.Н. Подготовка керамической массы на основе закарбоначенного лессовидного суглинка // Строительные материалы. 2010. № 7. С. 42-45.

2. M. Safiuddin, M.Z. Jumaat, M. A. Salam, M. S. Islam, R. Hashim. Utilization of solid wastes in construction materials. International Journal of the Physical Sciences. 2010. №10. pp. 19521963.

3. Котляр В.Д., Лапунова К.А., Терёхина Ю.В. Перспективы производства фигурного керамического кирпича на основе опок // Инженерный вестник Дона, 2012, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2012/946.

4. Кара-Сал Б.К., Сат Д.Х., Серен Ш.В., Монгуш Д.С.. Стеновая керамика из нетрадиционных сырьевых материалов // Строительные материалы. - 2016. № 4. С. 33-36.

5. Berge B. The Ecology of Building Materials. [Architectural press]. Oxford, 2005. 474 p.

6. Котляр В.Д.. Козлов А.В., Котляр А.В., Терёхина Ю.В. Особенности камневидных глинистых пород Восточного Донбасса как сырья для производства стеновой керамики // Вестник МГСУ. 2014. № 10. С. 95-105.

7. Столбоушкин А.Ю., Иванов А.И., Стороженко Г.И., Уразов С.И. Получение морозостойкого керамического кирпича полусухого прессования из промышленных отходов // Строительные материалы. - 2011. № 12. С. 4-7.

8. Боляк В.И., Зубехин А.П., Яценко Н.Д. Физико-химические основы формирования фазового состава, структуры и свойств керамического кирпича // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХI века. 2011. № 11 (154). С. 18-20.

9. Наумов А.А., Юндин А.Н. Морозостойкий керамический кирпич полусухого прессования из глинистого сырья Шахтинского завода // Инженерный вестник Дона, 2012, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2012/960.

10. Наумов А.А. О возможности получения лицевого кирпича из кагальницкого глинистого сырья // Научное обозрение. 2014. № 10-2. С. 388-391.

Размещено на Allbest.ru