К проблеме получения лицевого керамического кирпича объемного окрашивания

Размещено на http://www.allbest.ru/

К проблеме получения лицевого керамического кирпича объемного окрашивания

Гончаров Ю.И., д-р техн. наук, профессор, Городова Н.В., вед. инженер Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Лицевой кирпич объемного окрашивания перспективный стеновой материал, обеспечивающий разнообразие облицовки зданий и сооружений. Разработка подобных материалов особенно актуальна при широкомасштабном коттеджном строительстве.

Проблеме объемного окрашивания керамического кирпича посвящено достаточно много публикаций 1-3, однако до настоящего времени цветовой ассортимент его чрезвычайно беден и значительно уступает в этом отношении зарубежным аналогам.

Как известно, при производстве керамического кирпича используется в основном недорогое местное сырье, представленное суглинками и независимо от региона распространения, имеющее нередко весьма сходный химический и минералогический состав. Объясняется подобное сходство тем, что образовались они все в конечном итоге в результате процессов химического и механического разрушения кислых магматических горных пород в континентальных условиях. Содержание свободного кварца в них достигает 70-80%. Характерно присутствие полевого шпата, нередко карбонатов и высокое содержание железа (4-6% в пересчете на оксид), которое входит в состав гидрооксидов или в состав нонтронита (железистого монтмориллонита) и железистого иллита. По химической классификации они относятся к категории кислого глинистого сырья и содержат AI₂ 0₃ 9-11%.

В Белгородской области остро стоит проблема производства лицевого кирпича. Керамический кирпич в основном выпускают сезонные заводы. Невысокое качество продукции (марка 75-100) объясняется низким технологическим обеспечением (устаревшее оборудование отечественного производства, отсутствие технологических разработок, основанное на специфике местного сырья) и отсутствием квалифицированных кадров. Вторая проблема - получение керамического кирпича объемного окрашивания различной цветовой гаммы.

Авторами проводились исследования, связанные с разработкой технологии получения лицевого кирпича объемного окрашивания на основе суглинков Лозовского месторождения, разрабатываемых Нечаевским кирпичным заводом. С этой целью была детально изучена минералогия суглинков, их технологические свойства (табл. 1), изменена схема подготовки глинистого сырья, режимы сушки и обжига. Для получения более широкой цветовой гаммы использовалась добавка латненской глины каолинитового состава. Особое внимание уделялось изменению окраски изделий в процессе обжига.

Таблица 1 Технологические свойства глинистого сырья

Глинистое сырье Лозовского месторождения представляет собой суглинок зеленовато-серого цвета. Глинистая составляющая представлена каолинитом и монтмориллонитом. В состав суглинка входят также морденит (Ca,Na₂,K₂)[Al₂Si₉O₂₂]6H₂O (минерал из группы цеолитов), анортит (до 6-8%) и железистая слюда в виде достаточно крупных чешуек размером 0,1-2 мм.

По сравнению с суглинком Лозовского месторождения, латненская глина менее пластична (число пластичности 15), но более чувствительна к сушке. Химический состав глинистого сырья Лозовского и Латненского месторождений представлен в таблице 2.

Таблица 2 Химический состав глинистого сырья Лозовского и Латненского месторождений

Особенностью химического состав суглинка Лозовского месторождения является высокое содержание железа (5,41% в пересчете на оксид железа), которое входит в состав слюды и впоследствии влияет на темную окраску обожженных изделий, и повышенное содержание CaO и щелочей связанное с присутствием в глине полевых шпатов и цеолитов.

В процессе проведения экспериментальных исследований исходная шихта готовилась из предварительно подсушенных и измельченных масс с последующим тщательным перемешиванием в лабораторных бегунах, увлажнением до формовочной влажности, обработкой в шнековом прессе и последующей вылежкой в течение 7 дней. Из подготовленной массы по пластической технологии формовались образцы размером 50 х 50 мм. После сушки образцы обжигались в интервале температур 600-1200⁰ С.

Результаты физико-механических испытаний образцов после высокотемпературного обжига помещены в таблице 3.

Таблица 3. Физико-механические характеристики образцов после обжига

Лучшими прочностными характеристиками обладали образцы, обожженные при Т=1150-1200⁰С (_сж -38,0 - 43,0 МПа; _изг= 4,1- 5,0 МПа) при водопоглощениии 8-12%.

Исследования показали, что до температуры 1100^оС добавка глины Латненского месторождения способствует повышению прочностных характеристик, а начиная с 1150^оС более высокие прочностные характеристики показывают образцы на основе чистой лозовской глины без добавок. Это объясняется тем, что основной процесс спекания латненской глины проходит в интервале Т=1000-1100^оС, а выше этих температур основная роль процессу спекания принадлежит суглинку, содержащему в своем составе значительное количество оксидов железа и полевых шпатов, которые при этих температурах образуют легкоплавкие эвтектики. Низкой степенью спекаемости суглинка при температурах 1000-1100⁰ С объясняются и невысокие значения _изг для образцов, полученных при этих температурах.

Процессы фазовых превращений при обжиге изучались с использованием рентгенофазового анализа. При Т=600^оС происходит разложение каолинита и переход его в рентгеноаморфный метакаолинит. При 900^оС идет интенсивное разложение метакаолинита, но структура слюды еще полностью сохраняется (четкое отражение 001 со значением 10,0 Е.) Разложение железистой слюды наблюдается при 1000^оС, о чем свидетельствует появление отражений, характерных для гематита - Fe₂O₃ ( d/n: 2,69 Е ). В дальнейшем гематит частично переходит в магнетит - Fe₃O₄ - (d/n: 2,97 Е; 2,51Е), и вюстит - FeO ( d/n: 2,13 Е).

При дальнейшем повышении температуры уменьшается содержание полевых шпатов, появляется отражение, характерное для кристобалита (4,095 Е) и идет образование новой фазы железистого волластонита - (Сa,Fe)Si0₃ (d/n: 5,39; 3,81; 3,49; 3,27; 3,20; 3,05; 2,95; 2,77 Е).

При введении в состав глинистой массы латненской, глины уже при температуре 1000⁰С на дифрактограммах появляются отражения характерные для муллита. (d/n: 5,4; 3,41; 3,38 Е). Его образованию при сравнительно низких температурах способствует наличие оксидов железа, образующихся в результате разложения железистой слюды.

Образцы на основе лозовской глины обожженные при 1000^оС имели кирпично-красную окраску, при 1100^оС - светло-коричневую, 1150^оС - коричневую, 1200 ^оС - темно бордовую (цвет природного гематита). При введение в состав массы 30-50% латненской глины цвет изменялся от кремового (1000^оС -1100^оС) до желтого (1150^оС -1200 ⁰С).

Образцы, полученные при температуре обжига 1100-1200⁰С отличались высокой морозостойкостью (более 50 циклов).

кирпич окрашивание суглинки обжиг

Список литературы

1. Альперович И.А. Новое в технологии лицевого керамического кирпича объемного окрашивания // Строительные материалы. - №7.- 1993.

2. Альперович И.А., Осипов Г.Т., Свитко В.С. Лицевой кирпич светлых тонов на основе кембрийских глин // Строительные материалы. - №11.- 1995.

3. Альперович И.А., Божьева Г.И., Крюков В.А. Внедрение технологии производства лицевого керамического кирпича объемного окрашивания // Строительные материалы. - №1.- 1993.

Размещено на Allbest.ru