Исследование свойств зольного кирпича

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЗОЛЬНОГО КИРПИЧА

Джаббарова Н.Э.,

Надирова Ф.С., Исмайлова Р.А.

Аннотация

изучены свойства - усадка, пористость - зольного кирпича. Установлено, что введение добавки зольных остатков от 10-50 % приводит к уменьшению усадки зольного кирпича, особенно при максимальной температуре обжига 11000С. Сравнение пористости кирпичей, обожженных при 800, 900 и 1100 °С, демонстрируют тенденцию к ее повышению с добавлением золы. У всех кирпичей, обожженных при 800 °С, пористость уменьшается при добавлении до 20% золы, а затем снова увеличивается.

Ключевые слова: отходы производства, зольные остатки, усадка, пористость, кирпич.

Abstract

INVESTIGATION OF THE PROPERTIES OF ASH BRICKS

Jabbarova N.E., Nadirova F.S., Ismailova R.A.

the properties - shrinkage, porosity - of ash brick have been studied. It was found that the introduction of an additive of ash residues from 10-50% leads to a decrease in the shrinkage of ash bricks, especially at a maximum firing temperature of 11000C. A comparison of the porosity of bricks fired at 800, 900 and 1100 ° C shows a tendency to increase it with the addition of ash. For all bricks fired at 800 ° C, porosity decreases with the addition of up to 20% ash, and then increases again.

Keywords: production waste, ash residues, shrinkage, porosity, brick.

Основная часть

Значительный быстрый рост как численности населения, так и промышленной активности в Азербайджане предоставил большие возможности для развития, но сопровождался серьезными экологическими проблемами. С помощью этого исследования мы стремимся решить одну проблему, а именно беспрецедентный спрос на строительные материалы, обусловленный ростом населения, за счет использования другой - производства огромного количества неопасных отходов в результате промышленной деятельности [1-5].

Исторически сложилось так, что обожженный глиняный кирпич является наиболее часто используемым строительным материалом из-за его низкой себестоимости и доступности глины по всей стране. Несмотря на давнее доминирование обожженного глиняного кирпича в качестве предпочтительного строительного материала для жилья, ряд экологических проблем, связанных с его производством, вызывают озабоченность по поводу будущего использования Производство обожженных глиняных кирпичей является энергоемким процессом, поскольку кирпичи обжигаются при температурах выше 1000 °C, что делает эту отрасль третьим по величине потребителем топлива. Кроме того, частое использование устаревшей технологии обжига в печах приводит к значительному загрязнению воздуха в виде диоксида углерода, монооксида углерода, диоксида серы, оксидов азота, сажи и твердых частиц.

Еще одной серьезной экологической проблемой, связанной с производством кирпича, является деградация верхнего слоя почвы, добываемого для производства кирпича, что быстро сокращает количество орошаемых земель [6-9].

Вышеупомянутые проблемы, среди прочего, включая экстремальные, трудоемкие условия труда, побудили исследователей к изучению альтернативных решений для производства кирпича, такие как бетонные или цементно-стабилизированные земляные блоки пр.

Ранее нами было изучено влияние зольных остатков переработки твердых бытовых отходов (Балаханинский Промышленный Парк, г.Баку) на прочность керамического кирпича [10]. Настоящая работа является продолжением изучения свойств зольного кирпича.

Кирпич-сырец обжигали в муфельной печи Блю-М при 800, 900 и 1100 °С, время выдержки составило 4 часа. Для определения изменения объема были проведены измерения до и после обжига образцов кирпича. Накопление объема глиняных кирпичей с различной зольностью, обожженных при 800 °С, показано на рисунке 1. Здесь все глиняные кирпичи, обожженные при 800 °С, независимо от состава золы показали расширение, а не усадку. Обычные глиняные кирпичи, не содержащие золы, также показывают некоторое расширение в этом опыте. В таблице показано, что скопившаяся глина содержит большое количество свободного кремния, что помогает уменьшить накопление свободных кремниевых кирпичей. Эти свободные зерна кремния или частицы золы выступают в роли наполнителя, составляющего основу всей конструкции. Этот наполнитель остается почти неизменным и, таким образом, помогает противостоять усадке во время горения. В структуре кирпича есть закрытые поры, а газ внутри расширяется при обжиге при более высоких температурах. За счет расширения этого газа в закрытых порах кирпичи расширяются после обжига при 800 °С.

Рис. 1 Кинетика усадки зольных/глиняных кирпичей, обожженных при 800 °С

Объемное накопление глиняных кирпичей разной зольности, обожженных при 900 °С, показано на рис. 2. Здесь также все глиняные кирпичи, обожженные при 900⁰С, показали расширение, а не усадку. Из всех глиняных кирпичей беззольные кирпичи показали самое низкое расширение, а кирпичи с 50% золы показали самое высокое расширение. Это расширение происходит из-за плотных пор внутри структуры. Расширение увеличивает вероятность образования плотных пор в кирпиче.

Рис. 2 Кинетика усадки зольных/глиняных кирпичей, обожженных при 990 °С

Сборочное поведение глиняных кирпичей разной зольности, спеченных при температуре 1100 °С, показано на рис. 3. Самое главное, все образцы кирпича показали накопление объема при 1100 °С.

Рис. 3 Кинетика усадки зольных/глиняных кирпичей, обожженных при 1100 °С

Здесь также видно, что с увеличением количества золы усадка уменьшается. Беззольный образец показал самое высокое накопление (13,42%), тогда как образец кирпича с 50%-ной зольностью показал самое низкое накопление (5,5%). При более высоких температурах более сильное связывающее движение между частицами играет главную роль в связывании всех частиц вместе. При 1100⁰С образование жидкой фазы будет выше при плавлении легкоплавких соединений. Чем больше жидкости образуется, тем больше пористых частиц скапливается в готовом выпечном изделии.

На рис. 4 показано сравнение пористости при разных температурах. Кирпичи, обожженные как при 900 °С, так и при 1100 °С, демонстрируют аналогичную тенденцию с добавлением золы. У всех кирпичей, обожженных при 800 °С, пористость уменьшается при добавлении до 20% золы, а затем снова увеличивается.

Рис. 4 Сравнение пористости образца кирпича, обожженного при 800, 900 и 1100 °С

Величина температурной пористости для различных составов золы показана на рисунке 5. Для кирпичей с 0% зольностью, как и ожидалось, пористость уменьшается с повышением температуры.

Как правило, при повышении температуры процесс приготовления занимает больше времени. При более высоких температурах диффузия атомов будет выше и растворимость легкорастворимых соединений будет больше. Таким образом, связь между частицами будет выше, и частицы будут находиться в более близком положении. Форма и размер частиц золы различны, поэтому при 0% зольности пористость структуры обязательно снизится. С добавлением золы процессы совсем другие, чем в обычном случае.

Определено, что если пористость в необожженном кирпиче меньше конечной пористости в обожженном кирпиче, то она будет меньше. Самое главное, что в необожженном кирпиче эта пористость напрямую связана с распределением частиц по размерам. Казалось, что добавление до 20% золы в глину может уменьшить пористость при взаимодействии с измерением распределения между глиной и частицами золы. Поскольку пористость необожженного кирпича может быть меньше, пористость последнего обожженного кирпича в структуре также была меньше, чем пористость кирпича с 20% золы, обожженного при 800°С. Прокаливание -- это процесс термической обработки, применяемый к минералам, чтобы вызвать термическое разложение, фазовый переход или удаление летучей фракции. Процесс прокаливания обычно происходит при температурах ниже точки плавления материалов продукта. кирпич прочность обожженный зольный

Стандартная свободная энергия Гиббса реакции разложения кальцита CaCO₃ ^ CaO + CO₂ (г) оценивается как AG°r = 177,100 - 158 Т (Дж/моль). Когда температура Т равна 1121 К или 848 °С, стандартная свободная энергия реакции равна нулю. Самое главное, кальцит (CaCO₃) начинает играть главную роль в структуре кирпича при 900⁰С и выше. Рентгенофазовый анализ золы выявил большое количество соединения на основе кальция, которое, как было подтверждено, представляет собой CaCO₃. Поскольку равновесное давление СО₂ для разложения при 900 °С значительно выше давления окружающей среды СО₂, он начинает быстро разлагать большие количества СаСО₃ при температурах 900 °С и выше. Таким образом, количество пористости в структуре кирпича, обожженного при 900 °С, резко возрастает с увеличением количества золы. Хотя образование CO₂ высокое при 1100 °C, процесс варки также очень интенсивен, что приводит к небольшому снижению общей пористости.

Рис. 5 Сравнение пористости различных образцов золы с образцами кирпича для 800, 900 и 1100 °С

Список литературы /References