Высокопористые керамические изделия на основе суглинков и добавок

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТарГУ им. М.Х. Дулати

Высокопористые керамические изделия на основе суглинков и добавок

УДК 666.02

Сулейменов Ж.Т., Сагындыков А.А., Медетов А.К., Турмахамбетова А.Б.

Тараз

Современное производство строительных материалов ориентировано на решении проблемы импортозамещения, сокращения ввоза продукции извне, максимальное использование местного сырья и отходов промышленности.

Строительная индустрия жилья и других общественных зданий нуждается в эффективных строительных материалах (теплоизоляционных долговечных, экологически - и жаробезопасных материалах), а также в увеличении качества и ассортимента их выпуска. Одним из перспективных направлений для исследований является разработка технологии высокопористой керамики.

В связи с изменениями СНиП II-79А «Строительная теплотехника» к зданиям и сооружениям предъявляются повышенные требования по термическому сопротивлению, поэтому необходимо увеличение производства пеноматериалов типа пенобетоны, пенокерамика. Для решения этих задач необходимо проведения научных исследований в направлении замены природного сырья отходами промышленности и корректирующими добавками из местного сырья.

Известные строительные теплоизоляционные изделия в основном имеют органическую (полимерную) природу (пенополистирол, пеноизол, пенофол, изолон и др.) и в структуре многослойной стены наиболее подвержены разрушению в период эксплуатации и пожароопасны по сравнению с конструкционными элементами. При получении силикатного расплава для изготовления волокон и на их основе минерало- и стекловатных изделий требуется высокая температура (более 1300°С), а для изделий - стойкие дорогостоящие связующие материалы. Дефицит в объеме производства и номенклатуры долговечных, пожаробезопасных. экологически безвредных минеральных утеплителей и декоративно-теплоизоляционных материалов можно уменьшить выпуском штучных изделий из высокопористой керамики на базе технически и экономически доступного и регионально распространенного в Казахстане глинистого сырья. Известны два основных способа поризации при получении высокопористых керамических материалов: поризация глиняных шликеров на стадии формования изделий и поризация в процессе высокотемпературного обжига шихт.

Наиболее приемлемой технологией с позиции экономики и технической реализации можно признать производство газокерамических изделий методом введения газообразователя на стадии приготовления глиняного шликера с последующим закреплением пористой структуры обжигом при температуре более 1000°С.

Анализ литературных данных показывает [1-3], что в нашей стране практически не проводятся фундаментальные исследования в области создания высокопористой строительной керамики, а имеющиеся публикации по этой проблеме носят в основном информационный, частный характер, без раскрытия особенностей минерального типа глинистых пород, составов и технологических параметров.

Полностью распространить основы производства ячеистых бетонов на технологию поризованнои керамики не представляется возможным по причине принципиальных особенностей системы глина - вода по сравнению с системой кремнеземвяжущая смесь- вода, основными из которых являются: водоглиняные составы не обладают вяжущими свойствами и имеют нейтральный характер среды, значительное колебание величины водоглиняного отношения в зависимости от минерального состава глинистых пород и др.;

В качестве основного компонента газокерамических материалов были использованы суглинок Сарыкемерского месторождения который использован в качестве связующего компонента, который обеспечивает сырцовую прочность после формования и сушки, а также выполняет роль обжиговой связки вместе с другими компонентами. Для снижения температуры обжига применяли добавку золы, стеклобоя, шлама газоочистки ферромарганцевого производства, металлургические шлаки, в количестве 5-10%. Удельная поверхность корректирующих добавок, применяющихся в качестве стабилизаторов структурной прочности поризованной массы, должна быть 2500-3000см²/г (по прибору ПСХ-4).

Порообразователями служат: для получения газокерамики - алюминиевая пудра, пудра ПАП-или ПАП-4.

Варианты экспериментальных составов приведены в таблице 1.

Таблица 1 Варианты составов

В процессе структурообразования пористого полуфабриката требуется высокая скорость набора структурной прочности, начиная от процесса газовыделения до стадии фиксации структуры. В технологии получения газокерамических материалов для обеспечения получения качественных изделий необходимо определить следующие параметры: текучесть, загустеваемость, устойчивость, водородный показатель и температура шликера и др.

Текучесть глиняных шликеров определялась с применением прибора Суттарда по величине диаметра расплыва массы. Тиксотропная и структурная прочность глиняных шликеров и поризованных масс при выдержке и сушке устанавливалась по методике разработанной в монографии [2].

Методика заключается в следующем. Из глиняных шликеров с газообразователем формуются образцы различных составов и водоглиняного отношения. Отформованные образцы устанавливаются в сушильный шкаф температурой 50°С. Через определенное время производится опускание резинового шарика на поверхность образцов. Первое определение (опускание шарика) производится через 2-3 ч после начала сушки, а затем через каждые 15 мин. По величине отпечатка определяют сравнительную структурную прочность различных шликеров и строят кривую скорости набора прочности в координатах время - величина отпечатка. Установлено, что максимально возможная тиксотропная прочность у шликеров на основе суглинков достигается по истечении 24 ч от момента его приготовления. При выдержке в комнатных условиях процесс структурного упрочнения поризованных масс удлиняется и достигает 30-60 ч. С введением в шликер стабилизатора время достижения максимальной тиксотропной прочности сокращается до 50% и составляет по сравнению со шликером без стабилизатора 20 ч. Способ производства газокерамики состоит в следующем. Глинистое сырье загружается в пропеллерную мешалку, в которую предварительно подают горячую воду температурой 60-80°С. Количество воды подбирается опытным путем в зависимости от свойств сырья и составляет 75-150% от сухой массы. Из мешалки шликер поступает в лопастной смеситель для перемешивания; туда же подают газообразователь и стабилизатор структуры массы. Газообразователем служит смесь алюминиевой пудры с известью. Расход извести составляет 4-6%, алюминиевой пудры 0,15-0.3% (от сухой массы). В качестве стабилизатора применялись шламы (6-8%).Коэффициент вспучивания масс составил 1,5-1,7 при оптимальном значении рН 11-12 (рис. 1). строительный теплоизоляционный газокерамический

1 - суглинок; 2 - суглинок с добавкой стабилизатора

Рис. 1. Влияние рН среды на коэффициент вспучивания

Оптимальное водоглиняное отношение (В/Г) 0,8-0,9, осадка газоглиняной массы 7-8%,текучесть шликера 200-230 мм. Основными кристаллическими фазами являются кварц, муллит, анортит. Физико-механические свойства: средняя плотность 550-800кг/м³,прочность при сжатии 1,6-3,2 МПа, усадка при сушке6-8%,общая усадка 7-10%.

Технология изготовления изделии приведена ниже.

Перемешанная в течение 1-1,5 мин масса разливается в металлические разъемные формы, устанавливаемые на печные вагонетки. В форму заливают массу до половины объема; в дальнейшем в процессе вспучивания шликера форма заполняется полностью. Доливать формы во время вспучивания не рекомендуется, так как это влечет за собой нарушение структуры изделия.

Вспучивание глиняного шликера в формах продолжается 30-40 мин. Когда процесс вспучивания заканчивается, изделия поступают в сушилки туннельного типа. Время сушки длится от 40 до 60 мин при температуре 90-100 °С. После сушки изделия освобождаются от форм и на тех же вагонетках поступают в туннельную печь на обжиг.

Обжиг изделий производится при температуре 1120-1250 °С в зависимости от температуры спекания применяемого сырья. При конечной температуре обжига необходима длительная выдержка в течение 4 ч, так как пористая структура газокерамики создает малую теплопроводность и сдерживает процесс спекания в центре изделия. Изделия можно обжигать в два ряда по высоте.

Изделия легко пилятся, гвоздятся, сверлятся, средняя плотность их в зависимости от количества газообразователя колеблется от 500 до 800 кг/м ; предел прочности на сжатие 1,5-4,0 МПа. Газокерамика может быть использована в качестве стеновогодышей в стеновых конструкциях.

Литература

1. Альперович И.А. Керамические стеновые и теплоизоляционные материалы в современном строительстве // Строительные материалы.-1997.-№2.-С.12-14.

2. Завадский В.Ф. Технология изделий стеновой и кровельной керамики: Учеб. пособие //- Новосибирск: НГАСУ, 1998. - 76 с.

3. Верещагин В.И. Керамические теплоизоляционные материалы из природного и техногенного сырья Сибири // Строительные материалы. - 2000. -№4. -С. 34-35.

Размещено на Allbest.ru