CC BY
65DOI: 10.34031/2071-7318-2019-4-12-130-139 *Сыса О.К., Морева И.Ю., Трепалина Ю.Н., Чепурных А.А., Локтионов В.А.,
Локтионова Е.В.
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова Россия, 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46 *E-mail: sysa1975@inbox.ru
ГЛИНИСТОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СВЕТЛООКРАШЕННОГО КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА В АСПЕКТЕ ВЫСОЛООБРАЗОВАНИЯ СОЛЕЙ
ВАНАДИЯ
Аннотация. Лицевой керамический кирпич - один из самых экологичных в эксплуатации стеновых материалов, что обуславливает его широкое использование в строительстве. На сегодняшний день особым интересом среди потребителей пользуется кирпич именно светлых оттенков (персиковый, соломенный, бежевый т.д.). Однако существенным недостатком кирпичных зданий, ухудшающим технические и эстетические свойства, является появление солей на поверхности кладки керамического кирпича. Причины этого явления разнообразны - повышенное содержание водорастворимых солей в глинистом сырье, миграция солей из цементной кладки, жесткость воды и т.д. Существует множество способов борьбы с высолами на стеновых изделиях, однако особое значение имеет подбор сырьевых материалов и предварительный анализ их склонности к высолообразованию. В данной работе изучены причины образования и микроструктура высолов солей ванадия на лицевом керамическом кирпиче светлых тонов. Проанализирован минералогический состав, физические и формовочные свойства глин месторождений «Большая Карповка», Талалаевское, Часов-Ярское в аспекте высоло-образования солей ванадия. Установлено, что образовавшиеся высолы на образцах исследуемых глин состоят из сульфатов щелочных металлов и ванадатов кальция от зеленовато-желтого до оранжевого цвета. Приведены рекомендации по использованию исследуемых глин в производстве светлоокрашенного кирпича.
Ключевые слова: Лицевой керамический кирпич, светлоокрашенный кирпич, тугоплавкая глина, пластическое формование, высолообразование, соли ванадия.
Введение. Лицевой керамический кирпич -один из самых экологичных в эксплуатации стеновых материалов, что обуславливает его широкое использование в строительстве [1—5].
На сегодняшний день особым интересом среди потребителей пользуется кирпич именно светлых оттенков (персиковый, соломенный, бежевый т.д.). Такой кирпич можно получить как из светложгущейся, так и из красножгущейся глины методом объемного окрашивания, а также методами декоративной обработки лицевой поверхности (ангобирование и т.д.) [6, 7].
Одним из существенных недостатков кирпичных зданий, ухудшающих технические и эстетические свойства, является высолообразование -появления солей на поверхности кладки керамического кирпича. Предотвращение высолов на лицевом керамическом кирпиче и других стеновых материалов является актуальной задачей, поскольку позволяет не только улучшить технологические характеристики изделий (морозостойкость, прочность), но и значительно облагородить состояние поверхности [8, 9].
Причины появления высолов на керамическом кирпиче зависят от многих факторов, например, повышенного содержания водорастворимых
солей в глинистом сырье, миграции солей из цементной кладки, жесткости воды, применяемой для керамической массы, а также могут быть следствием использования топлива, содержащего сернистые соединения или несовершенства работы сушильного и обжигового оборудования. Образование высолов может напрямую зависеть от структуры материала - пористости и характера пор [10—12], а также может являться результатом воздействия окружающей среды непосредственно на материал кладки [13, 14].
Одним из эффективных способов устранения выцветов на поверхности лицевого кирпича является введение в состав глиномассы различных добавок, которые переводят растворимые соли в нерастворимые [15]. Другим способом борьбы с вы-солами является нанесение различных пленок и других защитных покрытий на лицевую поверхность свежесформованного сырца, которые препятствуют испарению влаги с поверхностей в процессе сушки, а, следовательно, и появлению высолов [16, 17].
Целью данной работы является изучение склонности к высолообразованию тугоплавких светло-серых глин и возможности их использования для производства лицевого керамического
кирпича светлых тонов, а также изучение строения и состава высолов солей ванадия.
В качестве сырьевых материалов в работе использовались глины месторождений: «Большая Карповка» (БК-3), п. Кшенский, Курская область;
Химический состав
Талалаевское (ТЛ-3), г. Стерлитамак, республика Башкирия; Часов-Ярское (ЧП), Украина. Химический состав исследуемых материалов приведен в таблице 1.
Таблица 1
исследуемых глин
Наим. Содержание, масс.%
SiO2 АЮ3 ТЮ2 Ре203 СаО Mg0 К2О №20 V205 ппп Е
БК-3 61,1 24,85 2,0 3,40 0,17 0,22 0,18 0,05 0,03 8,0 100
ТЛ-3 60,6 24,0 2,0 1,65 0,48 1,1 0,50 0,13 0,04 9,5 100
ЧП 63,1 24,8 1,1 0,80 0,24 0,81 2,02 0,5 0,03 6,6 100
Исследуемые глины по содержанию АЬОз относятся к полукислым глинам (28-14 %). Глина БК-3 относится к глинам с высоким содержанием красящих оксидов ^е20з>3 %, ТЮ2>2 %), которые могут влиять на цвет черепка. Глина ТЛ-3 относится к глинам со средним содержанием, а глина ЧП - с низким содержанием красящих оксидов. По огнеупорности всё глинистое сырье относится к тугоплавкому (1350-1580 °С) [18].
По данным рентгенофазового анализа установлено, что основные минералы в глине БК-3 представлены каолинитом, иллитом, кварцем, полевыми шпатами. БК-3 имеет светло-серую окраску и относится к категории алевритовых бе-ложгущихся глин каолинитового состава. В глине наблюдается высокое содержание соединений железа, представленных мелкодисперсным сиде-
Технологические
ритом, а также высокое содержание двуокиси титана, представленной анатазом. Присутствует совсем немного щелочных оксидов, около 1%.
По минералогическому составу ТЛ-3 является полиминеральной, составленной каолинитом, гидрослюдой, монтмориллонитом. Установлено высокое содержание двуокиси титана и 2 % щелочных оксидов (табл. 1).
Глина Часов-Ярского месторождения - серая, по минеральному составу относится к каоли-нито-гидрослюдистым глинам, основной минеральной составляющей которых является монотермит. Присутствие монотермита (как разновидности каолинита) подтверждает повышенное содержание калия (табл. 1).
Были определены показатели, характеризующие основные технологические свойства глинистого сырья (табл. 2).
Таблица 2
ва исследуемых глин
Глина Свойства " БК-3 ТЛ-3 ЧП
Формовочная влажность, % 15% 20% 17%
Число пластичности 9,8 20,4 13,2
Классификация по ГОСТ 9169-75 умеренно-пластичная средне-пластичная умеренно-пластичная
Коэффициент чувствительности к сушке Кч 0,45 0,79 0,65
нечувствительная
Водопоглощение (обжиг при 1050 °С), % 14 7,5 9
Воздушная усадка, % 10 19,5 14
Огневая усадка, % (обжиг при 1050 °С) 2,4 5,5 4,5
Цвет после обжига кремовый бежевый кремово -розовый
Глина Часов-Ярская и «Большая Карповка» относятся к умерено пластичным, малочувствительным к сушке. А глина Талалаевская - к средне пластичным, малочувствительным к сушке. Основные формовочные свойства позволяют формовать кирпич пластическим способом, т.к. глины пластичны (от 9,8 до 20,4) и имеют низкую чувствительность к сушке.
В соответствии с окраской после обжига исследуемые глины относятся к категории беложгу-щихся, что определяет возможность их применения для производства светлоокрашенного керамического кирпича.
Образцы всех трех видов глин, обожженных при традиционной для производства лицевого кирпича температуре 1050 оС, соответствуют по водопоглощению требованиям ГОСТ 530-2012
(не менее 6 %). Причем водопоглощение глины БК-3 больше, чем у ТЛ-3 и ЧП, что является нежелательным.
Определена дисперсность глины с применением
ANALYSETTE22 (рис. 1). Все глины по содержанию тонкодисперсных фракций (ГОСТ 21216.293) относятся к среднедисперсным.
лазерного анализатора размеров частиц
0,1 0,5 1 5 10 50 100
Диаметр, мкм
Рис. 1. Содержание тонкодисперсных фракций в исследуемых глинах
Глина БК-3 характеризуется высоким содержанием пылевидной крупной фракцией (размер частиц 0,063-0,01 мм) - 36,9 % и глинистой фракцией (0,005-0,001 и <0,001 мм) - 47,4 % и низким содержанием песчаной (более 0,063 мм) и пылевидной мелкой (0,01-0,005 мм) -14,6 %.
Гранулометрия глины ТЛ-3 представлена относительно более высоким содержанием глинистой фракции - 59,9 %, средним содержанием пылевидной крупной - 21,2 % и пылевидной мелкой - 18,9 % фракций.
Глина ЧП имеет высокое содержание глинистой фракции - 49,7 % и пылевидной мелкой -26,2 % и средним содержанием пылевидной круп-ной-24,1 %.
Гранулометрический состав изученных глин определяет возможность их применения в техно-
Л!:0- (ноль) 5:0. (моль)
логии керамического кирпича в массах, содержащих отощающие добавки, что повысит содержание песчаной фракции и снизит усадочные явления после термообработки.
Оценку технологического назначения исследуемых глин провели по классификации А.И. Ав-густиника [18] (рис. 2). Исследуемые глины на диаграмме не располагаются на участке для производства керамического кирпича (рис. 2). Соотношения молярных долей АЬ03^Ю2 составили от 0,22 до 0,24, а молярная доля плавней 0,03-0,07. В чистом виде изученные глины непригодны для производства кирпича, и требуют ввода добавок плавней и отощителей для корректировки состава.
Определенно содержание водорастворимых
солей в исследуемом сырье (табл. 3).
0.4
0,5
0,2
0,1
0.1
I (К: О - Ха:0 -
0,2 0,3
СаО + + РчОз) е .«о.гчл
0,4
0.6
Рис. 2. Расположение исследуемых глин на диаграмме Августиника
Таблица 3
Содержание водорастворимых солей в глинах
Наим. глин Содержание водорастворимых солей, мг-экв на 100 г Группа по содержанию водорастворимых солей
Са2+ Mg2+ С1- SO42- К+ I
БК-3 1,80 1,50 0,36 1,35 0,16 1,60 6,77 Среднее содержание
ТЛ-3 1,91 0,75 0,85 2,48 0,12 1,45 7,56 Среднее содержание
ЧП 1,53 0,90 0,56 1,84 0,45 1,97 7,25 Среднее содержание
В исследуемых глинах наблюдается среднее содержание водорастворимых солей (табл. 4). Данная характеристика означает возможность появления солей на поверхности кирпича непосредственно в кладке, если после сушки сырца высо-лообразование не наблюдается. Вследствие этого была определена необходимость оценки высоло-образования изделий после обжига методом капиллярного подсоса.
На следующем этапе работы исследована природа желтых налетов (высолов), появляющихся на поверхности образцов керамического
кирпича, исходным сырьем для которых служили светложгущиеся глины месторождений Талала-евского, Часов-Ярского и «Большая Карповка». Обжиг керамических образцов пластического формования производили при максимальной температуре 1050 °С.
Определена скорость начальной адсорбции воды образцов керамического кирпича по ГОСТ 530-2012 (табл.4).
Таблица 4
Скорость начальной адсорбции воды контрольных образцов керамического кирпича
Наименование глины БК-3 ТЛ-3 ЧП
Скорость начальной адсорбции воды, кг/мтш 1,4-1,45 0,15-0,2 0,65-0,7
Скорость адсорбции воды в материале влияет на интенсивность высолообразования, так как способствует капиллярному перемещению воды в материале, а значит передвижению водорастворимых солей. Как видно из таблицы 8, наибольшую впитывающую способность имеют образцы из глины БК-3, что подтверждается обильным образованием на них высолов (рис. 3.). Подобное
явление наблюдается на образцах из Часов-Яр-ской глины, при этом скорость начальной адсорбции имеет среднее значение. Менее значительное высолообразование наблюдаются на образцах из глины ТЛ-3, показатель адсорбции воды также минимален (рис. 3.).
Рис. 3. Образцы после определения скорости адсорбции воды и капиллярного подсоса с красителем: а) глина Талалаевского месторождения, б) глина Часов-Ярского месторождения, в) глина месторождения «Большая Карповка»
интенсивного спекания, и, как следствие, мини-Исходя из того, что скорость начальной ад- мальное перемещение влаги в порах. Изделия из сорбции воды зависит от плотности изделия, глин ЧП и БК-3 более пористые, перемещение можно утверждать, что образцы на основе глины
ТЛ-3 имеют более плотную структуру, за счет влаги в структуре пор интенсивнее, что увеличивает скорость адсорбции.
Керамические образцы проверяли на склонность к высолообразованию по ГОСТ 530-2012 (рис. 4). Установлено, что наиболее подвержена появлению солей глина БК-3, на верхнем ребре кубиков образовалось наибольшее количество яркого желто-оранжевого налета. На образцах из
глины ТЛ-3 можно увидеть среднее количество желто-зеленого налета. Меньше всего подвержена выделению солей глина ЧП - на ребрах образцов выступило небольшое количество желто-зеленых налетов.
до испытания
1 а
Рис. 4. Результаты определения склонности к высолообразованию на образцах: 1.1, 1.2 - БК-3; 2.1, 2.2 - ТЛ-3; 3.1, 3.2 - ЧП
Для исследования природы высолов были (табл. 5). Химический состав обожженных об-сделаны химические и минералогические иссле- разцов представлен в таблице 6. дования соскоба налета с образцов керамики
Таблица 5
Химический состав образовавшихся высолов
Содержание, масс.%
Si02 А12О3 S0з СаО Fe20з МяО №20 У205 К20 ТЮ2 Е
51,9 20,2 9,52 7,55 2,44 2,15 1,90 1,57 1,47 1,30 100
Таблица 6
Химический состав обожженных образцов
Наим. Содержание, масс.%
Si02 АЮ3 ТЮ2 Fe20з Са0 Мя0 К20 №20 S0з У205 Е
БК-3 63,3 29,87 1,80 3,22 0,80 0,37 0,40 0,11 0,10 0,03 100
ТЛ-3 69,0 23,6 2,35 1,68 1,24 1,17 0,61 0,25 0,06 0,04 100
ЧП 68,8 23,95 1,10 0,98 1,10 1,20 1,82 0,90 0,12 0,03 100
Как видно из таблицы 5, в составе высолов, кроме наличия компонентов керамического черепка, которые не берутся в рассмотрение, наблюдается значительное содержание оксидов SOз и У205, а также наличие щелочных и щелоче-земельных оксидов СаО, MgO, N20 (табл. 4, 5). Это подтверждает содержание в высолах сульфатов и ванадатов: сульфата кальция или ангидрита (CaS04), гипса (CaS04•2H20), сульфата магния (MgS04), мирабилита (MgS04•2H20), сульфата
натрия (Na2S04), ванадата кальция (Са3(У04)2 или СаУ04).
Микрофотографии полученных налетов на образцах после испытания на капиллярный подсос представлены на рисунках 5-7.
Структура высолов на образцах из глины «Большая Карповка» представлена пластинчатыми призматическими кристаллами с образованными на них мелкодисперсными агрегатами бесформенного почкообразного строения.
V»w field: 10.86 ¡ил | DitiSE
SEh' HV: 7,0 hV БМ: RESOLUTION 2 |jrn 81 10.0C WD: B.Ti mm
MFRA3 TESCAN View field- 100.9 |,m
И' SEM HV: 7.0 fcV Bi: 10.00
Det: SE БМ: RESOLUTION 20 prn WD: 8*79 mm
MIRA3 TESCAN
БГТУ им. В.Г. Шухова |
В
Рис. 5. Микрофотографии высолов на образцах из глины месторождения «Большая Карповка», БК-3
View field: 10.00 jm Dot; SE
5EW HV! 7,0 kV 5M: RESOLUTION z ym BI: 10-00 WD: 7.75 mm
БГТУ им. В.Г. Шухова|
HIRA3 TESCAN View field: 100.0 Jim
B' 5EM HV: 7.9 KV BI: 10 04
Dat; SE SM; RESOLUTION 20 Jim WD: 776 mm
БГГУ им. В.Г. Шухова |
Рис. 6. Микрофотографии высолов на образцах из глины месторождения Талалаевское, ТЛ-3
View field: 10.00 jim SEM HV: 7.0 kV SM; RESOLUTION 2 цп St: 10.00 WD: 7.70 mm
БГТУ ву. В.Г Шухова
WIRA3 TESCAN View field: 100.0 jim
B' SEM HV: 7.0 kV BE: 10.00
Det: SE Shi; RESOLUTION 20 ym
WD: 7.70 mm
MIRA3 TESCAN
БГТ'У им. В Г Шухова |
Рис. 7. Микрофотографии высолов на образцах из глины месторождения Часов-Ярское, ЧП
На образцах на основе глины Талалаевской (рис. 6) и Часов-Ярской (рис. 7), высолы представлены мелкими четырехугольными и ромбическими кристаллами, возможно ангидрида или гипса, образовавшиеся в момент быстрой кристаллизации, так как при медленной кристаллизации гипса образуются игольчатые, пластинчатые кристаллы.
Основываясь на том, что все высолы имели желтый цвет, можно утверждать присутствие в них солей ванадия, в том числе метаванадата кальция, кристаллы которого имеют моноклинную структуру [19].
Проведенные исследования устанавливают присутствие в исследуемых глинах соединений ванадия, которые в водный раствор в обычных условиях не переходят. Обжиг керамического кирпича на основе данных глин при температуре 900-1100 С в окислительной среде приводит к окислению ванадия до высшего оксида V2O5. В процессе эксплуатации кирпича образовавшийся пятивалентный ванадий легко выщелачивается водой и мигрирует в виде растворимых солей ванадия на поверхность изделий.
Таким образом выяснено, что образовавшиеся высолы на образцах состоят из сульфатов щелочных металлов и ванадатов кальция, которые придают налету различный цвет: от зеленовато-желтого до оранжевого.
В результате проведенных комплексных исследований установлена возможность производства керамического кирпича светлых тонов на основе изученных глин. Для российских производителей может быть рекомендовано отечественное глинистое сырье Талалаевкого месторождения. Изделия на ее основе удовлетворяют требованиям ГОСТ 530-2012 и менее подвержены высолообразованию. Глина БК-3 месторождения «Большая Карповка» [20] также может быть использована в кирпичном производстве, но с применением высолоустраняющих добавок.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Альперович И.А. Лицевой керамический кирпич - экологически чистый стеновой материал // Строительные материалы. 1994. № 10. С. 5-7.
2. Баранов А.О., Павлов В.Н., Тагаева Т.О. Тревожные перспективы: прогноз развития экономики России на 2015-2017 гг. Concerning outlook: forecasting of Russian economical development for 2015-2017 years // ЭКО. 2014. №12. С. 15-35.
3. Ананьев А.И., Лобов О.И. Керамический кирпич и его место в современном строительстве // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 10. С. 62-65.
4. Бегоулев С.А. Факторы развития в условиях кризиса на примере кирпичного объединения «Победа ЛСР» // Строительные материалы. 2009. №4. С. 12-13.
5. Гаврилов А.В., Гринфельд Г.И. Краткий обзор истории, состояния и перспектив рынка клинкерного кирпича в России // Строительные материалы. 2013. № 4. С. 20-22.
6. Зубехин А.П., Ященко Н.Д., Филатова Е.В., Боряк В.И., Веревкин К.А. Влияние химического и фазового состава на цвет керамического кирпича // Строительные материалы. 2008. №4. С. 31-33.
7. Баранов Е.В., Шелковникова Т.И. Особенности получения керамического кирпича светлых тонов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. №7. С. 18-21.
8. Вакалова Т.В., Погребенков В.М., Ревва И.Б. Причины образования и способы устранения высолов в технологии керамического кирпича // Строительные материалы. 2004. № 2. С. 30-31.
9. Бабков В.В., Габитов А.И., Чуйкин А.Е., Мохов А.В., Климов В.П, Гайсин А.М., Сухарева И.А. Высолообразование на поверхностях наружных стен зданий из штучных стеновых материалов // Строительные материалы. 2008. № 3. С. 47-49.
10.0городник И.В., Дмитренко Н.Д., Окса-мит Т.В. Причины появления и способы нейтрализации водорастворимых солей при производстве лицевого керамического кирпича // Строительные материалы и изделия. 2008. № 6. С. 9-12.
11.Yakovlev G., Ginchitskaia I., Valeriy G., Khaseev D., Saidova Z. Modification of masonry mortar and structure of ceramic bricks to reduce efflorescence. Key Engineering Materials 808 KEM. 2019. Pp. 3-8. D0I:4028/www.scien-tific.net/KEM.808.3
12.Kaczmarek, A. Evolution of Salt Efflorescence on Clinker Face Walls. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 471. Issue 3. 032036. D0I:10.1088/1757-899X/471/3/032036
13.Vinichenko V., Ryazanova V.A., Gabitov A.I., Udalova Ye.A., Salov A.S. Efflorescence processes in exterior wall surface of buildings. Materials Science Forum. 2019. Vol. 968. Pp. 115-121 https://doi.org/10.4028/www.scien-tific.net/MSF.968.115
14.Наумов А.А. Устранение высолов на керамическом кирпиче // Строительные материалы. 2016. №5. С. 37-38.
15.Козловская Г.П., Макаров В.В., Овчинников Н.Л., Косенок В.А., Панов А.В. Зола ТЭЦ для устранения выцветов керамического кирпича //
Экология и промышленность России. 2012. № 1. С.30-32.
16.Manohar S., Santhanam M., Chockalingam N. Performance and microstructure of bricks with protective coatings subjected to salt weathering. 2019. Construction and Building Materials. Vol. 226. pp. 94-105. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.06.080
17.Emery S.N.D., Charola A.E. Coatings on brick masonry: are they protective or can they en-
hance deterioration? Journal of The American Institute for Conservation. 2007. Vol.46. № 1. Pp. 39-52. DOI: 10.1179/019713607806112387
18.Августиник А.И. Керамика. Л: Стройиз-дат, 1975. 592 с.
19.Химическая энциклопедия. Т.1. М.: Советская энциклопедия, 1988. 348 с.
20.Богдановский А.Л., Пищик А.В. Применение глин месторождения Большая Карповка в производстве строительной керамики // Строительные материалы. 2012. №5. С. 22-25.
Информация об авторах
Сыса Оксана Константиновна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии стекла и керамики. E-mail: sysa1975@inbox.ru. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46.
Морева Ирина Юрьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии стекла и керамики. E-mail: moreva_bstu@mail.ru. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46.
Трепалина Юлия Николаевна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии стекла и керамики. E-mail: ylialin@mail.ru. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46.
Чепурных Алина Александровна, аспирант кафедры технологии стекла и керамики. E-mail: alina.chepurnyh@mail.ru. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46.
Локтионов Виктор Алексеевич, аспирант кафедры технологии стекла и керамики. E-mail: lok_vik94@mail.ru. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. Россия, 308012, Белгород, ул.Костюкова, д. 46.
Локтионова Екатерина Владимировна, студент кафедры промышленной экологии. E-mail: kate.sysa@yandex.ru. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. Россия, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46.
Поступила в октябре 2019 г.
©Сыса О.К., Морева И.Ю., Трепалина Ю.Н., Чепурных А.А., Локтионов В.А., Локтионова E^., 2019
*Sysa O.K., Moreva I. Yu., Trepalina Y.N., Chepurnyh A.A., Loktionov V.A., Loktionova E. V.
Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov Russia, 308012, Belgorod, st. Kostyukova, 46 *E-mail: alexanderstronin@yandex.ru
RAW CLAY MATERIALS FOR THE LIGHT-TONE CERAMIC BRICK FROM THE STANDPOINT OF VANADIUM SALT EFFLORESCENCE
Abstract. Ceramic lining brick is the most eco-friendly material and it is widely spread in modern construction. To date, the brick of light colors is of particular interest among consumers (peach, straw, beige, etc.). One of the main problem of brick constructions which impair technical and aesthetical properties is the salt weathering on the ceramic masonry surface. The reasons for this phenomenon are various-high content of water-soluble salts in clay raw materials, migration of salts from cement masonry, water hardness, etc. There are plenty methods to reduce damage and protect lining brick from salt efflorescence but raw materials selection and preliminary analysis of its liability to salt weathering is ofparticular importance. This paper addresses to the occurrence causes and microstructure of vanadium salts on the light-tone lining brick. The mineral composition, physical and molding properties of raw clay materials from Bolshaya Karpovka, Tala-laevskoe, Chasov-Yarskoe deposits is analized from the standpoint of vanadium salt efflorescence. It is found that salt formation on the test sample surface consists of alkalis sulphates and calcium vanadates from the
greenish-yellow to orange colors. The paper provided recommendations for using above-mentioned clays in light-tone ceramic brick manufacturing.
Keywords: lining ceramic brick, light-toned brick, high-melting clay, plasic shaping, salt efflorescence, vanadium salts
REFERENCES
1. Alperovich I.A. The lining ceramic brick -green material [Licevoy keramicheskiy kirpich -ekologicheski chisty stenovoy material]. Stroitel'nye Materialy (Construction Materials Russia). 1994. No. 10. Pp. 5-7. (rus)
2. Baranov A.O., Pavlov V.N., Tagaeva T.O. Concerning outlook: forecasting of Russian economic development for 2015-2017 years. [Tre-vozhnye perspectivy: prognoz razvitiya ekonomiki Rossii na 2015-2017 gg]. ECO Journal. 2014. No. 12. Pp. 15-35. (rus)
3. Ananiev A.I. Lobov O.I. Ceramic brick and its place in the construction of modern buildings [Keramicheskiy kirpich I ego mesto v sovremennom stroitelstve]. Industrial and Civil Engineering. 2014. No. 10. Pp. 62-65. (rus)
4. Begoulev S.A. Evolution factors under the crisis drawing in example of brick association "Pobeda LSR" [Faktory razvitiya v usloviyah krizisa na primere kirpichnogo ob'edineniya "Pobeda LSR"]. Stroitel'nye Materialy (Construction Materials Russia). 2009. No. 4. Pp. 12-13. (rus)
5. Gavrilov A.V., Grinfeld. G.I. The short overview of the clinker brick market history, situation and prospect in Russia [Kratkii obzor istorii, sostoyaniya I perspective rynka klinkernogo kirpicha v Rossii]. Stroitel'nye Materialy (Construction Materials Russia). 2013. No. 4. Pp. 20-22. (rus)
6. Zubehin A.P., Yaschenko N.D., Filatova E.V., Boryak V.I., Verevkin K.A. The influencing of chemical and phase composition on the ceramic brick color [Vliyanie himicheskogo I phazovogo sostava na cvet keramicheskogo kirpicha] Stroi-tel'nye Materialy (Construction Materials Russia). 2008. No. 4. Pp. 31-33 (rus)
7. Baranov E.V., Shelkovnikova T.I., The features of the production of a ceramic brick of light tones [Osobennosti polucheniya keramicheskogo kirpicha svetlyh tonov]. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2016. №7. Pp. 18-21 (rus)
8. Vakalova T.V., Pogrebenkov V.M., Revva I.B. The salt efflorescences reasons and its eliminating ways in ceramic brick technology [Prichiny obra-zovaniya I sposoby ustraneniya vysolov v tehnologii keramicheskogo kirpicha] Stroitel'nye Materialy (Construction Materials Russia). 2004. No. 2. Pp. 30-31 (rus)
9. Babkov V.V., Gabitov A.I., Chuikin A.E., Mohov A.V., Klimov V.P., Gaisin A.M., Suhareva I.A. Wall saltpetre formation on the surface of external walls of buildings made on the basis of piece wall
materials [Vysoloobrazovanie na poverhnostyah naruzhnyh sten zdaniy iz shtuchnyh stenovyh mate-rialov]. Stroitel'nye Materialy (Construction Materials Russia). 2008. No. 3. Pp. 47-49 (rus)
10.0gorodnik I.V., Dmitrenko N.D., Oksamit T.V. The reasons and neutralization ways of salt efflorescences in lining ceramic brick manufacturing [Prichiny poyavleniya I sposoby neitralizacii vodo-rastvorimyh soley pri proizvodstve licevogo keramicheskogo kirpicha]. Stroitel'nye Materialy (Construction Materials Russia). 2008. No. 6. Pp. 9-12 (rus)
11.Yakovlev G., Ginchitskaia I., Valeriy G., Khaseev, D., Saidova, Z. Modification of masonry mortar and structure of ceramic bricks to reduce efflorescence. Key Engineering Materials 808 KEM. 2019. Pp. 3-8. D0I:4028/www.scien-tific.net/KEM.808.3
12.Kaczmarek, A. Evolution of Salt Efflorescence on Clinker Face Walls. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 471. Issue 3. 032036. DOI:10.1088/1757-899X/471/3/032036
13.Vinichenko V., Ryazanova V.A., Gabitov A.I., Udalova Ye.A., Salov A.S. Efflorescence processes in exterior wall surface of buildings. Materials Science Forum. 2019. Vol. 968. Pp. 115-121 https://doi.org/10.4028/www.scien-tific.net/MSF.968.115
14.Naumov A.A. The salt efflorescence elimination on ceramic brick [Ustranenie vysolov na ke-ramicheskom kirpiche] Stroitel'nye Materialy (Construction Materials Russia). 2016. No. 5. Pp.37-38 (rus)
15.Kozlovskaya G.P., Makarov V.V., Ovchin-nikov N.L., Kosenok V.A., Panov A.V. TPP fly ash for the brick bloom elimination [Zola TEC dlya us-traneniya vycvetov keramicheskogo kirpicha] Ecology and Industry of Russia. 2012. № 1. pp. 30-32
16.Manohar S., Santhanam M., Chockalingam N. Performance and microstructure of bricks with protective coatings subjected to salt weathering. 2019. Construction and Building Materials. Vol. 226. Pp. 94-105. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.06.080
17.Emery S.N.D., Charola A.E. Coatings on brick masonry: are they protective or can they enhance deterioration? Journal of The American Institute for Conservation. 2007. Vol.46. No. 1. Pp. 3952. DOI: 10.1179/019713607806112387
18.Avgustinik A.I. Ceramic. Stroyizdat. 1975. 592 p.
19.Encyclopedia of Chemistry. Vol.1. So-vetskaya enciklopediya. 1988. 348 p.
20.Bogdanovskiy A.L., Pischik A.V. Using of deposit "Bolshaya Karpovka" clays in ceramics
manufacturing [Primenenie glin mestorozhdeniya Bolshaya Karpovka v proizvodstve stroitelnoy keramiki]. Stroitel'nye Materialy (Construction Materials Russia). 2012. No. 5. Pp. 22-25 (rus)
Information about the authors
Sysa, Oksana K. PhD, Assistant professor. E-mail: sysa1975@inbox.ru. Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. Russia, 308012, Belgorod, st. Kostyukova, 46.
Moreva, Irina Yu. PhD, Assistant professor. E-mail: moreva_bstu@mail.ru. Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. Russia, 308012, Belgorod, st. Kostyukova, 46.
Trepalina, Yulia N. PhD, Assistantprofessor. E-mail: ylialin@mail.ru. Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. Russia, 308012, Belgorod, st. Kostyukova, 46.
Chepurnyh, Alina A. Postgraduate student. E-mail: alina.chepurnyh@mail.ru. Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. Russia, 308012, Belgorod, st. Kostyukova, 46.
Loktionov, Viktor A. Postgraduate student. E-mail: lok_vik94@mail.ru. Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. Russia, 308012, Belgorod, st. Kostyukova, 46.
Loktionova, Ekaterina V. Bachelor student. E-mail: kate.sysa@yandex.ru. Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. Russia, 308012, Belgorod, st. Kostyukova, 46.
Received in October 2019 Для цитирования:
Сыса О.К., Морева И.Ю., Трепалина Ю.Н., Чепурных А.А., Локтионов В.А., Локтионова Е.В. Глинистое сырье для производства светлоокрашенного керамического кирпича в аспекте высолообразования солей ванадия // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2019. № 12. С. 130-139. DOI: 10.34031/2071-73182019-4-12-130-139
For citation:
Sysa O.K., Moreva I.Y., Trepalina Y.N., Chepurnyh A.A., Loktionov V.A., Loktionova E.V. Raw clay materials for the light-tone ceramic brick from the standpoint of vanadium salt efflorescence. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2019. No. 12. Pp. 130-139. DOI: 10.34031/2071-7318-2019-4-12-130-139
