CC BY
28
TECHNICAL SCIENCES
Research of physical and mechanical properties of silica brick modified porous filler Montaev S.1, Baibulov A.2 (Republic of Kazakhstan) Исследования физико-механических свойств силикатного кирпича модифицированным пористым наполнителем Монтаев С. А.1, Байбулов А. Д.2 (Республика Казахстан)
'Монтаев Сарсенбек Алиакбарович /Montaev Sarsenbek - доктор технических наук, профессор;
2Байбулов Азамат Джангельдиевич /Baibulov Azamat - магистрант, кафедра строительства и строительных материалов, машиностроительный факультет, Западно—Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана, г. Уральск, Республика Казахстан
Аннотация: приведены результаты экспериментальных исследований по разработке составов теплоизоляционно-конструкционного силикатного кирпича. Установлены основные закономерности изменения физико-механических свойств автоклавированных образцов в зависимости от компонентного состава.
Abstract: the results of experimental studies on the development of heat-insulating compositions-structural silicate bricks. The basic laws of change ofphysical-mechanical properties of autoclaved samples, depending on the component composition.
Ключевые слова: силикатный кирпич, теплоизоляционно-конструкционные материалы, пористый наполнитель.
Keywords: lime bricks, thermal insulation-construction materials, porous filler.
В настоящее время имеется ряд исследований в технологии силикатного кирпича, направленных на повышения энерго- и ресурсосбережения. В частности, авторами рассмотрена возможность использования в качестве компонента сырьевой смеси не только природного, но и техногенного сырья, такого как: шлаки, золы ТЭЦ, вскрышные породы горнодобывающей промышленности и т. д. [2], которые изначально имеют высокую удельную поверхность и не требуют дополнительных затрат на помол.
Методы и материалы
Целью нашего исследования является разработка нового компонентного состава для силикатного кирпича, отвечающего требованиям энергоэффективности, и изучение их физико-механических свойств.
В качестве объекта исследования выбран завод силикатного кирпича Западно-Казахстанской корпорации строительных материалов г. Уральска. В качестве основного компонента использовали готовую силикатную смесь заводского изготовления. В качестве пористого наполнителя использовали термообработанные фракции кремнистой породы-опоки Таскалинского месторождения ЗКО. Термообработанная фракция кремнистой породы опоки имеет среднюю плотность 600-700 кг/м3.
Для подготовки пористого наполнителя кремнистую породу - опоку подвергали дроблению в лабораторной щековой мельнице ДЩ 80 х 150, до образования фракций 1-5 мм. Приготовленные сырьевые материалы взвешивались на электронных весах, затем составлялась двухкомпонентная сырьевая композиция: силикатная масса - пористый наполнитель в следующих предельных концентрациях составляющих компонентов (мас. %): силикатная масса 40-70, пористый наполнитель 30-60. Конкретные компонентные составы композиции приведены в таблице 1. Из исследуемых составов формовались образцы - цилиндры (50х50 мм) методом полусухого прессования. Формовочная влажность составляла 8-10 % от массы сухих компонентов. Образцы - цилиндры формовались под прессом ПГМ-500 МГ4 при давлении 15 МПа. Отформованные образцы подвергались автоклавированию непосредственно в заводских условиях. Режим заводского автоклавирования 2-6-2 ч.
Таблица 1. Компонентные составы силикатной композиции
№ составов Компоненты, мас. %
Силикатная масса Пористый наполнитель
1 70 30
2 60 40
3 50 50
4 40 60
5 30 70
Автоклавированные образцы после охлаждения подвергались испытанию с целью определения физико-механических свойств. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Таблица 2. Физико-механические свойства исследуемых образцов
№ составов Средняя плотность г/см3 Прочность при сжатии, МПа Тепловодность Вт/мК Водопогла-щение, %
1 1,8 16,5 0,8 22,6
2 1,76 14,7 0,76 24,2
3 1,65 12,2 0,7 26,7
4 1,56 10,4 0,65 27,1
5 1, 51 9,8 0,62 28,2
Как показывают результаты экспериментальных исследований, с увеличением содержания пористого наполнителя за счет уменьшения силикатной массы наблюдается снижение средней плотности от 1,8 до 1,51 г/см3 и коэффициента теплопроводности от 0,8 до 0,62 Вт/м.К. При этом прочность при сжатии образцов находиться в пределах 9,8-16,5 МПа. Несмотря на значительное снижение средней плотности, по прочностным показателям автоклавированные образцы сохраняют требования ГОСТ 379-95 «Кирпич и камни силикатные». Анализ теплопроводных свойств наглядно показывает, что теплопроводность снижается на 30-40 % по сравнению силикатным кирпичом. Анализ изменения водопоглащения показывает, что, несмотря на значительное содержание пористого наполнителя (до 70 %), повышение показателей водопоглащения в исследуемых составах составляет в пределах от 22,6 до 28,2 %. Судя по изменениям физико-механических свойств исследуемых образцов, пористый наполнитель активно участвует в структурообразовании силикатной смеси. Этот процесс происходит за счет взаимодействия прочных кристаллических фаз, уже присутствующих в структуре термообработанной опоки. В результате образуется прочная матрица с пористой макро- и микроструктурой. При этом пористая макроструктура образуется за счет термообработанной опоки, которая занимает основной объем (до 70 %), и пористой микроструктуры за счет силикатной смеси. Выводы и заключения
Таким образом, установлена принципиальная возможность получения силикатного кирпича на основе композиции: силикатная масса - пористый наполнитель. Готовая продукция отличается низкой средней плотностью и лучшей теплопроводностью при сохранении прочностных показателей.
Литература
1. Алфимова Н. И., Шаповалов Н. Н. Материалы автоклавного твердения с использованием техногенного алюмосиликатного сырья [Электронный ресурс]: Фундаментальные исследования, 2013. № 6-3. С. 525-529. URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31540/ (дата обращения: 29.02.2016).
2. Устинов А. В. Прочность опок при производстве керамического кирпича способом пластического формования // Теория и практика повышения эффективности строительных материалов: Материалы VI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Пенза: ПГУАС, 2011. С. 238-242.
3. Попова В. В. Материалы для теплоизоляционных работ. М.: Высшая школа, 1988. 151 с.
4. Сулейменов С. Т. Физико-химические процессы структурообразования в строительных материалах из минеральных отходов промышленности. М.: Манускрипт, 1996. 298 с.
