CC BY
60
УДК 691.421
UDC 691.421
К ВОПРОСУ ПРИМЕНЕНИЯ
ON THE APPLICATION OF DOLOMITE IN THE PRODUCTION OF CLINKER BRICKS BASED ON ARGILLITE-LIKE CLAYS
ДОЛОМИТА В ПРОИЗВОДСТВЕ КЛИНКЕРНОГО КИРПИЧА НА ОСНОВЕ
АРГИЛЛИТОПОДОБНЫХ ГЛИН
Ионов А. Ю., Котляр В. Д.
Донской государственный технический
университет, г. Ростов-на-Дону, Российская
Федерация
В статье показана актуальность применения доломита в производстве клинкерного кирпича.
Ionov A. Y., Kotlyar V. D.
Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation
[email protected] [email protected]
The article shows the relevance of the application of dolomite in the production of clinker bricks. The
Изложена теория взаимодействия оксидов CaO и theory of the interaction of CaO and MgO oxides is
Введение. В настоящее время одной из ведущих отраслей экономики страны является строительство. В связи с этим существует высокая потребность в строительных керамических материалах, прежде всего, традиционных — на основе глиносодержащего сырья.
Постановка задачи. Авторами статьи будет рассмотрена технология производства клинкерного кирпича с применения доломита и показана актуальность использования данного производства.
Основная часть. Одним из широко востребованных материалов является клинкерный кирпич, значение и популярность которого очень возросли в последнее десятилетие. Его применяют преимущественно для кладки и облицовки в сильно агрессивной среде. В соответствии с требованиями нормативных документов по проектированию клинкерный кирпич может применяться в фундаментах и цоколях стен зданий, подвалах, для возведения подпорных стен, колонн, парапетов, для наружных стен помещений с влажным режимом, для использования в системе канализации, дымовых трубах, вентиляционных каналах и т.п. В настоящее время в нашей стране клинкерный кирпич выпускают лишь единичные заводы [1].
Производство качественной конкурентной продукции, предопределяет повышенную потребность в качественном сырье, особенно глиносодержащем, запасы которого значительно истощены. Поэтому поиск новых видов сырья для промышленности строительных материалов является одной из основных задач. В нашем институте на протяжении многих лет ведутся работы по поиску новых видов сырья, что позволило определить для производства клинкерного кирпича в качестве наиболее перспективного сырья аргиллитоподобные глины [2]. На юге России аргиллитоподобные глины имеют достаточно широкое распространение, но по ряду причин на данный вид технологами обращается мало внимания [3].
Одним из факторов снижения себестоимости продукции, за счет уменьшения затрат на обжиг, может стать технология низкотемпературной керамики. В современных условиях она является важнейшим направлением в решении проблемы повышения эффективности строительной индустрии. Несмотря на различия свойств исходного сырья и температуры обжига,
MgO. Показано влияние карбонатов на температуру спекания черепка и его цвет.
presented. The influence of carbonates on the caking temperature of the crock and its color is shown.
Ключевые слова: аргиллитоподобная глина, Keywords: argillite-like clay, clinker dolomite, low клинкер, доломит, низкотемпературная керамика, temperature cofired ceramic, carbonates. карбонаты.
существуют общие принципы формирования керамических материалов, основными из которых являются процессы, происходящие при участии жидкой и твердой фазы. В качестве добавки, снижающей температуру образования эвтектик можно применять доломит, который согласно общепринятой классификации [4] является плавнем второго рода, благодаря образованию легкоплавких эвтектик, в частности, с кремнеземом при температурах обжига выше 1050°С.
Также при производстве конкурентного клинкерного кирпича необходимо учитывать современные архитектурные тенденции, обуславливающие высокие требования к декоративным свойствам материалов [5]. Возросли требования к обеспечению высокой белизны, созданию определенного заданного цвета, чистоты и интенсивности окраски производимых материалов и изделий. Причем с учетом все возрастающих потребностей в таких материалах неизбежно сокращаются запасы природного кондиционного сырья с ограниченным содержанием примесей. Дефицитность месторождений светложгущихся глин накладывает ограничение на производство изделий грубой керамики различных цветовых оттенков, в особенности светлых, так как приоритетным применением светложгущихся глин является тонкая керамика. Поэтому важное практическое значение имеет технология производства кирпича светлых тонов из местных красножгущихся глин путем ввода в шихту тонкомолотых карбонатов.
Таким образом, применение доломита можно рассматривать не только в качестве добавки осветляющей черепок, но и в качестве плавня позволяющего снизить температуру спекания.
Основы применения доломита в качестве карбонатной добавки описал И. А. Августиник [4]. Согласно действие доломита на глинистые массы более сильно, чем в отдельности CaCO3 и MgCO3, что связано с взаимопроникновением кристаллических решеток обоих карбонатов. Окислы CaO и MgO выступают как плавни благодаря образованию легкоплавких эвтектик, в частности — с кремнеземом. Их применение способствует образованию жидкой фазы, которая действует в процессе спекания следующим образом: во-первых, она растворяет в себе другие составные части массы; во-вторых, придает пиропластичность и прочность материалу при обжиге, делая его способным противостоять деформирующим усилиям и, в третьих, способствует кристаллизации новых кристаллических фаз.
Теория И.А. Августиника подтверждается исследованиями П.П. Будникова [6], согласно которым определено влияние минерализующих добавок на образование муллита в массах на основе глинистого сырья. Он определил, что скорость и степень медленно протекающих превращений зависит от присутствия минерализаторов. Процессы превращения можно ускорить введением плавней-минерализаторов, к которым он относит, в том числе, силикаты кальция. Добавка СаО также увеличивает выход муллита за счет обогащения аморфной фазы вводимыми оксидами. Данные исследования являются весьма актуальными для технологий, связанных с производством огнеупорной керамики. Однако роль муллита, также факторы, обеспечивающие возможность его образования при температурах обжига до 1100°С в массах на основе легкоплавкого глинистого сырья в производстве изделий грубой строительной керамики практически не изучены.
Для интенсификации процессов спекания аргиллитоподобных глин желателен ввод тонкодисперсных карбонатных добавок [7]. Применение такой добавки в количе-ствах менее 10% не оказывает существенного влияния на керамические характеристики обожженных образцов. Четко наблюдается, что карбонатная добавка при температуре выше 1050°С работает как активный плавень, при этом возрастает прочность черепка и снижается водопоглощение.
В трудах И.А. Альперовича подробно изложены результаты экспериментов, который показали, что для объемного осветления черепа возможно применение карбонатов. При этом
образованием в процессе обжига железа, в частности, двухкальциевого
осветление керамического черепка объяснялось железосодержащих минералов, связывающих оксиды феррита (2СаО^е2 О3) и мелилита, представляющего собой твердый раствор геленита (2СаОА12О 3-8Ю2) и железистого окерманита (2СаО^еО^Ю 2). Однако это мнение противоречиво и не подтверждается данными фотометрических исследований, приведенных в ряде других работ А.П. Зубехина [8], где установлено, что образование железосодержащих соединений, особенно с концентрированным содержанием Fе2О3, таких как двухкальциевый феррит (2СаО^е2О3), четырехкальциевый алюмоферрит (4СаОА1203 ^е2О3) и другие, резко снижает коэффициент отражения с образованием буро-коричневого цвета, что никак не может осветлять керамический черепок [9].
В настоящее время, к сожалению, нет четких научно подтвержденных положений об осветлении масс на основе легкоплавкого красножгущегося глинистого сырья, в связи с чем эти вопросы являются нерешенными и актуальными. На процесс осветления существенное влияние оказывают и другие факторы. Так, установлено, что для более интенсивного осветления черепка из красножгущейся глины, необходимо повышение температуры обжига изделий, увеличение удельной поверхности карбонатных добавок, тщательное смешение глины с добавками, применение интенсифицирующих добавок и увеличение концентрации добавляемых карбонатов. Кроме того, значительное влияние оказывает химический состав глин: шихты с одинаковым содержанием оксидов железа, но при различном содержании СаО (от 8 до 20%) при одной и той же температуре обжига могут придать обожженному кирпичу окраску от коричневой до белой. Неравномерность окраски приводит к ухудшению не только марочной прочности, но и не соответствию требованию ГОСТа. Данные результаты свидетельствуют о недостаточной изученности процессов, происходящих при спекании таких масс и влиянии фазового состава на цветовые характеристики изделий.
Заключение. Установленные в данной статье закономерности предопределяют дальнейшие экспериментальные исследования для выявления критического содержания карбонатной добавки в керамической массе при производстве клинкерного кирпича низкотемпературного спекания. Также необходимо установить степень воздействия доломита на осветление керамического черепка. Ввод такой добавки в шихту повлияет на количество стекловидной фазы способствующей более низкотемпературному разложению элементов глиномассы. Но присутствие такой добавки повлечет за собой повышение водопоглощения черепа за счет образования большого количества С02 , что неизбежно отразится на пористости изделий. Данный фактор может оказаться ключевым при производстве клинкера.
Библиографический список.
1. Котляр, В. Д. Клинкерный кирпич на основе аргиллитоподобных глин юга России /
B. Д. Котляр // Строительные технологии, материалы и качество в строительстве. — № 4, 2014. —
C. 51 - 54.
2. Котляр, В. Д. Особенности камневидных глинистых пород Восточного Донбасса как сырья для производства стеновой керамики / А. В. Козлов, А. В. Котляр, Ю. В. Терёхина // Вестник МГСУ. —№ 10. 2014. — С. 95 - 105.
3. Августиник, А. И. Керамика /А. И. Августиник — Ленинград : Стройиздат, 1975. — 590 с.
4. Талпа, Б. В. Минерально-сырьевая база литифицированных глинистых пород Юга России для производства строительной керамики / А. В. Котляр // Строительные материалы.— № 4, 2015. — С. 31 - 33.
5. Терехина, Ю. В. Способы окрашивания керамического черепка при производстве строительной керамики / Ю. А. Божко, А. Ю. Ионов // Строительство и архитектура. — № 3, 2015.
— С. 271 - 274.
6. Будников, П. П. Химическая технология керамики и огнеупоров: учеб-ник для вузов/ под ред. П.П. Будникова, Д. Н. Полубояринова - Москва : Стройиздат, 1972. — 552 с.
7. Котляр, А. В. Клинкерный кирпич на основе аргиллитоподобных глин и карбонатных добавок/ Н. С. Каргин, О. Г. Борисенко // Современное состояние и перспективы развития инженерно-экологических систем, строительных технологий, материалов и качества в строительстве.— № 4, 2015. — С. 312-315.
8. Зубехин, А. П. Белый портландцемент /А. П.Зубехин, С. П. Голованова, П. В. Кирсанов.
— Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2008 — 263 с.
9. Езерский, В. А. Клинкер. Технология и свойства / В.А. Езерский // Строительные материалы.— № 4, 2011. — С. 79 - 81.
