CC BY
128
УДК 666.7:622.7.017 + 553.611.2.004.12
С. В. Морозова, Е. Н. Пермяков, А. В. Корнилов,
Л. В. Кунакова
КЛИНКЕРНЫЙ КИРПИЧ НА ОСНОВЕ МЕСТНОГО ЛЕГКОПЛАВКОГО СЫРЬЯ
Ключевые слова: клинкерная керамика, глина, свойства, характеристики, прочность, водопоглощение.
Проведена качественная оценка легкоплавкого глинистого сырья. Представлены результаты получения и испытания клинкерного кирпича на основе легкоплавких глин, удовлетворяющие требованиям отечественной и европейской нормативно-технической документации.
Keywords: clinker ceramics, clay, properties, characteristics, durability, water absorption.
Quality standard fusible clay of raw materials is spent. Results of reception and test a clinker brick on the basis of fusible clay, meeting requirements of the domestic and European specifications and technical documentation are received.
Учитывая тот факт, что в последние годы усилился интерес к нетрадиционным материалам и архитектурным решениям, неудивительно, что все большее число объектов строится из клинкерного кирпича. Здания с репрезентативными клинкерными фасадами украшают городские улицы и способствуют улучшению общего облика застройки кварталов. Еще одной областью применения, где клинкерный кирпич просто незаменим, является малоэтажное усадебное строительство. В этой сфере традиционному кирпичу трудно найти достойную альтернативу.
С ростом объемов загородного домостроения и увеличением доли элитного жилья у нас в стране клинкерный кирпич приобрел и российского заказчика. Безусловно, столь широкая область применения этого материала объясняется его многочисленными положительными качествами. Однако закупка клинкерной керамики производится из Украины и Европы, т.к. широкомасштабного производства в России не существует.
Наиболее важным свойством клинкера является его морозостойкость, то есть способность выдерживать попеременные циклы замораживания и оттаивания без ущерба для своих физико-технических, эксплуатационных и эстетических характеристик. Благодаря этому качеству значительно снижаются затраты на ремонт и обслуживание фасадов, а также обеспечивается долговечность ограждающих конструкций здания. Не менее значимыми характеристиками клинкерного кирпича являются его водонепроницаемость, способность пропускать водяные пары, а также оптимальные тепло- и звукоизоляционные качества. Еще одним преимуществом клинкерного кирпича является его высокая устойчивость к атмосферным воздействиям и механическим повреждениям. Таким образом, фасады из кирпича практически не подвергаются загрязнению даже в условиях воздушной среды с высоким содержанием вредных примесей [1].
Что касается прочности клинкерного кирпича, то она получается оптимальной за счет особой высокотемпературной технологии обжига изделий. При таком "спекании" не может остаться каких-либо включений и пустот. Клинкерный кирпич применяется как при реконструкции старых зданий, так и при строительстве новых объектов в районах со сложившейся исторической застройкой. В этих случаях постройки из клинкерного кирпича выполняются в русле традиционных архитектурных форм и стилей. Но и при возведении зданий со вполне современным внешним обликом высокопрочный клинкер уместен так же, как бетон, стекло и металлоконструкции.
Единственное ограничение, препятствующее наиболее широкому распространению клинкерного кирпича в России, является низкое водопоглощение (менее 7%), которое не позволяет сертифицировать этот кирпич в соответствии с ГОСТом 7484-78. Поэтому клинкер сертифицируется по ТУ, разработанными на заводах - изготовителях.
Цель работы - показать возможность получения клинкерной керамики из композиций легкоплавких глин месторождений Республики Татарстан (РТ), отвечающей требованиям отечественной и зарубежной научно-технической документации.
Для получения образцов клинкерной керамики были исследованы 3 пробы легкоплавких полиминеральных глин РТ (№1,2,3). Проведены химический, рентгенофазовый анализы, определены пластичность, содержание крупнозернистых включений, гранулометрический состав, спекаемость и огнеупорность сырья. Результаты представлены в таблицах 1, 2, 3.
Таблица 1 - Классификация глинистого сырья
Шифр пробы Группа глинистого сырья
по числу пластичности по количеству и размеру включений по содержанию тонкодисперсной фракции < 0,001мм в зависимости от степени спекания по огнеупорности
№1 умерено- пластичное с низким содержанием, с мелкими включениями низкодисперсное неспекающиеся легкоплавкое
№2 умерено- пластичное с низким содержанием, с мелкими включениями низкодисперсное неспекающиеся легкоплавкое
№3 умерено- пластичное с низким содержанием, с мелкими включениями среднедисперсное неспекающиеся легкоплавкое
Таблица 2 - Химический состав глинистого сырья
Шифр
Содержание в % к весу абсолютно сухого вещества
пробы <ч о (О <4 о І— СО о < СО о Г*1 си и_ МпО СаО МдО О Г*1 ГО г О Ю О <ч 0. СО о ю 1= 1= 1= Сумма
№1 68,79 0,74 13,91 4,49 0,09 2,49 1,45 1,31 1,84 0,16 <0,05 4,75 100,02
№2 65,92 0,78 9,41 4,28 0,07 5,98 2,09 1,13 2,09 0,14 <0,05 8,10 99,99
№3 69,35 0,90 13,23 5,84 0,09 1,09 1,43 0,74 1,81 0,13 <0,05 5,11 99,72
Таблица 3 - Минеральный состав глинистого сырья
Шифр пробы Содержание минералов, %
плагиоклаз слюда смектит кварц калиевый полевой шпат кальцит доломит хлорит+каолинит
№1 6±1 5 45 34±6 4±1 - - 4
№2 9±2 3 26 42±6 5±1 7±2 4±1 4
№3 5±1 4 49 35±6 4±1 - - 3 (хлорит)
Керамические массы готовили путем смешивания в определенных соотношениях глинистого сырья двух проб, измельчали до полного прохождения через сетку №063, увлажняли до 16-18 % и после тщательного перемешивания формовали пластическим способом образцы-балочки размером 160 ><40* 40 мм, которые после естественной сушки на воздухе подвергали сушке при температуре 105°С и обжигали в электрической печи. При этом максимальную температуру и продолжительность выдержки определяли опытным путем.
В таблице 4 представлены результаты физико-механических характеристик керамических образцов. Образцы имеют достаточно низкое водопоглощение, высокую плотность, прочность при сжатии и изгибе, что отвечает требованиям, предъявляемым к
клинкерной керамике. Образцы из шихты №1, обожженные при температуре 1100 оС, имеют наименьшее водопоглощение (1,3 %), наибольшую плотность (2,3 г/см3) и прочность при изгибе 24,3 МПа и сжатии 118,5 МПа. Образцы из составов №2 и 3 (температура обжига 1050 °С) имеют практически одинаковые показатели прочности при сжатии и изгибе, водопоглощения, но у образцов из шихты №2 плотность выше и общая усадка значительно меньше. Из шихты №4 получены более прочные образцы, чем из шихты №5. Неудовлетворительные результаты по водопоглощению имеет керамика из шихт №1, 4 и 5 (температура обжига 1050 °С).
Таблица 4 - Физико-механические характеристики керамических образцов
Номер, состав шихты Темпе- ратура обжига, оС Водо- поглощение, % Средняя плотность, г/см3 Воздушная усадка, % Общая усадка, % Прочность на изгиб, МПа Прочность на сжатие, МПа Морозо- стойкость, количество циклов
№1 №1-90%+№3-10% 1050 9,3 2,0 13,0 12,0 9,75 48,65 >65
1100 1,3 2,3 13,0 17,5 24,3 118,5
№2 №1-85%+№3-15% 1050 5,9 2,0 9,5 13,0 16,9 56,9 >65
1100 2,2 2,2 10,0 15,0 20,1 119,5
№3 №1-80%+№3-20% 1050 6,1 1,85 14,0 19,0 15,0 60,2 >65
1100 1,8 2,3 14,5 18,5 22,7 91,7
№4 №2-50%+№3-50% 1050 8,9 1,9 9,0 10,0 9,45 35,7 >65
1100 3,2 2,23 9,5 14,0 10,0 102,9
№5 №2-30%+№3-70% 1050 9,8 1,9 9,5 10,5 7,9 55,5 >65
1100 6,2 2,1 9,5 12,5 7,5 67,6
Высокие показатели основных физико-керамических свойств достигаются в результате протекания высокотемпературных процессов, обеспечивающих формирование плотной структуры керамики. В интервале температур 750-900 °С сказывается влияние содержание оксидов железа и титана, а так же щелочных и щелочно-земельных металлов. В данной сложной системе они обеспечивают образование достаточного количества жидкой фазы при пониженных температурах и, соответственно, максимальное уплотнение материала [2].
Таким образом, практически все полученные образцы по своим свойствам удовлетворяют требованиям нормативно-технической документации [3]. Согласно требованиям ТУ 5741-001-34854050-08 водопоглощение должно быть не более 7%, средняя плотность от 0,8 до 1,4 г/см3, прочность при сжатии от 25 до 80 МПа, морозостойкость от 50 до 100 циклов; DIN V 105-1 (технические требования на фасадный клинкерный кирпич) -водопоглощение должно быть не более 7%, средняя плотность не менее 1,8 г/см3, прочность при сжатии более 28 Н/мм2, морозостойкость не менее 50 циклов. Исключение составляет показатель водопоглощения для образцов (температура обжига 1050 °С), изготовленных из следующих смесей: 1) №1-90%+№3-10%, 2) №2-50%+№3-50%, 3) №2-30%+№3-70%.
Литература
1. Строительные материалы и технологии [Электронный ресурс] // Клинкерный кирпич: [сайт]. [2005]. URL: www.bronepol.ru/y7/y730/index.php (дата обращения 09.02.2011)
2. Коледа, В.В. Технологические особенности производства клинкерного кирпича / В.В. Коледа и др.// Стекло и керамика. - 2009. - №4. - С. 17-20.
3. ТУ 5741-001-34854050-08. Кирпич клинкерный. - Введ. 2008-06-01. - М.: ФГУП СТАНДАРТИНФОРМ, 2008. 12 с.
© С. В. Морозова - инж. отд. технол. испытаний ФГУП «ЦНИИгеолнеруд», root@geolnerud.net; Е. Н. Пермяков -канд. техн. наук, зам. зав. отд. технол. испытаний ФГУП «ЦНИИгеолнеруд»; А. В. Корнилов - д-р техн. наук, зав. отд. технол. испытаний ФГУП «ЦНИИгеолнеруд»; Л. В. Кунакова - студ. КГТУ.
