CC BY
52
УДК 666.714:004.8
Н.М. Сарбаева
канд. техн. наук, доцент, кафедра «Строительство», Международный университет инновационных технологий, г. Бишкек, Кыргызстан, e-mail: nadira_74 @mail.ru
ЛИЦЕВОЙ КИРПИЧ КРАСНЫХ ТОНОВ НА ОСНОВЕ ВЫСОКАРБОНАТНЫХ СУГЛИНКОВ
Аннотация. Рассматривается возможность получения керамического лицевого кирпича красных тонов на основе высококарбонатных суглинков. Эффектность окрашивания черепка красных тонов из модифицированных шихт зависит от соотношения (R2O+RO)/Fe2O3.
Ключевые слова: лицевой кирпич, цветообразование, керамический черепок, суглинок, модифицирующая добавка, сиенит, пиритные огарки, охристая глина, спекание, гематит.
N.M. Sarbayeva, University of innovative technologies, Bishkek, Kyrgyzstan
FRONT BRICK OF RED TONES ON THE BASIS OF HIGHLY CARBONATE OF LOAMS
Abstract. Opportunity receiving a ceramic front brick of red tones on the basis of highly carbonate loams is considered in this article. Showiness of coloring of a crock in red tone of the modified furnace charges depends on a ratio (R2O+RO)/Fe2O3.
Ке^о^: front brick, colors formed, ceramic crock, loam, modifying additive, syenite, pyrite drosses, iron clay, sintering, hematite.
Как следует из названия, лицевой керамический кирпич предназначен для декоративной стеновой отделки и позволяет получать огромное разнообразие архитектурных решений в современном жилищном строительстве. Широкие возможности появляются при использовании лицевого кирпича объемного окрашивания разнообразной цветовой палитры.
Отличительное преимущество такого кирпича - в долговечности по сравнению с двухслойным, ангобированным и глазурованным кирпичом, так как в процессе его эксплуатации в стеновой кладке при отбитостях, отколах, образующихся под атмосферным воздействием, не возникает пятнистости на поверхности изделий, и здание сохраняет прежний вид. Кроме того, объемное окрашивание керамики не требует дополнительных технологических переделов и применения спецоборудования [1].
В Кыргызстане лицевой кирпич практически не выпускается, и одной из главных причин этого является отсутствия высококачественного глинистого сырья. Наиболее распространенные суглинки сложного химико-минерального состава характеризуются высоким содержанием карбонатов (11-20%) и красящих оксидов (4-9%), обусловливающих после обжига образование керамического черепка светло-розового или светло-оранжевого цветов [3]. Получение на основе таких суглинков насыщенных однотонных красных цветов кирпича является весьма трудной задачей. В связи с этим вопрос цветообразования керамического черепка из высококарбонатных суглинков с использованием различных модифицирующих добавок представляет интерес.
Существует множество способов объемного окрашивания кирпича, согласно которым введение в состав керамической массы тех или иных техногенных и природных сырьевых компонентов приводит к изменению естественной окраски обожженного черепка и улучшает его свойства [1; 2; 4].
В работе исследовано влияние пиритной огарки на цветообразование лицевого кирпича из суглинка месторождения Бурана. Химический состав используемых сырьевых материалов приведен в таблице 1.
Таблица 1 - Химический состав сырьевых материалов
№ п/п Материал Содержание оксидов, в %
бЮ2 А12О3 Ре2О3 СаО МдО ЭО3 Ыа2О К2О ппп
1 Суглинок 50,99 16,11 4,78 8,62 2,48 1,32 0,45 0,74 10,78
2 Пиритные огарки 16,8 6,2 67,8 0,86 0,23 4,01 - - 5,10
*ппп - потери при прокаливании
Результаты испытаний показали, что цвет обожженных образцов характеризовался слабой окрашиваемостью. По-видимому, содержание 5, 10% пиритных огарков в составе шихты из суглинка оказалось недостаточным для обеспечения количества свободного оксида железа (не связанного с оксидом кальция), кристаллизующего в процессе обжига в красящие минералы.
В соответствии с данными Павлова В.Ф. [2] известно, что при молекулярном соотношении К20/Ре203<1 красящие минералы растворяются в расплаве массы и переходят в стеклофазу, а цвет черепка изменяется в сторону осветления. По-нашему мнению, на эффективность окрашивания керамического черепка немалое влияние оказывают, наряду с К20(Ыа0+К20), и карбонаты К0(Са0+Мд0). Поэтому в работе произведен расчет указанных шихтовых составов по соотношению (К20+К0)/Ре203<1, результаты которого приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Изменение цветности черепка из суглинка и пиритных огарков в зависимости от соотношения К20+К0/Ре203
№ п/п Содержание в шихте
Состав шихты,% Ре203, % К0+К20, % (К0+К20)/ Ре203 Цвет черепка
1 Суглинок - 95 Пирит.огарки - 5 7,93 11,73 1,47 бледно-оранжевый
2 Суглинок - 90 Пирит.огарки -10 11,08 11,17 1,008 светло-оранжевый
- (Са0+Мд0); Р20 - (Ыа0+К20).
Из анализа полученных данных (табл. 2) видно, что соотношение (К20+К0)/Ре203>1, то есть условие не выполняется, следовательно, цвет обожженных образцов не характеризуется красным цветом и не обладает насыщенностью и яркостью. Поэтому в работе было принято решение о необходимости введения в состав шихты из суглинка и пиритных огарков дополнительных добавок, которые могут увеличить количество оксида железа и улучшить его свойства.
Были составлены шихты с использованием сиенита Ак-Уленского месторождения и охристой глины месторождения Джошо, которые характеризуются высоким содержанием оксида железа и разным химико-минералогическим составом. Это их влияние на процесс цветообразо-вания керамического черепка представляет интерес. Химический состав сырьевых материалов приведен в таблице 3.
Таблица 3 - Химический состав сырьевых материалов
№ п/п Материал Содержание оксидов, в %
бЮ2 А12О3 Ре2О3 СаО МдО ЭО3 Ыа2О К2О ппп
1 Сиенит 61,56 16,25 6,41 2,96 2,03 - 3,28 2,23
2 Охр. глина 40,0 20,0 12,0 7,0 4,0 - 4,5 0,5 -
*ппп - потери при прокаливании
Обжиг образцов из указанных составов производили при температуре 900, 1000оС. Цвет черепка сравнивался с эталонной картой RAL (табл. 4).
Таблица 4 - Изменения цветности черепка из модифицированных шихт в зависимости от соотношения R2O+RO/Fe2O3
№ п/п Содержание в шихте
Состав шихты,% Fe2O3, % R2O, % RO, % (R2O+RO)/ Fe2O3 Цвет черепка
1 Суглинок - 70 Огарки - 10 Сиенит - 10 11 1248 9,48 0,97 буро-красный
2 Суглинок - 80 Огарки - 10 Охр. глина - 10 11,80 1,45 10,08 1 оранжевато-красный
* RO - (CaO+MgO); R2O - (NaO+K2O).
Из полученных данных таблицы 4 следует, что обожженные образцы с содержанием сиенита отличаются буро-красным цветом, так как в указанном составе отношение R2O+RO/Fe2Oз меньше 1, и поэтому осветления черепка не происходит. Это обусловлено тем, что сиенитовая порода характеризуется низким содержанием оксида кальция и высоким содержанием оксида железа. Поэтому в составе массы повышается общая массовая доля хромофоров в процессе обжига, в результате чего происходит частичная кристаллизация оксида железа в красящие минералы, такие как гематит.
Для подтверждения фазо- и цветообразования черепка проведен РФА образцов, который представлен на рисунке 1. На дифрактограммах спеков зафиксированы: гематит (2,70; 2,71; 2,52; 2,32; 1,71; 1,67 А), кварц (4,29; 4,28; 2,13; 198; 1,82; 1,67; 1,57 А), полевой шпат (4,07; 3,73; 3,83; 3,22; 3,21; 3,01; 2,88 А), волластонит (3,83; 2,97; 1,71 А) и муллит (2,13; 2,29; 2,47; 2,45 А).
Рисунок 1 - Дифрактограмма образцов из суглинка, пиритных огарков и сиенита
Выявлено также, что на поверхности полученных образцов не обнаружены высолы, так как благодаря высокой текучести стеклофазы алюминатные частицы глины в процессе обжига покрываются тонкой пленкой стекла и, затвердевая, предотвращают миграцию солей на поверхность образцов.
Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы: - из высококарбонатных суглинков возможно получение лицевого кирпича красного цвета с использованием модифицирующих добавок, характеризующихся высоким содержанием
оксида железа и низким содержанием RO(CaO+MgO) и R2O(NaO+K2O);
- выявлено, что шихта, состоящая из суглинка с добавками пиритных огарков и сиенита, является наиболее эффективной для получения красных тонов лицевого кирпича, так как отношение R2O+RO/Fe2O3<1, то есть ионы хромофоров полностью не растворяются в расплаве, часть их кристаллизуется в гематит.
Список литературы:
1. Альперович И.А. Новое в технологии лицевого керамического кирпича объемного окрашивания // Строительные материалы. - М., 1993. - № 7. - С. 6-9.
2. Павлов В.Ф. Физико-химические основы обжига изделий строительной керамики. -М.: Стройиздат, 1997. - 240 с.
3. Абдыкалыков А.А., Ассакунова Б.Т., Абдылдаев Б.Т., Степовая Н.М. Сырьевые ресурсы и перспективы развития основных строительных материалов в Кыргызской Республике. -Бишкек, 1996. - 48 с.
4. Сарбаева Н.М. Цветообразование керамического черепка из модифицированных сырьевых шихт // Вестник ВКГТУ. - Алма-Ата, 2011. - № 4. - С. 67-72.
