25Особенности технологии производства клинкерного кирпича_
Ужахов Кархан Мочкиевич
кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО «Ингушский государственный университет» Ульбиева Ирина Салаховна
кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО «Ингушский государственный университет», ulbievai@mail.ru
Долговечность керамических кирпичных конструкций зависит от их состава и стабильности физико-химических свойств в зависимости от уровня воздействия факторов окружающей среды. В процессе эксплуатации кирпичных сооружений при изменениях температуры и влажности возникают дефекты, которые существенно ухудшают архитектурную выразительность и негативно влияют на физико-технические свойства каменных фасадов. Согласно EN 771-1:2003 кирпич - это искусственное изделие, используемое для кладки стен зданий. Классификация кирпича согласно ASTM С 216 содержит класс, тип, применение и использование изделия, а согласно ГОСТ 32311-2012 (EN 771-1:2003, NEQ), керамические изделия классифицируют по следующим основным признакам: назначению, наличию полостей, прочности, размерам, морозостойкости, средней плотности, теплотехническим свойствам и радиоактивности. Исследователи, занимающиеся изучением причин разрушения строительных материалов, отмечают, что практически все процессы деструктивных явлений конструкционных элементов здания связаны с воздействием на них влаги, что обусловлено их гидрофильностью и высокой способностью воздействия солевых водных растворов на капиллярно-пористую структуру материала. Анализ литературы показывает, что повышение долговечности керамического кирпича связано с его защитой от проникновения воды. Для улучшения эксплуатационных свойств и повышения долговечности кирпичной кладки зданий и сооружений широко применяется метод поверхностной обработки поверхности гидрофобизирующими веществами. Виды гидрофобизирующих веществ для защиты кирпича определяются составными компонентами. Среди современных гидрофобных материалов можно выделить разного рода полиорганосилоксаны: жидкости (полиметил-полиметилгид-ридсилоксаны), алкилсиликонаты щелочных металлов, смолы (полиметилфенол - и полиметилсилоксан), а также композиции на их основе и эластомеры.
Ключевые слова: технология, клинкерный кирпич, исследование, особенности.
Для производства керамического кирпича обычно используют метод пластического формования или полусухого прессования.
Метод пластического формирования кирпича предполагает приготовление глиняной массы с содержанием влаги от 18 до 22 %. Сырьем для изготовления кирпича являются глины и суглинки. Также используются различные добавки, содержание которых может достигать 30 % [1].
Сначала из глины удаляют крупные каменные включения, после этого измельчают ее на вальцах и смещают с ранее подготовленными добавками с дополнительным увлажнением до формовочной влажности: 18-22 % [7]. Влажная масса попадает в пресс, с помощью которого формируется глиняный брус.
Сформированный брус разрезается на отдельные изделия - кирпич-сырец. Выжигать такой кирпич сразу нельзя потому, что из-за большого содержания влаги кирпич может потрескаться. Поэтому сначала кирпич-сырец сушат до влажности 3-6 %. После завершения сушки кирпич складывают на печные вагонетки и выжигают в печах.
На выходе из печи мы получаем каменеобразное тело, обладающее водостойкостью, прочностью, устойчивостью к резким перепадам температуры и тому подобное.
В отличие от метода пластического формования, при изготовлении кирпича методом полусухого прессования количество влаги в глиняной массе не превышает 8 %,
что дает возможность исключить фазу сушки из технологической схемы и сразу перейти к обжигу.
Из предварительно подготовленной глины готовят пресс-порошок. Для этого используют два способа: шликерный и сушильно-помольный.
Сушильно-помольный метод предусматривает измельчение, сушку в сушильном барабане, помол, просев и увлажнение глиняной массы паром. После всех этих технологических операций готовый порошок подлежит вылеживанию в бункерах для выравнивания влажности.
Шликерный способ предполагает роспуск глины горячей водой в шликер, влажность которого составляет 40-45 %. Для извлечения мелких камней шликер закачивают в дуговые сита под давлением, а затем сливают в шламбасейны. Из шламбас-сейна шликер попадает в распылительные сушилки, где его влажность снижается до 10 %. Через контрольное сито шликер отправляется в расходный бункер.
Пресс-порошок, полученный шликерным способом, обладает высшим качеством. Увеличивается влажная однородность и почти отсутствуют пылевидная фракция.
После стадий подготовки пресс-порошок прессуют, в некоторых случаях сушат, и выжигают.
Следует отметить, что для метода полусухого прессования подходит не каждая глина. Сырьем могут служить глины низкой и средней пластичности. Наилучшие результаты получены при использовании глин средней пластичности, а также сланцевых глин [2].
Выше были приведены две типовые технологии производства керамического кирпича. Однако, с развитием рынка и требований потребителей, возникает потребность во внедрении инновационных методов подготовки глиняной массы для улучшения эксплуатационных характеристик продукции.
Далее мы рассмотрим примеры таких методов и влияние их использования на качество кирпича.
Качество готового кирпича прямопропорционально качеству обработки сырья и глиняной массы на стадии подготовки. Обычно на данном этапе используют от 6 до 10 перерабатывающих машин: глинораспушитель, дезинтеграторные вальцы, дырчатые вальцы, вальцы тонкого помола, бегуны, глиномешалки и тому подобное.
Однако данная накопленность технологической линии может привести к снижению надежности всей технологической линии и повышению расхода электроэнергии, что отразится на стоимости готовой продукции.
Одной из главных задач в современном строительстве является создание многокомпонентных композиционных сложных материалов с улучшенными свойствами. Прогнозирование эксплуатационных характеристик таких материалов можно осуществлять с учетом исходных компонентов, особенностей композиционного построения, технологии их получения [1].
Важной составляющей кирпичных конструкций является строительный кладочный раствор, соединяющий элементы кирпича в кладку. Для строительных растворов основными показателями являются подвижность, водоудерживающая способность, расслаиваемость растворной смеси и прочность раствора. Строительные кладочные растворы можно представить как гетерогенные материалы, состоящие из Матрицы и включений (мелких заполнителей). Традиционный строительный раствор-это искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания растворной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, песка и добавок, которые улучшают свойства растворных смесей и затвердевших растворов [2], [15].
Важное значение при возведении кирпичной стены имеет легковкладываемость растворной смеси. Пластичные смеси лучше расстилаются по постели кирпича, обеспечивают равномерную толщину и плотность шва.
Это позволяет повысить прочность кладки за счет уменьшения напряжения при изгибе и срезе в отдельных кирпичах. Сложные растворы на основе портландцемен-тов общестроительного назначения с добавкой извести, как правило, характеризуются значительным водоотделением, расслаиваются, неравномерно укладываются на поверхность кладки, что приводит к повышению усадочных деформаций, трещино - и высолообразованию [3].
Использование модифицированного кладочного раствора делает кладку, в частности, кирпичную стену устойчивой к появлению трещин [4]
Специальные пропитывающие материалы способны защитить кирпичную конструкцию, воздействуя на структуру поверхности керамического кирпича. Гидрофо-бизирующее вещество-продукт, предназначенный для обработки поверхностей, который обеспечивает их водонепроницаемость и защиту от агрессивных сред. Проведенные исследования [5, 8] относительно влияния гидрофобных защитных покрытий на физико-технические и физико-химические параметры стеновых материалов свидетельствуют, что гидрофобные покрытия на основе полиорганосилоксанов не изменяют натурального цвета изделий, не влияют на паропроницаемость, снижают агрессивное действие атмосферных воздействий на материалы, тормозят выход водорастворимых солей на поверхность изделий, обеспечивают сопротивление воздействию ультрафиолетовых лучей, значительно увеличивают водонепроницаемость, обеспечивая долговечность конструкции в период ее эксплуатации [7].
В работах [3-8] указана перспективность использования кремнийорганических покрытий для поверхностной защиты материалов различного происхождения, химического состава и степени деформативности. Поскольку керамический лицевой кирпич является довольно недорогим строительным материалом, коммерчески успешное гидрофобное покрытие должно быть простым и невысокой стоимости. При этом такие вещества с фиксированными показателями химических и физических свойств являются недостаточно эффективными, особенно при действии знакопеременных температур [9].
Литература
1. Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Взаимосвязь фазового состава и долговечности керамического кирпича возрастом более восьмисот лет на примере Казанского Кремля // Стекло и керамика. 2015. № 2. С. 34-38.
2. Абдрахимова Е.С. Образование золы легкой фракции и использование ее в производстве плиток для полов // Уголь. 2019. № 11. С. 64-66. DOI: 10.18796/00415790-2019-11-64-66.
3. Божко Ю.А. Кирпич мягкой формовки на основе кремнистых и глинистых компонентов // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2018. № 3. С. 54-60.
4. Бондарюк А.Г., Котляр В.Д. Стеновая керамика на основе опоковидных кремнисто-карбонатных пород и искусственных кремнисто-карбонатных композиций // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2010. № 7 (619). С. 18-24.
5. Зубехин А.П., Яценко Н.Д., Веревкин К.А. Влияние окислительно-восстановительных условий обжига на фазовый состав оксидов железа и цвет керамического кирпича // Строительные материалы. №7. 2011. С. 8-11.
6. Кайракбаев А.К., Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Получение плиток для полов на основе золы легкой фракции и глинистой части «хвостов» гравитации циркон-ильменитовых руд // Уголь. 2019 № 6. С. 78-81. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-6-7881.
7. Ковчур, А. С., Шелег, В. К., Жорник, В. И., Ковалева, С. А. (2020), Модифицирование керамического кирпича добавками неорганических техногенных продуктов во-доподготовки ТЭЦ, Наука и техника, 2020, Т. 19, № 3, С. 204-214.
8. Семёнов А.А. Строительство и промышленность строительных материалов в 2017 году. Краткосрочный прогноз // Строительные материалы. 2018. № 5. С. 4-8.
9. Столбоушкин А.Ю. Метод комплексного исследования переходного слоя ядро-оболочка в керамических матричных композитах полусухого прессования // Строительные материалы. 2019. № 9. С. 28-35. DOI: 10.31659/0585-430X-2019-774-9-28-35
10. Терехина Ю.В., Талпа Б.В., Котляр А.В. Минералого-технологические особенности литифицированных глинистых пород и перспективы их использования для производства строительной керамики // Строительные материалы. 2017. № 4. С. 8-10. DOI: 10.31659/0585-430X-2017-747-4-8-10
11. Турченко А.Е. Технологические особенности получения объемно-окрашенного керамического кирпича на основе легкоплавкого сырья воронежской области // В сборнике: Наукоемкие технологии и инновации Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. 2014. С. 285-289.
12. Яценко Н.Д., Зубехин А.П. Научные основы инновационных технологий керамического кирпича и управление его свойствами в зависимости от химико-минералогического состава сырья // Строительные материалы. 2014. № 4. С. 28-31. URL: http://rifsm.ru/u/f/fin_04_14.pdf
13. Belitskaya, M. (2018). Ecologically adaptive receptions control the number of pests in the ecosystems of transformed at the forest reclamation. World Ecology Journal, 8(2), 110. https://doi.org/https://doi.org/10.25726/NM.2018.2.2.001
14. Dolgikh, А. (2018). Monitoring of introduction resources of the Kulunda arboretum and allocation of valuable gene pool for protective afforestation. World Ecology Journal, 8(1), 29-42. https://doi.org/https://doi.org/10.25726/NM.2018.1.1.003
15. Ужахов К.М., Котляр А.В. Сырьевая база Республики Ингушетия для производства клинкерного кирпича.// В сборнике: Актуальные вопросы современного строительства промышленных регионов России. Труды III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. 4-6 октября 2022г.
Features of clinker brick production technology Uzhakhov K.M., Ulbieva I.S.
Ingush State University
The durability of ceramic brick structures depends on their composition and stability of physical and chemical properties, depending on the level of exposure to environmental factors. During the operation of brick structures with changes in temperature and humidity, defects occur that significantly impair architectural expressiveness and negatively affect the physical and technical properties of stone facades. According to EN 771-1:2003, a brick is an artificial product used for masonry walls of buildings. The classification of bricks according to ASTM C 216 contains the class, type, application and use of the product, and according to GOST 32311-2012 (EN 771-1:2003, NEQ), ceramic products are classified according to the following main characteristics: purpose, presence of cavities, strength, size, frost resistance, average density, thermal properties and radioactivity. Researchers studying the causes of destruction of building materials note that almost all processes of destructive phenomena of structural elements of a building are associated with the impact of moisture on them, which is due to their hydrophilicity and the high ability of salt water solutions to affect the capillary-porous structure of the material. An analysis of the literature shows that an increase in the durability of ceramic bricks is associated with its protection from water penetration.
To improve the operational properties and increase the durability of brickwork of buildings and structures, the method of surface treatment with hydrophobic substances is widely used. The types of hydrophobic substances for brick protection are determined by the constituent components. Among modern hydrophobic materials, various kinds of polyorganosiloxanes can be distinguished: liquids (polymethyl-polymethylhydridsiloxanes), alkylsiliconates of alkali metals, resins (polymethylphenol -and polymethylsiloxane), as well as compositions based on them and elastomers. Keywords: technology, clinker brick, research, features. References
1. Belsky M.R. Strengthening of compressed bars of steel structures under operating load. - M. - Stroyizdat. - 1984. - 153 p.
2. Bely G.I. Influence of welding processes on spatial deformations and stability of rod elements reinforced under load / G.I. Bely,
V.V. Mikhaskin // Izv. higher textbook establishments. Construction - Novosibirsk. - 2009. - No. 11/12. - P. 3-11.
3. Bely G.I. Experimental studies of spatial deformations and stability of I-beam rods reinforced under load using welding / G.I.
Bely, V.V. Mikhaskin // Bulletin of civil engineers. - St. Petersburg. - 2013. - No. 2. - S. 61-64.
4. Bely G.I. "Reverse" method of calculation of steel structures strengthened under load by increasing the sections / G.I. Bely //
Bulletin of Civil Engineers. - St. Petersburg. - 2020. - No. 6. - S. 46-55s.
5. Val V.N. Strengthening steel frames of one-story industrial buildings during their reconstruction / V.N. Val, E.V. Gorokhov, B.Yu.
Uvarov. - M. - Stroyizdat. - 1987. - 217 p.
6. Vershinin V.P. Influence of residual welding stresses on the bearing capacity of compressed welded rods: Cand. dis. ... cand.
those. Sciences / V.P. Vershinin. - M. - Mosk. eng. - builds. in-t im. V.V. Kuibyshev. - Moscow. - 1990. - 23 p.
7. Vinokurov V.A. Theory of welding deformations and stresses / V.A. Vinokurov, A.G. Grigoryants. - M. - Mechanical engineering.
- 1984. - 280 p.
8. Desyatov B.I. Investigation of the work of elements of welded steel trusses strengthened under load: abstract of the thesis. dis.
... cand. those. Sciences / B.I. Desyatov. - M.: Mosk. eng.-build. in-t im. V.V. Kuibyshev. - Moscow. - 1969. - 11 p.
9. Ignatieva V.S. Investigation of residual welding stresses in welded joints of metal structures: Abstract of the thesis. dis. ... Dr.
tech. Sciences / V.S. Ignatiev. - M.: Mosk. eng.-build. in-t im. V.V. Kuibyshev. - Moscow. - 1972. - 27 p.
10. Kizinger R. Investigation of the stress state of stretched rods of metal girders when they are strengthened under load: author. dis. .cand. those. Sciences / R. Kizinger. - M.: Mosk. eng.-build. in-t im. V.V. Kuibyshev. - Moscow. - 1973. - 18 p.
11. Lashchenko M.N. Stress regulation in metal structures: L.; M. - Stroyizdat. - 1966. - 199 p.
12. Lashchenko M.N. Strengthening of metal structures / M.N. Lashchenko. - L. - Stroyizdat. - 1954. - 155 p.
13. Okerblom N.O. Welding deformations and stresses. - Mashgiz. - M. - 1948. - 351 p.
14. Rebrov I.S. The work of compressed elements of steel structures reinforced under load / I.S. Rebrov. - Leningrad. - Stroyizdat.
- 1976. - 176 p.
15. Rebrov I.S. Strengthening of rod metal structures / I.S. Rebrov. - Leningrad. - Stroyizdat. - 1988. - 288 p.
16. Rodionov I.K. Strengthening the steel frame with the use of welding / I.K. Rodionov // Urban planning and architecture. - 2017.
- No. 7 (26). - S. 26-29.
17. Rodionov I.K. Strengthening of the compressed rods of steel trusses of the coating and welding deformations / I.K. Rodionov // Urban planning and architecture. - 2021. - No. 3 (44). - S. 26-31.
18. Tusnin A.R. Theoretical assessment of the bearing capacity of a steel beam reinforced with carbon fiber / A.R. Tusnin, E.O. Shchurov // Industrial and civil construction. - M. - 2020. - No. 2. - S. 18-22.
19. Tusnin A.R. Experimental studies of adhesive bonding of elements from steel and carbon fiber composite materials / A.R. Tusnin, E.O. Shchurov // Industrial and civil construction. - M. - 2017. - No. 7. - S. 69-73.
20. Capriccioli A, Frosi P. Multipurpose ANSYS FE procedure for welding processes simulation // Fusion Engineering and Design.
21. Ozcatalbas Y, Ibrahim Vural H. Determination of optimum welding sequence and distortion forces in steel lattice beams
