CC BY
34
Повышение качества кирпича полусухого прессования, изготовленного на основе глинистого сырья месторождения «Кагальник-3»
А.А. Наумов
Академия строительства и архитектуры ДГТУ (г. Ростов-на-Дону)
В настоящее время актуальной задачей является выпуск стеновой керамики из низкосортного глинистого сырья с введением в состав шихты отходов различных производств [1-3]. Также, в некоторых случаях, дорогостоящее глинистое сырье заменяют более дешёвыми некондиционными аналогами [4-8].
Проведенными ранее испытаниями было определено, что на основе глинистого сырья месторождения «Кагальник-3» с добавлением 1 % по массе угля марки «АШ» по схеме полусухого прессования возможно получить керамический кирпич с маркой по прочности М100-125 и морозостойкостью 15 циклов. Переработка шихты при этом осуществлялась на камневыделительных вальцах, далее масса подсушивалась в сушильном барабане и измельчалась в дезинтеграторе. Кирпич-сырец с 8 несквозными пустотами прессовался на колено-рычажном прессе при давлении 15-20 МПа. Сушка сырца производилась в туннельном сушиле, обжиг - в туннельной печи при максимальной температуре 9500С. Обожженный кирпич имел светло-красный цвет с белесым налетом, а также «паутину» посечек, межпустотные трещины и трещины, доходящие до первого ряда пустот.
В настоящей статье изложены результаты лабораторных исследований по улучшению внешнего вида кирпича, т.е. устранению трещиноватости, и повышению морозостойкости до требований ГОСТ. При этом определяли влияние состава шихты, грансостава и технологии подготовки пресс-порошка на качество сырца, а также влияние режима сушки на его трещиностойкость и физико-механические показатели после обжига.
Исследованное монтмориллонито-гидрослюдистое глинистое сырье месторождения «Кагальник-3» имеет рыхлую структуру, бурый цвет, относится к умереннопластичной, низкодисперсной группам сырья и является высокочувствительным к сушке (45 с). Содержит включения в виде кристаллов и друз гипса размером до 7 мм, а также 0,21 % высокоактивных карбонатов.
Данное сырье содержит большое количество тонких частиц. При просеве воздушно-сухой глины (без измельчения) остаток на сите 1 мм составил 51,3%, а менее 1 мм соответственно 48,7%. Наличие большого количества тонкой фракции затрудняло получение необходимого зернового состава пресс-порошка по традиционной технологии - измельчения глинистого сырья до 3 мм и, после введения добавок, увлажнения пресс-порошка до заданной влажности (9,5-10 %).
Для достижения требуемого грансостава пресс-порошок также готовили с предварительной пластической переработкой шихты. Измельченное до 3 мм сырье смешивали с добавкой, увлажняли массу до 1820 % и пропускали через гранулятор. Полученные гранулы диаметром 10 мм подсушивали до воздушно-сухого состояния, измельчали менее 3 мм и увлажняли до влажности 9,5-10,0 %.
Типичный зерновой состав пресс-порошков, приготовленных вышеуказанными способами, представлен в табл. 1.
Из порошковых масс прессовали образцы-цилиндры диаметром и высотой 50мм и образцы-балочки размером 160х40х15мм при удельном давлении 20 МПа.
Таблица 1
Гранулометрический состав пресс-порошков
Способ Размер ячеек сит, мм Частиц
подготовки Частный остаток на сите, % по массе менее 1 мм,
5,0 3,0 2,0 1,0 0,5 менее 0,5 %
Традиционный - 5,4 10,7 19,0 17,1 47,8 64,9
С пластической переработкой - 4,9 17,0 30,1 23,8 24,2 48,0
Отпрессованный сырец имел низкую трещиностойкость, особенно в начальный период сушки. При окончании сушки практически все трещины закрывались, но после обжига проявлялись, что оказывало отрицательное влияние не только на внешний вид, но и прочностные показатели и морозостойкость обожженных изделий.
Для улучшения сушильных свойств глинистого сырья проводили опыты с добавлением песка Аксайского месторождения, но его введение в глиномассу не позволило существенно изменить поведение свежесформованных образцов при сушке, чтобы иметь возможность применять «жесткий» режим. Устранить трещиноватость в процессе сушки возможно путем более мягкой сушки изделий. В начальный период сушки, при удалении первых 2% влаги (до критической влажности 8 %), необходимо поддерживать высокую относительную влажность (90-95%) при температуре, равной температуре сырца. После подогрева сырца и снижения его влажности до 8 % возможно интенсифицировать процесс сушки. Отсутствие трещиноватости изделий в процессе сушки обеспечивает получение бездефектных изделий и после обжига.
Применяемый в качестве добавки уголь-штыб марки «АШ» имеет теплотворную способность 4283 ккал/кг, что позволяет использовать его при добавлении в шихту в количестве 4% (по массе).
Из опыта предыдущих исследований [9, 10], с целью повышения морозостойкости, в состав шихты вводили минеральную модифицирующую добавку в количестве 5%. Данная добавка представляет собой рыхлый
дисперсный порошок белого цвета и является отходом производства минеральных удобрений.
Результаты физико-механических испытаний обожженных при температуре 1020 0С образцов представлены в табл. 2.
Таблица 2
Физико-механические показатели обожженных образцов
Состав шихты, % по массе Общая усадка, % Средняя плотность, кг/м3 Предел прочности, МПа Водо-поглощение, % Морозостойкость, циклы
Глинистое сырье Уголь-штыб Минеральная добавка при сжатии при изгибе
Подготовка пресс-по рошка по т радиционной схеме
100 - - 2,1 1824 31,2 9,0 12,8 2
96 4 - 2,0 1770 30,7 8,9 17,5 25
95 - 5 1,6 1805 32,8 10,1 14,0 35
Подготовка пресс-порошка с предварительной грануляцией шихты
96 4 - 2,1 1795 36,5 11,5 16,8 35
95 - 5 1,8 1810 40,2 16,1 13,7 50
Из табл. 2 видно, что обожженные образцы из чистого глинистого сырья неморозостойки. Добавление 4 % угля позволяет увеличить морозостойкость образцов, в зависимости от способа подготовки пресс-порошка, до 25 и 35 циклов.
Можно отметить, что наилучшие результаты по прочностным показателям и морозостойкости имеют образцы, содержащие 5 % минеральной модифицирующей добавки. Прочность данных образцов при сжатии составляет 40,2 МПа, при изгибе - 16,1 МПа, а морозостойкость соответствует марке Б50.
Таким образом, определено, что на основе глинистого сырья месторождения «Кагальник-3», при введении модифицирующей добавки и
используя более мягкий режим сушки, возможно получить керамический кирпич полусухого прессования, удовлетворяющий требованиям ГОСТ.
Литература
1. Гуров Н.Г., Наумов А.А., Иванов Н.Н. Подготовка керамической массы на основе закарбоначенного лессовидного суглинка // Строительные материалы. 2010. № 7. С. 42-45.
2. M. Safiuddin, M.Z. Jumaat, M. A. Salam, M. S. Islam, R. Hashim. Utilization of solid wastes in construction materials. International Journal of the Physical Sciences. 2010. №10. pp. 1952-1963.
3. Котляр В. Д., Лапунова К.А., Терёхина Ю.В. Перспективы производства фигурного керамического кирпича на основе опок // Инженерный вестник Дона, 2012, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2012/946.
4. Кара-Сал Б.К., Сат Д.Х., Серен Ш.В., Монгуш Д.С.. Стеновая керамика из нетрадиционных сырьевых материалов // Строительные материалы. - 2016. № 4. С. 33-36.
5. Berge B. The Ecology of Building Materials. [Architectural press]. Oxford, 2005. 474 p.
6. Котляр В. Д.. Козлов А.В., Котляр А.В., Терёхина Ю.В. Особенности камневидных глинистых пород Восточного Донбасса как сырья для производства стеновой керамики // Вестник МГСУ. 2014. № 10. С. 95-105.
7. Столбоушкин А.Ю., Иванов А.И., Стороженко Г.И., Уразов С.И. Получение морозостойкого керамического кирпича полусухого прессования из промышленных отходов // Строительные материалы. - 2011. № 12. С. 4-7.
8. Боляк В.И., Зубехин А.П., Яценко Н.Д. Физико-химические основы формирования фазового состава, структуры и свойств керамического кирпича // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХ1 века. 2011. № 11 (154). С. 18-20.
9. Наумов А.А., Юндин А.Н. Морозостойкий керамический кирпич полусухого прессования из глинистого сырья Шахтинского завода // Инженерный вестник Дона, 2012, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2012/960.
10. Наумов А.А. О возможности получения лицевого кирпича из кагальницкого глинистого сырья // Научное обозрение. 2014. № 10-2. С. 388391.
References
1. Gurov N.G., Naumov A.A., Ivanov N.N. Stroitel'nye materialy. 2010. № 7. рр. 42-45.
2. Safiuddin M., Jumaat M.Z., Salam M. A., Islam M. S., Hashim R. International Journal of the Physical Sciences. 2010. №10. pp. 1952-1963.
3. Kotlyar V.D., Lapunova K.A., Terekhina Yu.V. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2012/946.
4. Kara-Sal B.K., Sat D.H., Seren Sh.V., Mongush D.S. Stroitel'nye materialy. 2016. № 4. рр. 33-36.
5. Berge B. The Ecology of Building Materials. [Architectural press]. Oxford, 2005. 474 p.
6. Kotlyar V.D. Kozlov A.V., Kotlyar A.V., Terekhina Yu.V. Vestnik MGSU. 2014. № 10. pp. 95-105.
7. Stolboushkin A.Yu., Ivanov A.I., Storozhenko G.I., Urazov S.I. Stroitel'nye materialy. 2011. № 12. pр. 4-7.
8. Во1уак VI., /иЬекЫп А.Р., Уа1Бепко N.0. БйюкеГпуе та1ег1а1у, oborudovanie, tekhno1ogii ХХ1 veka. 2011. № 11 (154), рр. 18-20.
9. Naumov А.А., Yundin A.N. 1пйепету| vestnik Dona (Яш), 2012, №3. ЦЯЬ: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2012/960.
10. Naumov А.А. Nauchnoe obozrenie. 2014. № 10-2. рр. 388-391.
