CC BY
56УДК 691.421
А.А. НАУМОВ, канд. техн. наук (alexej_naumov@list.ru)
Ростовский государственный строительный университет (344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162)
Устранение высолов на керамическом кирпиче
Представлены результаты исследований по устранению высолов на лицевых гранях керамических изделий, возникающих в процессе их производства из глинистого сырья, содержащего водорастворимые соли. Разработаны растворы на основе ортофосфорной кислоты, которыми следует покрывать грани свежесформованных образцов. Определено, что значение водородного показателя кислотного раствора следует уменьшать с повышением содержания водорастворимых солей в глинистом сырье. Кроме устранения белесых налетов предлагаемый раствор способствует получению более насыщенной окраски лицевой поверхности. Показано, что использование предложенного метода будет способствовать расширению сырьевой базы за счет вовлечения в производство глинистого сырья с повышенным содержанием водорастворимых солей и увеличения выпуска высококачественной лицевой продукции.
Ключевые слова: глинистое сырье, водорастворимые соли, лицевой керамический кирпич, высолы, раствор ортофосфорной кислоты.
A.A. NAUMOV, Candidate of Sciences (Engineering) (alexej_naumov@list.ru)
Rostov State University of Civil Engineering (162, Sotcialisticheskaya Street, Rostov-na-Donu, 344022, Russian Federation)
Elimination of Efflorescence on Ceramic Brick
Presents the results of investigations on elimination of efflorescence on the front faces of ceramic products arising in the production process the clay raw materials containing soluble salts. Developed solutions based on phosphoric acid, which is necessary to cover the verge of the nascent samples. It is determined that the value of pH of acid solution should be reduced with increasing the content of water-soluble salts in the clay raw material. In addition to eliminating whitish strikes the proposed solution helps to ensure a more saturated coloring of the front surface. It is shown that the proposed method will contribute to the expansion of the resource base through involvement in the production of clay raw materials with high content of soluble salts and increase in the production of high quality facial products. Keywords: clay raw materials, water-soluble salts, facing ceramic brick, efflorescence, phosphoric acid solution.
Известно, что большинство месторождений глинистого сырья, используемого для производства керамического кирпича, содержат водорастворимые соли, которые ухудшают цвет лицевых поверхностей после обжига. В процессе производства изделий водорастворимые соли растворяются в воде и мигрируют на поверхность изделий при их сушке, где закрепляются в процессе обжига в виде белесых или желтоватых пятен различной интенсивности [1—3].
Для устранения налета, образующегося на лицевых поверхностях изделий, разработаны способы, заключающиеся во введении добавок для объемного связывания солей в процессе формования, например соединений бария [4] или глиноземистого цемента [5], а также добавок, связывающих водорастворимые соли в процессе обжига: вибромолотые кварцевый песок, трепел, соли аммония и др. [1]. Эти способы относительно дорогостоящи, так как требуется ультратонкий помол добавок и усложнение технологии для гомогенизации массы.
Достаточно эффективным способом по устранению высолов является нанесение защитных покрытий на свежесформованные изделия [6], которые препятствуют испарению влаги с их лицевых поверхностей в процессе
сушки, а следовательно, и появлению высолов. Часто используется 4% водный раствор №—КМЦ, который наносится на поверхность свежесформованного бруса [7]. Недостатком данного раствора является его низкая эффективность, так как он способствует устранению белесых налетов на обработанной лицевой поверхности обожженных изделий, изготовленных только из глинистого сырья с низким содержанием водорастворимых солей. При увеличении содержания водорастворимых солей цвет обработанной данным раствором лицевой поверхности приобретает белесость.
В работе [8] предлагается раствор, состоящий из смеси борной кислоты и кальцинированной соды, который при нанесении на лицевую поверхность свеже-сформованного изделия кристаллизуется при сушке. Кристаллы забивают свободные поры лицевых поверхностей, перекрывая пути выхода водяных паров и капиллярно-подвижной воды с растворенными в ней солями. При проведении лабораторных исследований установлено, что данный раствор оказывает положительное влияние при использовании глинистого сырья, имеющего низкое и среднее содержание водорастворимых солей (до 9 мг-экв), преимущественно CaSO4 и
Состояние лицевой поверхности обожженных лабораторных образцов в естественном состоянии и после покрытия предлагаемыми растворами
Номер глиномассы Содержание водорастворимых солей в глинистом сырье, мг-экв рН раствора Состояние лицевой поверхности обожженных образцов
рН NO3- CO2- HCO3- Cl- SOf Ca2+ Mg2+ Na++K+ Сумма анионов и катионов В естественном состоянии После покрытия раствором
1 7,6 0,02 н/о 1 0,25 0,77 0,8 0,6 0,69 4,13 6,5 Незначительный равномерно распределенный белесый налет Налет отсутствует, цвет лицевой поверхности соответствует цвету керамического камня
2 8,4 н/о 0,2 0,4 0,3 4,02 1,1 2,1 1,72 9,84 5 Интенсивный белый налет То же
3 8,5 н/о н/о 3,2 0,05 4,35 2,3 1,7 3,6 15,2 2,8 То же -
4 8,4 н/о н/о 4 0,4 9,31 4,2 3,8 5,71 27,42 2 - -
®
май 2016
37
Керамические строительные материалы
MgSO4, при увеличении содержания и изменении состава водорастворимых солей на обработанной поверхности обожженных изделий белый налет сохраняется.
По методике, предлагаемой автором статьи, устранение высолов на керамических облицовочных изделиях, изготовляемых из глинистого сырья с различным содержанием водорастворимых солей, осуществляется путем нанесения на лицевую поверхность свежесформован-ных изделий раствора ортофосфорной кислоты (см. таблицу).
Для повышения вязкости раствора он может содержать до 4% водорастворимых эфиров целлюлозы (ме-тилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза), для повышения плотности — глицерин.
Добавление в состав раствора водорастворимых эфиров целлюлозы увеличивает время воздействия раствора на обрабатываемую поверхность, что особенно эффективно для сырья с высоким содержанием растворимых солей.
Глицерин способствует повышению плотности раствора и равномерности нанесения его на поверхность изделий, что особенно эффективно для изделий полусухого прессования.
Водородный показатель кислотного раствора (рН) должен находиться в пределах от 1,1 до 6. Значение водородного показателя следует уменьшать с повышением содержания водорастворимых солей в глинистом сырье. Но при снижении рН раствора менее 1,1 возможно ухудшение состояния лицевой поверхности (появление шероховатости), при увеличении рН раствора более 6 белесость на поверхности изделий, имеющих среднее и высокое содержание водорастворимых солей, устраняется не полностью.
Кроме этого, предлагаемый раствор способствует получению более насыщенной окраски лицевой поверхности.
Приготовление кислотного раствора осуществляли следующим образом:
— водный раствор — в воду добавляли кислоту для достижения соответствующего водородного показателя;
— водный раствор глицерина — в воду добавляли глицерин в заданном соотношении и после перемешивания раствор подкисляли ортофосфорной кислотой до соответствующего значения водородного показателя;
— коллоидный раствор — в воду добавляли заданное количество метилцеллюлозы или карбоксиметилцел-люлозы, выдерживали в течение 24 ч, процеживали через сито 0,25 мм, затем добавляли глицерин (при необходимости) и подкисляли ортофосфорной кислотой, обеспечивающей соответствующее значение водородного показателя;
— для кирпича полусухого прессования кислоту добавляли в глицерин.
Раствор наносили на поверхность свежесформован-ных образцов пульверизацией, валиком или поливом, сушили и обжигали по обычному режиму.
Воздействие слабыми растворами кислот на свеже-сформованные изделия приводит к кислотной активации обрабатываемых поверхностей, при этом происходит обмен щелочных и щелочно-земельных катионов (водорастворимых солей) на водород и частичное разрушение структуры глиносодержащего вещества. Это вызывает нарушение капиллярно-пористой структуры на обработанных поверхностях, в связи с чем вода с содержащимися в ней водорастворимыми солями диффундирует только на не обработанные раствором поверхности. Данное положение подтверждено при проведении экспериментальных работ. Не обработанные кислыми растворами участки поверхности после обжига образцов покрывались плотным белым налетом солей; на контрольных образцах (без обработки лицевой
поверхности раствором) налет солей покрывает все грани, но интенсивность его несколько меньше.
После испытания на капиллярный подсос на обработанных поверхностях образцов налеты не образуются.
Внедрение предложенного способа в технологическую линию действующего завода не составит проблем — достаточно после ленточного пресса встроить устройство для нанесения влагозадерживающих составов на выходящий из мундштука глиняный брус, например установку ШЛ-347 [9].
Таким образом, использование предлагаемого метода по устранению высолов на поверхности стеновой керамики способствует расширению сырьевой базы за счет применения глинистого сырья со средним и высоким содержанием водорастворимых солей и получению высококачественных керамических изделий.
Список литературы
1. Альперович И.А. Способы предотвращения высолов на керамическом кирпиче / Обзорная информация ВНИИЭСМ. М., 1993. Вып. 1. 71 с.
2. Бессонов И.В., Баранов В.С., Баранов В.В., Князева В.П., Ельчищева Т.Ф. Причины появления и способы устранения высолов на кирпичных стенах зданий // Жилищное строительство. 2014. № 7. С. 39-43.
3. Наумов А.А. О возможности получения лицевого кирпича из кагальницкого глинистого сырья // Научное обозрение. 2014. № 10-2. С. 388-391.
4. Альперович И.А., Лебедева Е.П. Применение соединений бария для производства лицевого глиняного кирпича / Труды ВНИИстром. М., 1974. Вып. 29 (57). 132 с.
5. Патент РФ 2161596. Способ устранения сульфатных высолов на поверхности керамических облицовочных изделий / Чумаченко Н.Г., Евстеев С.Н. Заявл. 08.02.1999. Опубл. 10.01.2001. Бюл. № 1.
6. Инчик В.В. Высолы и солевая коррозия кирпичных стен. СПб.: СПбГАСУ, 1998. 324 с.
7. Патент РФ 2092465. Способ изготовления лицевого кирпича / Зверев В.А., Архангельский И.Н., Ануфриев А.И., Недзельский В.Е., Безродный В.Г. Заявл. 23.03.1995. Опубл. 10.10.1997.
8. Вакалова Т.В., Погребенков В.М., Ревва И.Б. Причины образования и способы устранения высо-лов в технологии керамического кирпича // Строительные материалы. 2004. № 2. С. 30-31.
9. Шлегель И.Ф., Шаевич Г.Я., Гришин П.Г., Кара-бут Л.А., Булгаков А.Н., Титов Г.В., Котелин П.Л., Коровицкий Н.Л. Эффективный способ повышения качества кирпича - нанесение влагозадерживающих составов // Строительные материалы. 2004. № 2. С. 22-23.
References
1. Al'perovich I.A. Ways of prevention of efflorescence on a ceramic brick. Survey information of VNIIESM. Moscow, 1993. Vol. 1, 71 p. (In Russian).
2. Bessonov I.V., Baranov V.S. Baranov V.V., Knyazeva V.P., El'chishcheva T.F. Reasons of occurrence and ways of elimination of efflorescence on brick walls of buildings. Zhilishchnoe stroitel'stvo [Housing Constructions]. 2014. No. 7, pp. 39-43. (In Russian).
3. Naumov A.A. About possibility of manufacturing facing bricks from kagalnitsky clay raw materials. Nauchnoe obozrenie. 2014. No. 10-2. pp. 388-391. (In Russian).
4. Al'perovich I.A., Lebedeva E.P. Use of barium compounds for the production of face clay brick / Vniistrom's Works. Moscow, 1974. Vol. 29 (57), 71 p. (In Russian).
38
май 2016
yuJ ®
5. Patent RF 2161596. Sposob ustraneniya sul'fatnykh vyso-lov na poverkhnosti keramicheskikh oblitsovochnykh iz-delii. [Way of elimination of sulphat elfflorescence on a surface of ceramic facing products]. Chumachenko N.G., Evsteev S.N. Declared 08.02.1999. Published 10.01.2001. Bulletin No. 1. (In Russian).
6. Inchik V.V. Vysoly i solevaya korroziya kirpichnykh sten. [Efflorescence and salt corrosion of brick walls]. St. Petersburg: SPbGASU. 1998. 324 p.
7. Patent RF 2092465. Sposob izgotovleniya litsevogo kirpi-cha. [Method of manufacturing facing bricks]. Zverev V.A., Arkhangel'skii I.N., Anufriev A.I., Nedzel'skii V.E., Bezrodnyi V.G. Declared 23.03.1995.
Published 10.10.1997. (In Russian).
8. Vakalova T.V., Pogrebenkov V.M., Revva I.B. Causes of formation and ways of elimination of efflorescence in the technology of ceramic bricks. Stroitel'nye Materialy [Constructions Materials]. 2004. No. 2, pp. 30-31. (In Russian).
9. Shlegel' I.F., Shaevich G.Ya., Grishin P.G., Karabut L.A., Bulgakov A.N., Titov G.V., Kotelin P.L., Korovitskii N.L. Effective way to improve the quality of bricks - moisture curing coating compositions. Stroitel'nye Materialy [Constructions Materials]. 2004. No. 2, pp. 22-23. (In Russian).
_ИНФОРМАЦИИ
Прогнозы развития строительного комплекса США
Оптимистическое мнение о перспективах развития строительного комплекса США на ближайшие годы высказали руководители двух крупнейших фирм по производству нерудных строительных материалов М. Мариетта и В. Матириелс в журнале Пит энд Кворри (декабрь 2015 г., январь 2016 г.).
Важнейшим фактором придания устойчивости функционирования отрасли считается принятие закона о финансировании дорожного строительства на долгосрочную перспективу. В 2015 г. конгресс США работал над законом о дорожном строительстве, подобным тому, который закончил действовать в 2009 г. Надежное финансирование в течение нескольких лет, предусмотренное этим законом, помогло промышленности строительных материалов сохранить мощности в трудные годы кризиса. Предполагается, что закон примут обе палаты Конгресса. Закон о финансировании проектов по развитию инфраструктуры поддерживает президент страны, а также профессиональные ассоциации и союзы.
Значительным событием 2015 г. считается возникновение новой компании ЛафаржХолсим благодаря слиянию двух крупнейших компаний - Лафарж и Холсим. Основные фонды новой компании превышают 50 млрд USD. Объединение позволит не только сконцентрировать инвестиции, но и увеличить финансирование на исследовательские работы по совершенствованию технологий.
Фирма FMI оценивает перспективы развития стройкомплекса на 2016 г. таким образом. Общий рост должен составить 7% и достичь 1,09 трлн USD - самого большого показателя после 2008 г. Рост в транспортном строительстве должен достигнуть 9% преимущественно за счет строительства железных дорог и аэропортов. Выделение средств на строительные работы, связанные с обустройством шоссе и городских улиц, осуществляется по остаточному принципу, поскольку эта сфера деятельности связана с финансированием программ за счет средств штатов. Этих средств недостаточно, поскольку они расходуются также для ремонта дорог, мостов и других крупных проектов по созданию новых транспортных коммуникаций.
Решения требуют вопросы роботизации различных процессов из-за дефицита квалифицированных кадров в отдельных районах.
Минувший 2015 г. характеризуется как богатый различными событиями, крупными сделками. Объемы строительных работ продолжали расти умеренными темпами, возвращая утраченные позиции.
В жилищном строительстве в 2015 г. приращение объемов достигло 18% благодаря увеличению спроса на многоквартир-
ные дома. Однако уже с 2014 г. объем строительства индивидуальных домов остается на одном и том же уровне. Этот сектор строительства в 2014 г. не дал приращения. В то же время объем строительства нежилых зданий сократился после роста на 24% в 2014 г.
Положение в экономике страны и сокращение безработицы создают благоприятные условия для функционирования строительного сектора, для которого прогнозируется рост на 6% в 2016 г. Ожидаемый рост в жилищном строительстве составит 16%, в гражданском 9%. Если исключить объекты газовой отрасли и промышленности по выработке электроэнергии, рост должен составить 10% против 8% в 2015 г. Увеличение строительства индивидуальных домов составит 20% в стоимостном выражении и 17% по количеству домов. Такому темпу увеличения спроса помогают ипотечные займы населения. Аналогичные показатели по строительству многоквартирных домов выглядят скромнее и составляют по прогнозу соответственно 7 и 5%. Эти показатели ниже, чем в 2015 г. В коммерческом строительстве рост составит 11% по сравнению с 2015 г. - 4%.
В рассматриваемый период должен повыситься спрос на жилые помещения, поскольку численность населения США должна возрасти с 321 млн в 2010 г. до 338 млн в 2020 г.
Мировая потребность в цементе предполагается, что увеличится на 4,5% в год и достигнет к 2019 г. 5,2 млрд т, что в стоимостном выражении оставит 420 млрд USD (увеличение на 7%).
Потребность США в асфальте должна увеличиваться на 3,3% в год и в 2019 г. достигнет 26,8 млн т.
Эксперты предполагают, что начнется строительство крупных карьеров в Центральной и Южной Америке, поскольку необходимо компенсировать спад производства строительных материалов в период 2009-2014 гг.
Горное дело относится к незначительному числу секторов экономики, в котором в ближайшие 20 лет будет увеличиваться количество трудящихся. Хотя в колледжах и университетах США произошло сокращение программ по горному и геологическому профилю, со стороны студентов растет внимание к таким программам. Промышленности нужны дипломированные специалисты.
По материалам журнала Пит энд Кворри (Pit & Quarry), декабрь 2015, январь 2016 гг.
®
май 2016
39
