CC BY
17УДК 691.316
Г.В. КУЗНЕЦОВА, доцент, Н.Н. МОРОЗОВА, канд. техн. наук, Казанский государственный архитектурно-строительный университет
Влияние компонентов известково-кремнеземистого вяжущего на связность формовочной массы для прессования
В настоящее время более 100 заводов в России выпускают силикатный кирпич [1]. За это время в ассортименте кирпича сделан акцент с одинарного на утолщенный. Появление ряда заводов по польской технологии с прессами RA-550 в 70-х гг. ХХ в. позволило ввести в их ассортимент камень пустотелый. Сейчас мелкоштучный кирпич плавно дополняется силикатными прессованными блоками [2].
Силикатный кирпич широко используется в различных областях строительства от жилья до промышленных и общественных зданий. Расширилась его цветовая гамма. Высокая декоративность силикатного кирпича и хорошая звукоизоляция позволяют строить здания, способные поразить своим многообразием. Производится кирпич фасонный окрашенный и неокрашенный, околотый под природный камень и колотый, обнажающий зернистую структуру.
Использование силикатного кирпича для облицовки зданий обусловливает новые требования к внешнему виду силикатного кирпича [2]. Исчерпаны далеко не все возможности силикатного кирпича как отделочного и звукоизолирующего материала.
Отечественные технологии базируются на использовании известково-кремнеземистого вяжущего собственного производства на своей извести. Кремнеземистый компонент или пески применяются в основном те, что есть в ближайшем окружении, и это, как правило, пески намывные или овражные с насыпной плотностью 1,3—1,5 т/м3, моно- или двухзерновые.
Термин «известково-кремнеземистое вяжущее» (ИКВ) стал использоваться с 1960 г. В настоящее время общепризнанно, что в силикатном бетоне вяжущим является не известь, а тонкомолотая известково-кремнеземистая смесь. Тонкомолотые компоненты, определяющие свойства вяжущего — это его составляющие: известь-кипелка, известь-пушонка, известняк или недожженная известь и молотый песок. Известь-пушонка входит в состав извести-кипелки и участвует в определении активности вяжущего. Известь-кипелка с увеличением влажности песка, применяемого в изготовлении вяжущего, и срока его хранения переходит в известь-пушонку. Активность определяет количество недожженнго известняка, входящего в состав вяжущего. Изменение качества извести и количества песка влияет минералогический состав и свойства ИКВ. Изменение минералогического состава ИКВ от качества и количества составляющих представлено в табл. 1.
Использование высокоактивной извести позволяет получить ИКВ, почти не содержащее молотого известняка. Использование низкоактивной извести приводит к получению ИКВ, содержащего в равных количествах известь, песок и известняк.
Как видно из табл. 1, вяжущее активностью 32% при использовании извести разной активности может обеспечиваться разным минералогическим составом. Чем выше активность извести, тем большее количество песка можно ввести в состав ИКВ и тем меньшее количество известняка, и наоборот.
Таблица 1
Активность печевой извести Состав по соотношению И:П
1:0,5 1:1 1:1,2 1:1,5
СаО Добавка СаО Добавка СаО Добавка СаО Добавка
песок молотый известняк песок молотый известняк песок молотый известняк песок молотый известняк
48 32 33 35 24 50 26 - -
52,8 35,2 33 31,8 26 50 24 - -
54 36 33 31 27 50 23 -- -
56 37,3 33 29,7 28 50 22 - -
60 40 33 27 30 50 20 -- -
61,6 41 33 26 30,8 50 19,2 28 54 18 -
64 42,6 33 24,4 32 50 18 29 54 17 -
67,5 45 33 22 33,7 50 16,3 30,6 54 15,4 -
70 46,6 33 20,4 35 50 15 31,8 54 14,2 28 60 12
70,4 - - - 35,2 50 14,8 32 54 14 28,1 60 11,9
72 - - - 36 50 14 32,7 54 13,3 28,8 60 11,2
79,2 - - - 36 54 10 31,7 60 8,3
80 - - - - - - 32 60 8
90 - - - - - - - - - 36 60 4
научно-технический и производственный журнал
декабрь 2012
69
Таблица 2
Вид сырца Сырцовая прочность, МПа, по методике ^сжсыр)
Два кирпича постель на постель Один кирпич на постель
Полнотелый кирпич 0,35-0,4 0,6-0,7
Лицевой кирпич 0,45 0,8
Пустотелый кирпич 1,25Х^олНсыр 1
Пустотелые камни 1,5Х^олнсыр 1,5ХRПолнCЬlр
0,35
0,3
0,25
Исследования, проведенные ранее, ставили целью использование других кремнеземсодержащих пород, отходов промышленности и замены песка для организации производства силикатного кирпича. Результат считали по получению автоклавной прочности [3].
При производстве силикатного кирпича большое значение имеет сырцовая прочность, обеспечивающая сохранность продукции, и, как следствие, внешний вид в процессе съема с пресса и транспортировки в автоклав. Требования оптимальной сырцовой прочности в зависимости от метода испытания кирпича-сырца (полнотелого, пустотелого кирпича и пустотелого камня) объединены в табл. 2 [4, 5].
Показатели сырцовой прочности зависят от вида прессуемых изделий. Увеличение размеров изделий и пустотности ставит задачу получения требуемых сырцовых прочностей. Зарубежные технологии, базирующиеся на прямой технологии, в рецептуре используют 8—10% извести. Дальнейшее увеличение ее содержания экономически невыгодно.
Производство изделий из силикатного плотного бетона способом вибрационного формования, не требующего фиксированных показателей сырцовой прочности, обеспечивает марку 150—200 с содержанием активных СаО+MgO в смеси 4,5-6,5% [6].
Роль воды в формовочной силикатной смеси сводится к созданию дисперсной среды для коллоидных частиц, обеспечивающей адгезию к поверхности более крупных зерен и уменьшающей трение между каркасо-образующими зернами песка [5].
В лаборатории ТСМИК КГАСУ проведены исследования влияния компонентов известково-кремнезе-мистого вяжущего на связность формовочной смеси при прессовании. Исследовалось влияние на связность формовочной смеси каждого ингредиента в отдельности при прессовании с усилием 20 МПа. Интервал формовочной влажности составлял 2-8%. Результат оценивался по получаемой сырцовой прочности. Для песчаной смеси использовался песок Мкр=1,36. При изготовлении образцов использовалась известь с активностью 86%.
Из результатов испытаний видно (рис. 1), что молотый песок, вводимый в песчаную смесь в количестве 20-30%, позволил получить сырцовую прочность прессованного образца в пределах 0,035-0,063 МПа. Молотый известняк, введенный в песчаную смесь в количестве 20-30%, позволил получить сырцовую прочность прессованного образца в пределах 0,15-0,32 МПа. Соответственно известь в количестве 8-10% позволила получить сырцовую прочность прессованного образца в пределах 0,14-0,32 МПа. При влажности менее 4% образцы рассыпались, а при влажности более 6% происходило снижение прочности.
Состав из молотого песка показал минимальную прочность. Молотый известняк активно участвует в повышении сырцовой прочности прессованных изделий и может частично заменить известь. Кремнеземистые
0,2
й 0,15
0,1 —
0,05
4 5 6 Влажность смеси, %
известняк 20% известняк 25% известняк 30% песок молотый 20% песок молотый 25% песок молотый 30%
известь 5% известь 8% известь10%
песок + известняк состава 1:1 20% песок + известняк 30%
Рис. 1. Влияние составляющих известково-кремнеземистого вяжущего на связность при прессовании
тонкомолотые компоненты обладают слабыми связующими свойствами.
Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что известь и известняк - основные компоненты ИВК обеспечивают связность прессованной смеси.
Для подтверждения полученных результатов на известково-кремнеземистом вяжущем с разным количеством добавки молотого известняка изготовлены прессованные образцы с активностью смеси, равной Асм=Авяж/4 [7]. Исследованы сырцовые параметры, и образцы запарены в автоклаве по режиму 2+6+2 ч при давлении 0,8 МПа.
Результаты представлены в табл. 3.
Активность снизилась с 8,2 до 5,9% за счет введенной добавки. Доля молотого песка в ИКВ при этом уменьшилась. При пересчете на известь активностью 70% ее расход составил соответственно 433, 417, 396, 364, 322 и 311 кг/тыс. шт. кирпича.
Автоклавная прочность при введении добавки молотого известняка снизилась на 10-18%, но удержалась на уровне 20 МПа. Ранее проведенные испытания показывали, что прочностные характеристики образцов, приготовленных на карбонатных заполнителях и подвергнутых автоклавной обработке, в лучшем случае равны, а иногда и меньше пропаренных образцов. Образцы с заполнителем из известняка после запаривания характеризуются меньшей прочностью, чем на песке.
При работе с известью с низкой активностью не наблюдается такого вида брака, как вздутия. Но стоит увеличить активность, как этот брак появляется, т. е. формовочная смесь становится чувствительной к влажности, однако при введении молотого известняка брака не образуется.
0
научно-технический и производственный журнал ф/рЦУГ/^^Ц^^ 70 декабрь 2012 ~ Л1] ®
Таблица 3
12
Параметры вяжущего Количество молотого известняка, %
0 10 20 30 40 50
Активность вяжущего, % 32,9 31,5 30 27,7 24,4 23,5
Активность смеси, % 8,2 7,9 7,5 6,9 6,1 5,9
Доля молотого песка в вяжущем, % 50 44,4 40,1 37,2 35,2 32,6
Сырцовая прочность, МПа 0,71 0,78 0,8 0,73 0,68 0,75
Автоклавная прочность, МПа 28,1 23 24,3 25,3 25 23,9
2 4 6
Формовочная влажность смеси, %
0
10% добавки известняка
20% добавки известняка 30% добавки известняка
Для исследования этого явления с вяжущим, содержащим разное количество добавки молотого известняка и при переменной влажности изготовили образцы и проверили сырцовую прочность (рис. 2).
Как видно из результатов, сырцовая прочность контрольных образцов составила 0,49—0,46 МПа при влажности 5,8—6,8%. При введении молотого известняка в состав вяжущего в количестве 10% сырцовая прочность возрастает при влажности 5,8—6,8% с 0,54 до 0,62 МПа, а при введении 20% молотого известняка, с 0,63 до 0,74 МПа, при введении 30% молотого известняка, с
0.75.до 0,92 МПа.
Данное исследование позволило получить сырцовую прочность при более низкой формовочной влажности.
Таким образом, проведенными исследованиями установлено следующее:
- известь и известняк, обладающие клеющими свойствами, участвуют в формовании сырцовой прочности прессованных изделий;
- молотый известняк повышает сырцовую прочность и может частично заменить известь;
- кремнеземистый тонкомолотый компонент обладает очень слабыми связующими свойствами в обеспечении сырцовой прочности;
- молотый известняк позволяет получить оптимальную сырцовую прочность при более низкой формовочной влажности;
- производство крупных прессованных блоков, требующее сырцовую прочность не менее 1,5Кпшнсыр, можно обеспечить введением добавки молотого известняка, являющегося часто отходом производства;
- добавка молотого известняка в ИКВ, повышая сырцовую прочность, позволяет прессовать изделия с повышенной пустотностью;
- добавка приводит к снижению автоклавной прочности, но оно незначительно и обеспечивает получение требуемой автоклавной прочности, равной 15—20 МПа.
Ключевые слова: сырцовая прочность, известняк, песок, известь, влажность, силикатный кирпич.
Список литературы
1. Пономарев И.Г. Российский рынок силикатного кирпича // Строительные материалы. № 9. 2009. С. 11
2. Шелер Р., Ферстер В., Пирогов П.П. Типоразмеры силикатного кирпича и блоков. Основные требования. Применение кирпича в России в настоящее время // Строительные материалы. 2010. № 9. С. 44.
Рис. 2. Влияние добавки молотого известняка в ИКВ на сырцовую прочность в зависимости от влажности формовочной смеси
3. Куатбаев К.К. Силикатные бетоны из побочных продуктов промышленности. М.: Стройиздат. 1981. 248 с.
4. Кузнецова Г.В., Санникова В.И. Некоторые аспекты применения методики определения сырцовой прочности силикатного кирпича. // Строительные материалы. 2009. №11. С. 98.
5. Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича. М.: Стройиздат, 1982. 384 с.
6. Баженов Ю.М. Технология бетона. М.: АСВ, 2001. 528 с.
7. Кузнецова Г.В. Оптимизация расчетов составов известково-песчаной смеси для формования силикатного кирпича // Строительные материалы. 2010. № 9. С. 20.
работа с сыпучими материалами
интралогические решения
специальные транспортные решения
428032, Чебоксары, Российская Федерация, ул. Композиторов Воробьевых, 16 Т/ф: +7-8352-62-24-90; т: +7-8352-62-22-49 [email protected]
0
8
Г; научно-технический и производственный журнал
М ® декабрь 2012 71
