Влияние пигментов на свойства гашеной силикатной формовочной смеси Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 691.316

Г.В. КУЗНЕЦОВА, доцент, В.Г. ХОЗИН, д-р техн. наук, Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Влияние пигментов на свойства гашеной силикатной формовочной смеси

Первые попытки окрашивания формовочной смеси в технологии силикатного кирпича начинались с введения пигментов в процессе ее приготовления или до гашения смеси. Пигмент вводился с водой затворения. Особенных успехов в этом направлении добились на Ярославском заводе силикатного кирпича. Их опыт был распространен на другие заводы. По этому примеру был организован и работал определенное время участок цветного кирпича на заводе силикатного кирпича в г. Стерлитамаке в Башкирии.

Данная технология предусматривала использование водной суспензии пигмента. Это означало приобретение бочек с суспезией и транспортирование ее на расстояние. Суспензия быстро расслаивается и требует постоянного перемешивания, что создает определенные проблемы. Тем не менее производители получали цветной силикатный кирпич пастельных тонов.

Последующие этапы технологии окрашивания связаны с введением сухого пигмента в стержневые смесители после силосов. Достоинством хорошо настроенного стержневого смесителя является стабильное время прохождения массы через смеситель, то есть постоянное время перемешивания с пигментом, что позволяло получить неплохой кирпич с более насыщенным цветом. Поскольку смесители вписывались в технологическую цепочку, они и определяли производительность прессового оборудования. Это приводило к завышению производительности и в результате к плохому распределению пигмента и наличию комочков нераспределенного пигмента в смеси. Дальнейшее развитие связано с использованием смесителей типа «Торнадо», установленных перед прессами, и смесителей ЕшЛ.

Окрашивание смеси осуществляют путем введения пигмента в гашеную смесь определенного состава, который у каждого производителя силикатного кирпича индивидуален.

Рис. 1. Структура силикатного кирпича, окрашенного пигментом

Оптимальное количество пигмента, вводимого в силикатную смесь, определяется его красящей способностью. Введение желтого железооксидного пигмента в смесь целесообразно в пределах 0,5—3%, красного железооксидного — 0,2—2%, хромоксидного — 1—3%.

Получение интенсивно окрашенной, однородной по цвету смеси при добавке малых количеств пигментов возможно при тщательной технологии ее приготовления [1].

Пигменты, являясь тонкомолотыми порошками, увеличивают содержание тонкомолотых составляющих смеси. Пигменты не содержат известь, о чем свидетельствует их химический состав, и окрашены в основном соединениями железа и марганца. Желтые пигменты на 86% состоят из Fe(OH)2; красные — на 95% из Fe2Oз; коричневый — 85% Fe2Oз и 14% FeO; черный — 72—74% Fe2Oз и 18-20% FeзO4 [2].

Пигменты в составе силикатной массы увеличивают количество тонкомолотого наполнителя или дополняют тонкую фракцию песка. Это подтверждает фотография цветного силикатного кирпича (рис. 1), сделанная на электронном микроскопе. На рис. 2 приведен дисперсионный состав пигмента, полученный на приборе Хориба в лаборатории кафедры ТСМИК КазГАСУ. В основном пигмент состоит из зерен размером 0,5-5 мкм. Зерно размером 1-5 мкм составляет 70%.

Дисперсный состав молотого песка в известково-кремнеземистом вяжущем после отделения от извести и известняка представлен на рис. 3. Молотый песок представлен зернами 2-400 мкм. При смешивании вяжущего с пигментом происходит увеличение количества формовочной смеси или разбавление смеси пигментом, при этом активность смеси снижается.

Можно пересчитать активность смеси. Произведем расчет для оптимального состава обычной неокрашенной смеси массой 1000 кг [3].

0

1 10 100 Diameter, ^m

Рис. 2. Дисперсный состав железоокисного пигмента 13

1000 3000

10

Diameter, ^m

1000 3000

Рис. 3. Дисперсный состав молотого песка в известково-кремне-земистом вяжущем

Г; научно-технический и производственный журнал

М ® сентябрь 2012 25

Таблица 1

Влияние количества вводимого в смесь пигмента на активность смеси

СостаВ смеси Асмеси = Авяж/П Количество вводимого пигмента, % Содержание активных СаО+МдО в вяжущем, %

28 30 32 36

0 7 7,5 8 9

Авяж/4 1 6,9 7,4 7,9 8,9

2 6,8 7,3 7,8 8,8

3 6,7 7,3 7,7 8,7

0 5,6 6 6,4 7,2

Авяж/5 1 5,5 5,9 6,3 7,1

2 5,5 5,9 6,3 7,1

3 5,4 5,8 6,2 7

Таблица 2

Влияние количества пигмента на активность формовочной смеси

Количество пигмента в смеси, % Состав смеси Авяж/п для Авяж = 28%

А /4 вяж/ Авяж/5

А "см А "см

0 7,3 5,6

1 7,2 5,6

2 7 5,6

3 6,9 5,3

Снижение активности -0,4% -0,3%

Асмеси 1 Авяж/4.

Активность вяжущего Авяж = 32%, активность смеси Асм = 8%, влажность смеси W = 5%.

Количество вяжущего Рвяж = (РсмХАсм)/Авяж.

Рвяж = (1000х8):32 = 250 кг.

Количество пигмента 1% = 10 кг, 2% = 20 кг, 3% = 30 кг.

Количество смеси для 1% = 1010 кг, 2% = 1020 кг, 3% = 1030 кг.

Пересчитываем активность смеси:

А^ = (250х32)/1010 = 7,9%;

Асм = (250х32)/1020 = 7,8%;

Асм = (250х32)/1030 = 7,7%.

В технологии производства цветного кирпича стараются использовать смесь с меньшим содержанием извести или меньшей активностью, чем на производстве неокрашенного кирпича.

Рассмотрим составы с содержанием активных окси-

дов, равных Асмеси 1 = Авяж/4 и Ас

________________. меси 2 = Авяж/5. РезУльтаты, полученные расчетным путем, приведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, увеличение количества пигмента в смеси на вяжущем активностью 28% снижает активность смеси с 7 до 6,7%; на вяжущем активностью 30% — с 7,5 до 7,3%; на вяжущем активностью 32% — с 8 до 7,7% и на вяжущем активностью 36% — с 9 до 8,7%. Снижение активности в среднем пропорционально количеству вво-

димого пигмента. Похожая картина наблюдается со смесью состава Асмеси 2 = Авяж/5, но так как количество извести мало в этом составе, то и снижение активности идет также пропорционально количеству вводимого пигмента: при активности 28% — с 5,6 до 5,4%; при 30% — с 6 до 5,8% при 32% - с 6,4 до 6,2%; при 36% - с 7,2 до 7%.

На рис. 4 приведены графики изменения активности смеси от количества вводимой добавки для составов смесей при разной активности вяжущего.

Снижение активности пропорционально количеству ввовимого пигмента.

Снижение активности в пределах до 0,2 для добавки в 3%.

Расчетные данные были проверены экспериментально. На вяжущем активностью 28% были приготовлены составы с пигментом железоокисный желтый марки Ж-1 и определена фактическая активность. Трудность определения составило слияние цвета индикатора и пигмента. Полученные данные приведены в табл. 2.

Введение пигмента в гашеную формовочную смесь приводит к снижению активности смеси для состава Асмеси 1 = Авяж/4 с 7,3 до 6,9%; для состава Асмеси 2 = Авяж /5 с 5,6 до 5,3%. Активность смеси при введении пигмента в количестве до 1% практически не изменяется и составляет до 0,1%. Последующее увеличение

9,5 9 8,5 8 7,5 7 6,5 6

— 36

-*--

-1 ш * -А 32

•- -■ 30

-*— -♦ 28

1 2

Авяж/4

Количество пигмента, %

7,5

88 7

1 6,5

I 5,5

36

-■- Ж —-- ■*. 32

*-- --- — Я 30

28

Рис. 4. Изменение активности смеси от количества вводимого пигмента Для смеси состава Асмеси 1 = Авяж/4

0 1 2 3

Авяж/5

Количество пигмента, %

Рис. 5. Изменение активности смеси от количества вводимого пигмента для смеси состава Асмеси 2 = Авяж/5

6

0

3

научно-технический и производственный журнал ф/рЦУГ/^^Ц^^ 26 сентябрь 2012 ~ Л1] ®

Таблица 3

Влияние количества пигмента на высоту образца

Количество пигмента в смеси, % Состав смеси Авяж/п для Авяж = 28%

Авяж/4 Авяж/5

А Асм ^образца Плотность А Асм ^образца Плотность

0 7,3 58 2013 5,6 59 1979

1 7,2 58 2013 5,6 59 1979

2 7 58,5 1996 5,6 59,5 1962

3 6,9 59 1979 5,3 60 1946

Снижение активности -0,4 + 1,5 -34 -0,3 + 1,5 -33

2020 2000 1980 1960 1940 1920 1900

1,5 2 2,5

Количество пигмента, %

Рис. 6. Влияние пигмента, вводимого в гашеную смесь, на плотность прессованных образцов

количества вводимого пигмента с 2% и более приводит к снижению активности смеси.

На составах АсмесИ 1 = Авяж/4 и Асмеси 2 = Авяж/5 с разным количеством пигмента изготовлены прессованные образцы. Образцы изготавливались из одного количества смеси и с одинаковым усилием прессования. Изменение активности смеси, то есть снижение количества извести, привело к изменению высоты прессованных образцов. Данные приведены в табл. 3.

В обоих составах высота образцов увеличилась с 2% пигмента на 0,5 мм, а при введении 3% пигмента - на 1,5 мм. Увеличение высоты образца свидетельствует об увеличении жесткости формовочной смеси, т. е. смесь становится менее формуемой.

Дальнейшие исследования показывают изменение плотности спрессованных образцов. Результаты приведены в табл. 3.

Как видно на рис. 6, пигмент в количестве до 1% не меняет плотности формовочной смеси; количество пигмента более 1% влияет на плотность прессованных образцов, приводит к снижению плотности пропорционально количеству вводимого пигмента и составляет 34-33 кг/м3, или 1,7%.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

- введение пигмента в гашеную формовочную смесь приводит к снижению активности смеси;

- снижение активности смеси незначительно при введении пигмента в количестве, не превышающем 1%;

- введение пигмента более 2% приводит к снижению активности от 0,3% и более;

- жесткость смеси увеличивается с увеличением количества вводимого пигмента;

- с увеличением количества вводимого пигмента в гашеную смесь при неизменном усилии прессования увеличивается высота прессуемого изделия;

- с увеличением количества вводимого пигмента в гашеную смесь при неизменном усилии прессования уменьшается плотность прессуемого изделия;

- для получения образцов неизменной высоты из смеси с пигментом необходимо увеличивать усилие

прессования пропорционально увеличению количества вводимого пигмента;

- для сохранения подвижности смеси, содержащей пигмент, необходима корректировка смеси по извести;

- данные результаты надо учитывать при работе со смесями, предусматриваюшими ввод пигментов более 1%.

Ключевые слова: пигмент, формовочная смесь, активность, вяжущее, образец.

Список литературы

1. Холопова Л.И., Бушмина И.Ю. Окрашивание автоклавных силикатных материалов. Л.: Стройиздат. 1971. 151 с.

2. Гулинова Л.Г., Торчинская С.А., Скатынский В.И. Цветные силикатные материалы и изделия автоклавного твердения, Киев: Госстройиздат, 1957. 116 с.

3. Кузнецова Г.В. Оптимизация расчетов составов известково-песчаной смеси для формования силикатного кирпича // Строительные материалы. 2011. № 9. С. 14-16.

научно-технический и производственный журнал М ® сентябрь 2012 27