CC BY
63
Тувинский государственный университет
государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин), г. Новосибирск, Email: nmashkin@yandex.ru
Молчанов Виктор Сергеевич - кандидат технических наук, профессор кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин), г. Новосибирск
Зибницкая Надежда Егоровна - директор ООО «Базис-Строй», Новосибирск Петров Игорь Игоревич - доцент кафедры металлических и деревянных конструкций Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин), г. Новосибирск
Maskin Nikolay - doctor of technical sciences, Professor of the Department of construction materials, standardization and certification of Novosibirsk State architecture and construction University (1930), Novosibirsk, Russia, E-mail: nmashkin@yandex.ru
Molchanov Viktor - PhD, Professor of the Department of geological engineering, of Novosibirsk State architecture and construction University (1930), Novosibirsk Zibnickaa Nadezda - Director of OOO «Bazis-stroy», Novosibirsk Petrov Igor - Associate Professor of the Department of metal and wooden constructions of Novosibirsk State architecture and construction University (1930), Novosibirsk
УДК 691.4+666.01(04)
ВЛИЯНИЕ ВИДА ВЫГОРАЮЩЕЙ ДОБАВКИ НА СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
Седен Б.Р.
Тувинский государственный университет, Кызыл
THE IMPACT OF BURNABLE ADDITIVES ON THE PROPERTIES OF CERAMIC
MATERIAL
Seden B.R.
Tuvan state university, Kyzyl
Для повышения пористости керамического материала в состав массы введены выгорающие добавки: опилка, уголь и биодобавка. Установлено, что при одинаковой доли добавок, максимальную пористость имеют изделия, содержащие частицы угля.
Ключевые слова: выгорающие добавки, обожженные изделия, пористость.
To increase the porosity of the ceramic material into the mass of the introduced burnable additives: sawdust, coal, and natural Supplement. It is established that at the same shares of additives, the maximum porosity have products containing coal particles.
Key words: burnablesupplements, bakedgoods, porosity.
Повышение пористости керамических стеновых материалов с обеспечением высокой прочности является актуальной проблемой, решение которой требует поиска и исследования соответствующего сырья, разработки новых составов масс и технологических способов для повышения пустотности изделий.
В настоящее время пористость керамических стеновых материалов обеспечивается созданием технологических пустот в теле изделий. Практика выполнения кирпичной кладки показывает, что все пустоты наполовину заполняются цементно-песчаным раствором, что снижает не только теплозащитные функции ограждающей конструкции, но и вызывает перерасход раствора до 40-45%.
К числу эффективных способов повышения пористости керамических стеновых материалов относится введение выгорающих добавок в состав масс. Наиболее распространенными видами выгорающих добавок являются древесные опилки, измельченный уголь и зола, которые имеются повсеместно [1].
Целью настоящей работы является выявление влияния вида выгорающей добавки на эксплуатационные свойства обожженных материалов.
Объектами исследования выбраны глина месторождения Красный Яр (Республика Тыва) и выгорающие добавки: древесные опилки, измельченный уголь и биодобавка.
Породообразующим минералом в красно-ярском глине является монтмориллонит. В минералогическом составе красно-ярской глины присутствуют также кварцит, кальцит, ортоклаз и гетит.
В таблице 1 представлен химический состав глины, который отличается высоким содержанием оксида железа и щелочоземельных элементов (СаО+ МдО).
Таблица 1
Химический состав глин
Содержание оксидов (масс. %)
БЮ2 АЮэ ТОа Fe2Oз СаО МдО К2О Na2O БО3 ппп
56,63 15,13 0,97 6,31 5,78 2,85 1,08 1,25 0,87 8,35
Содержание SiO2 и АЬОз в пределах 56,63 и 15,13%, что характерно для легкоплавкого сырья.
Красно-ярская глина относится к умеренно пластичным и средней чувствительности к сушке. Температура огнеупорности глины 1220°С. Интервал спекания 40-50°С.
Принятые в качестве выгорающей добавки опилки лиственницы имеют объемную насыпную массу в сухом состоянии 0,24 г/см3. В гранулометрическом составе преобладают частицы размерами 0,31-1,25 мм, содержание которых в пределах 58%. Доля частиц размерами 0,63-1,25 мм - 44%. Технологически необходимо предварительное просеивание добавки, так как древесные опилки содержат частицы размерами более 2,5 мм (до 9%).
Биодобавкой в данной работе названы фекалы крупного рогатого скота (учитывая химическую основу). Высушенные и измельченные фекалы имеют объемную массу 0,22 г/см3. В состав шихты вводилась биодобавка с размерами частиц менее 0,63 мм.
Измельченные и просеянные через сито с размерами частиц 0,63 мм зерна угля имеют объемную насыпную массу 1,04 г/см3. Учитывая разность объемной насыпной массы опилки, биодобавки и угля добавок (0,22; 0,24 и 1,04 г/см3 соответственно), их ввели в состав шихты по объему.
Тувинский государственный университет
Работа выполнена по следующей методике. Высушенная глина измельчалась в щековой дробилке и просеивалась через сито с размерами ячеек 0,63 мм. Добавки после сушки просеяны через сито с размерами ячейки 2,5 мм. Пластическим способом формования изготовлены образцы - цилиндрики диаметром и высотой 50 мм. Выгорающую добавку в состав масс ввели в количестве 20% по объему. Изготовленные образцы сначала высушены на воздухе, затем в сушильном шкафу при 100°С. Высушенные изделия обжигались в лабораторной электропечи в пределах 900-1100°С с изотермической выдержкой 1 ч. Физико-механические свойства обожженных изделий определены по стандартной методике [2].
В ходе приготовления массы и изготовлении опытных образцов выявлено, что введение органических добавок влияет на технологические свойства шихты и на эксплуатационные свойства обожженных материалов.
Выявлено, что при добавлении опилки повышается расход воды из-за поглощения последней пористыми древесными частицами. При добавлении 10% опилки расход воды увеличивается на 20%. Кроме того, повышение доли опилки уменьшает пластичность и ухудшает формуемость массы.
При введении 10% и 20% мелких частиц угля (размеры до 0,63 мм) пластичность массы постепенно уменьшается, и при выдавливании образцов из формы образуется разрыв граней изделий.
Включение биодобавки в состав шихты повышает расход воды и пластичность массы. Установлено, что при введении 10% и 20% биодобавки число пластичности массы увеличивается с 9,7% до 10,8% и 11,9% соответственно.
Выявлено, что принятые органические добавки по-разному влияют на формовочные свойства керамической массы. Если частицы опилки и зерна угля снижают пластичность массы с увеличением количества формовочной влажности, то частицы биодобавки, в силу поглощающей способности и образования водной оболочки вокруг органических субстанций, повышают пластичность массы.
В результатевключения органических добавок в состав шихты уменьшается средняя плотность высушенных изделий, но в тоже время уменьшается прочность сырца. Как видно из табл. 2, введение в состав шихты выгорающих добавок приводит к изменению физико-механических свойств обожженного черепка.
Выявлено, что с добавлением непластичных выгорающих добавок в состав массы, снижается величина огневой усадки отформованных изделий при сушке. Если образцы из чистой красно-ярской глины, обожженные при 1000°С, имели воздушную усадку 7,2 %, то при добавлении 20 % опилки, угля и биодобавки огневая усадка уменьшается до 1,7%; 3,66% и 1,86% соответственно.
Установлено, что при введении 20% выгорающих добавок в составе шихты, повышается водопоглощение и уменьшается прочность образцов при сжатии. Если прочность образцов после обжига при 1100°С равна 47,1 МПа, то при добавлении выгорающих добавок (опилки, уголь и биодобавки), уменьшается до 10,12; 12,7 и 11,9 МПа соответственно.
Таблица 2
Физико-механические свойства обожженных образцов_
Наименованиеи состав Температура Средняя Усадка, Водопогло- Предел
обжига, 'С плотность % щение, прочности на
, % сжатие, МПа
г/см3
Красноярская глина - 900 1,85 0,9 16,8 29,7
100% 1000 1,87 1,3 14,8 36,8
1100 1,94 7,2 10,5 47,1
Красноярская глина - 900 1,53 0,52 17,48 7,44
80% 1000 1,56 0,82 16,71 9,59
опилка - 20% 1100 1,56 1,7 14,38 10,,12
Красноярская глина - 900 1,43 0,95 18,40 5,26
80% 1000 1,44 1,43 16,11 6,22
уголь- 20% 1100 1,46 3,66 12,23 12,7
Красноярская глина - 900 1,51 0,55 18,03 8,39
80% 1000 1,52 0,69 17,95 9,41
Биодобавки-20% 1100 1,54 1,86 13,70 11,9
Изучение пористости обожженных изделий показало, что максимальную пористость имеют образцы, содержащие частицы угля. Их пористость после обжига при 1000°С составляет 40-42%, что является достаточно высокой величиной для обеспечения теплозащитных функций стенового материала. При введении опилки и биодобавки (содержание 20%, температура обжига 1000°С) пористость черепка в пределах 31-33%, что на 30-40% больше, чем пористость образцов на основе чистой красно-ярской глины.
Согласно требований ГОСТ 530-2011, минимальная прочность кирпича равна 10 МПа, а водопоглощение не менее 10%. Поэтому для повышения пористости керамических материалов в состав шихты можно включить до 20% опилки и биодобавки, что повышает пористость черепка на 30-40% и обеспечивает минимальную прочность стенового материала с улучшением теплозащитных функций.
Библиографический список
1. Августиник, А.И. Керамика. Л.: Стройиздат, 1975 г. 592 с.
2. Кара-сал, Б.К. Минеральное сырье Тувы для производства строительных материалов. Кызыл, 2009. С. 170.
3. Павлов, В.Ф. Физико-химические основы обжига изделий строительной керамики. М.: Стройиздат, 1978г. 240 с.
Bibliog rafich eskiyspiso k
1. Augustinik, A. I. Ceramica. // L.: Stroyizdat, 1975. S.592.
2. Kara-Sal, B. K. MineralnoesuryoTuvydlyaproizvodstvastroitelnuhmaterialof. // Kyzyl, 2009. S. 170.
3. Pavlov, V. F. Physico-chemicheskieosnofyobjiqaizdeliystroitelnoyceramici. // M.: Stroyizdat, 1978. S.240.
Седен Билзекмаа Романовна - аспирант Тувинского государственного
университета, г. Кызыл, E-mail: seden.bilzek@yandex.ru
Seden Bilzekma - post-graduate student of the Tuvan state university, Kyzyl, E-mail:
seden.bilzek@yandex.ru
