Основной сырьевой базой для производства стеновой керамики в Республике Казахстан служат некондиционные лессовидные суглинки, обладающие неудовлетворительными керамическими свойствами (высокая чувствительность к сушке, большая усадка и т.д.) [1]. Запесоченность и высокое содержание карбонатов лессовидных суглинков в ряде случаев не позволяет использовать их даже для производства обыкновенного глиняного кирпича, отличающегося не только низкими физико-механическими свойствами, но и выцветами растворимых солей, ограничивающими его применения в строительстве объектов различного назначения.
В связи с вышеизложенными фактами следует искать другие пути решения проблемы - изыскания новых источников сырья, переход на композиционные сырьевые смеси на основе природных и техногенных ресурсов, способствующих созданию армированной каркасной структуры и повышению активности взаимодействия компонентов смеси при условии снижения температуры спекания [2-5].
Цель исследования - установление возможности получения высококачественного и керамического кирпича на основе лессовидных суглинков Западно-Казахстанской области путем введения эффективных модифицирующих добавок и использования новых технологических решений.
Для изучения влияния степени измельчения материала на физико-механические свойства сырца, отформованного методом полусухого прессования, и свойства обоженного материала из пробы готовились шихты различного гранулометрического состава. Высушенные до воздушно - сухого состояния пробы пропускались через дробилки до прохождения через сито с отверстиями 0,16; 0,315; 0,63 и 1,0 мм. Полученные порошки были разделены на 5 групп: I < 0,16 мм; 0,16 мм < II < < 0,315 мм; 0,315 мм < III < 0,63 мм; 0,63 мм < IV < 1 мм и V < 1 мм;
Из полученных сырьевых смесей формовались образцы цилиндры диаметром и высотой 50 мм. Формовочную влажность сырьевых смесей принимали до 40% от массы сухого материала. Для равномерного распределения влаги в составе керамической смеси вода добавлялась с помощью пульверизатора и тщательно перемешивалась в течение 10 мин. Полученный пресспорошок формовали на гидравлическом прессе под давлением 20 МПа. За исследуемые свойства керамических масс принимались полная усадка, прочность сырца как критерии сушильных и формовочных свойств, прочность при сжатии и водопоглощение как показатель качества изделий.
Обжиг образцов проводился при температуре 950-1000°С. При уменьшении наибольшей крупности частиц измельченных опок с 1 до 0,16 мм механическая прочность обожженного материала при прочих равных условиях возрастает в 1,7 раз. При этих условиях наименьшую среднюю плотность имеют образцы I группы. Полная усадка всех образцов не превышает 4,2%, группа V имеет самую низкую усадку.
Для изучения влияния модифицирующей добав- ки - опоки на физико - механические свойства суглинка, были отформованы методом полусухого прессования цилиндры диаметром и высотой 50 мм, и обожжены в печи при температуре 950°С.
Модификатор и суглинок дозировались в количестве по 50% сухой массы. Суглинки и опока просеивались через сито № 0,63, поэтому для сравнивания физико-механических свойств суглинков и опоки мы будем использовать данные групп порошка от I до III. Влажность пресс-порошка составляла 12%; давление прессования цилиндров диаметром 50 мм для шихт на основе чаганского, таскалинского и халиловского суглинка - 20 МПа; температура обжига - 950°С.
Таблица 1 Физико-механические свойства термообработанных образцов на основе опоки
|
Группа порошка |
Средняя плотность, г/см3 |
Полная усадка,% |
Водопоглощение,% по массе |
Предел прочности при сжатии, МПа |
|
I |
1,087 |
3,48 |
43,5 |
20,25 |
|
II |
1,109 |
3,38 |
43,7 |
16,5 |
|
III |
1,130 |
3,24 |
44,2 |
16,7 |
|
IV |
1,239 |
4,08 |
44,6 |
12,11 |
|
V |
1,147 |
3,8 |
45,3 |
14,81 |
Результаты (табл. 1 и 2) показывают, что добавка модификатора - опоки уменьшает полную усадку: для композиции чаганский суглинок- опока по сравнению с полной усадкой опоки на 36,7%; для композиции халиловский суглинок - опока на 62,6%, а для композиции таскалинский суглинок - опока, на 13% увеличивается полная усадка.
При этом средняя плотность: для композиции чаганский суглинок - опока увеличивается на 16,3%; для композиции халиловский суглинок - опока увеличивается на 16,9%; а для композиции таскалинский суглинок - опока на 14,4% по сравнению со средней плотностью опоки равной 1,13 гр/см3 [6-7].
По результатам определения водопоглащения: для композиции чаганский суглинок- опока водопоглащение уменьшается на 28%; для композиции халиловский суглинок - опока на 27,2%, а для композиции таскалинский суглинок - опока на 23,5% .
Таблица 2 Влияние модификатора на физико-технические свойства керамического черепка
|
Суглинок |
Вид модификатора |
Полная усадка,% |
Средняя плотность, г/см3 |
Водопоглощение% по массе |
|
Чаганский суглинок |
- |
1,0 |
1,76 |
17,0 |
|
Чаганский суглинок |
Опока |
2,2 |
1,35 |
31,4 |
|
Таскалинский суглинок |
- |
1,1 |
1,55 |
23,5 |
|
Таскалинский суглинок |
Опока |
4,0 |
1,32 |
33,4 |
|
Халиловский суглинок |
- |
1,6 |
1,83 |
16,6 |
|
Халиловский суглинок |
Опока |
1,3 |
1,36 |
31,8 |
Таким образом, установлена возможность улучшения физико-механических свойств стеновой керамики на основе лессовидных суглинков путем модифицирования опокой.
Список литературы
-
Ботвина Л.М. Строительные материалы из лессовидных суглинков. Ташкент.: Укитувчи, 1984. с.40.
-
Монтаев С.А., Сулейменов Ж.Т. Стеновая керамика на основе композиции техногенного и природного сырья Казахстана. - Уральск, 2006 - 190 с.
-
Перспективы формирования сырьевой базы стройиндустрии с использованием техногенного сырья из отвалов Кашпирского рудника Самарской области: монография / Н.Г. Чумаченко, В.В. Тюрников, С.Е. Баннова, Д.В. Кириллов; Самарск. гос. арх.-строит. ун-т Самара, 2006. - 200 с.
-
Камалов С.А., Ли К.А. География размещения месторождений природных ископаемых Уральской области и их народнохозяйственной применение. - Уральск, 1992. - 139 с.
-
Котляр В.Д., Талпа Б.В. Опоки - перспективное сырье для стеновой керамики // Строительные материалы. - 2007. - №2 - С. 31-33.
-
Технология стеновой керамики с использованием опоки : сб. материалов VI межд. науч.-практ. конф. / под общ. ред. С.А. Монтаева. - Волгоград: Волг. а.-с. ун-т, 2011. - 225 с.
- Использование опоки Западно-Казахстанского месторождения для модификации составов керамических масс с целью получения эффективной стеновой керамики: сб. материалов VI межд. конф. / под общ. ред. С.А. Монтаева. - Пенза: Пенз. а.-с. ун-т, 2011. - 139 с