автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Совершенствование технологии керамических изделий на основе лессовых пород (технология и свойства)

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЗЕНЕРНО-СХРОИТЕШШЙ ИНСТИТУТ им.В.В.КУЙШШЕВА

На правах рукописи

ШАРТАЕВ ш садшзшч

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ЛЕССОШХ ЛОРОД (ТЕХНОЛОГИЯ И СВ0ЙСШ1)

05.23.05 - Строительные материала п'нздсляя

Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата технических паук

Москва - 1992

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени инжерерно-строктельном институте ны.В.В.Куйбншева.

Научный руководитель

Официальные оппоненты

кандидат технических наук ■доцент

Еремин Н.Ф.

доктор технических наук ^профессор Соков В.Н.

кандидат технических наук

Саркпсов Р.Б.

Ведущая организация

- Всероссийский научно-исследовательский институт строительных материалов и конструкций ии.П.П.Дудаикова

Защита состоится " Л " ^»¿^аи^ I9S3 г. в " " часов в ауд.й на заседании специализированного Совета К 053.11.02 в ШСИ ш.В.В.Куйбышева по адресу: II3II4, г.Москва, Шлюзовая набережная, д.8.

С диссертацией модно ознакомиться в библиотеке института. Прост! Вас принять участие в обсуздешш и папраЕить Баа отзыв по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, д.2б, МИШ им.В.В.Куйбышева, Ученый Совет.

Автореферат разослан " " -¿».zacfeifi . 1992 г. В //<??-/¿2 '/£

Ученый секретарь специализированного Совета

Ефимов Б.А.

. ^--.-и-т Ц^и.ъз-

БИоЯ^ - л 0Н]1ЙЯ ^^«^«ститц рабош

Актуальность. В настоящее вреня вопросы улучшения качества кераютеских изделий из малопластнчных глинистых пород для некоторых регионов Российской Федерация, Средней Азил и Казахстана явля-- отся наиболее актуальными. Основная причина этого - низкое качество сырья. В основном это лсссопие породы, известные как малопригодные среди сырьевых материалов для промышленности керамических строительных материалов.

Исторически слсйввииыся способом производства глиняного кирпича « Казахстане является пластический способ производства, основанный на пластичных глинах, запаси которых в настоящему времени истощилась. Механический перенос пластического способа формования па малопласянчнце глинистые породы - лесса и лессовидные суглинки,неизбежно правел в значительному ухудвэнвю качества продукции. Получаете пздадия обладай? нйзйяня ярочяоетьэ и морозостойкостью, характеризуются болш:.'н количеством брава,' особенно после формования" в обжога ¡материалов.

Вместе с тем, рад отечественных и зерубезных научных'разработок свидетельствуют о том, что малопластпчяов глинистое сырье, п тса числе и лессошо породы, ара определенных условиях могут бить яспольвоьанн для производства керамических «атериалоа.

Пришшгшальная возиожноегь использования этого сырья базируется па двух направлениях:

- применение эффективных химических добавок, способных перевести калопластичные глины в разряд пластичных материалов п в дальнаСаен использовать традиционный метод пластического формования;

- разработка основных технологических" параметров, позволяюадах йспольаовать лессовые порода для получения керамических материалов методой полусухого, прессования.

Оба направления, с нашей точки зрения, перспективны как для Казахстана, так и других республик, имеющих такое глинистое сырье, по следующим^ соображениям:

- во-первых, большинство шдеащахся кирпичных заводов используют пластический способ производства (имеется работоспособное оборудование достаточной производительности, квалифицированные кадры, отработанные технологические приемы и т.д.) а переделка этих заводов на полусухой способ потребует больших материальных затрат

н' временипоэтоыу возжшность использования лессовых пород для получения качественного керамического кирпича по пластическое способу - актуальная задача;

- во-вторых, полусухой способ производства более прогрессивен, позволяет расширить сырьевую базу и получать качественные изделия пз низкосортного сырья. Учитывая атп обстоятельства, возможность получения керамики из местного сырья - лессовых пород - перепек -тивяоо направление развитая керамической промышленности данного региона.

Кроме того, в республике ощущается острый дефицит кровельных материалов. Мягкая кровля в условиях наркого климата мало пригодна для этих целей. Кровельное гелезо практически отсутствует, организованное в небольших количествах производство цеаентно-песчаной черепицы не решает вопроса, так как она имеет большой вес а, следовательно, увеличивается расход пиломатериалов, которые такжа остродефицитны.

Целью настоящей диссертационной работы является:

- разработка технологии получения качественного керамического кирпича из лессовых пород;

- разработка технологии получения облегченной ТгералачесноЙ черепицы из этих пород. ,

Для достижения поставленной цели пообходиао реиить ¡ад част-лих практических задач, которые в основном сводятся к следующему:

- исследовать влияние коогуляционного струнтурообразоватш лессовых масс вря действия различных хдастифидирующих добаэод;

- исследовать слияние штастг-ша-вязккх свойств дассових иасс на процессы формования и заввстиость геомотрки формующих вдеыеи-тов пресса от этих свойств;

- разработать основы, технологии керамического кирпича из лессовых пород методом полусухого прессования;

- исследовать изменение эксплуатационных свойств керамического кирпича и" лессовых пород при низких температурах о блага (750...850°С) при введении углесодержавдй добатзки;

- исследовать процесс изменения норовой структура при введении углесодержащей добавки при низкотемпературном обжиге лессовой керамики;

- разработать лабораторное оборудование для получения керамической черепицы методом полусухого прессования;

- исследовать влияние параметров прессования и толщины чере-

ввил на фпзнко-механвчесгие свойства изделий из лессовых пород;

- произвести проверку результатов исследований в опытпо-про-шазешшх условиях п определить технико-эконокическув эффектов -ность производства и применения разработанных керамических изданий на основе лессовых пород.

Научная новизна работа:

- исследована зависимость коагуляционного структурообрасовапня лессовых касс при действии различных видов пластифицирующих добавок, шпшшо изненепия геометрических разкеров $орму»!цих элементов пресса на получение качественного глиняного бруса при пластическом способа формования изделий;

- исследованы технологические свойства пресспорошков из малопластичного глинистого сырья;

- использоват п качестве структурообразующей добавки отходы угледобычи (при низкотемпературно« обжиге лессопоЯ первинки);

- установлены завасаиостн иезду параметрами прессования, тол-. сцшоЗ и водопроницаемость» керамической черепицы, изготовленпой методом полусухого прессовагшя.

Практическое зпачттпе работ»:

~ доказана возможность получения качественного керамического кнрппча штстяческого $ориопеняя путем направленного регулгфоояяпя пластично-вязких свойств лессовой кассы и изменения длины переходной головка, что дает возможность модернизировать кирпичные завода пра переходе па иалошгастичное оирье;

~ разработаны технологические резями производства керамического аарпзча методом полусухого прессования на базе лессовых пород;

- разработана знергосберегаодяя технология шгэйотшературпо-го обаяга керамических материалов с использованием отходов промышленности, что позволяет экономить топливно-энергетические ресурсы;

- разработана технология получения облегченной керамической черепицы аз лессовых пород;

- разработана экспериментальная стендовая установка получения керпмячясггой черепицы метолом полусухого прессования;

- разработано устройство для определения водопронидаеыостп черяпшда, что позволит значительно облегчить работу я экономить врссм работников научных я производственных предприятий.

На защиту выносятся:

- технология керамического кирпича пластического формования из лессовых пород о улучшенными физико-механическими показателями;

- технология керамического кирпича полусухого прессования па лессового сырья;

- технология керамического кирпича низкотемпературного обжига с углесодеряащей добавкой;

- технология керамической черепица полусухого прессования из лессовых пород.

Реализация работы. Для проверки лабораторных исследований па производственно-экспериментальпой линий Опыйюго завода ВШШстрои была выпущена и попытана опытная партия керамического кирпича па основе лессовых пород Казахстана и керамической черепицы па этих se пород методом полусухого прессования..

Основные результаты исследований включены в отчеты о научно-исследовательской работе "Исследование Семипалатинского сырья Еалпакского месторояденяя и разработка технологического регламента производства кирпича методом полусухого прессования", ВШШстрои пи.И•П.Будникош, Красково, I9S0;"Разработка технологии изготовления керамической черепицы методой полусухого прессования", я.1 и : п.2, ЕШИстром им.П.П.Булгакова, Красково, IS9I, 1992.

На основе результатов исследований в Казахстане в г.Семипалатинска на кирпичном заводе начата реконструкция доха для проиаиод-ства керамического кирпича методом полусухого прессования.

Объем диссертации. Диссертация объемом 191 страниц шелногше-ного текста состоит пз введения, четырех глав, общих выводов,списка литературы и приложений. Работа содержит'126 страниц иасшно-гшепого текста, 23 рисунка, 3? таблиц, ciracoc литературы, вклв-чающий 108 наименований па 10 страницах и три приложения на 18 1 страницах. -

Апробация работы. Основные полояепня работы докладшзались на научно-техническом совещании в Домодедово (Moa?.обл.) (1992 г.); на научно-технической конференция "Рынок и проблемы развития Казахстана" в"г.Москве (1992 г.),

Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 печатные работы, список мото'рых представлен я конце реферата.

Диссертация выполнена на кафодро "Процессы и установка в технологии керамических изделий" ЩСй Ем.В.В.Куйбвиева и в лаборатории исследования керамического сырья отдела керамических стеновых материалов ВНИИстрома им.П.П.^УДкикова.

- ? -

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

По технологии нералшчесних материалов накоплен достаточций научный и производственный опит по использовании глин пиеской я сродней пластичности длл провзводства стеновой яершики. Знячи -тедьно ыеньша исследований проведано по «алопластичтш глнппстым материалам - лессовым породам.

Изучении лессових пород Средней Азии а Казахстана и получений йз вех керамических. строительных материалов посвящены работы Q.T¿ Гадззепа» А.Л.Балакирева, С.Я.Сулейиенова,"И.А.ГрошвЕа, Д.М.Богви-ной н др. ^

) Лессовые породи территорий Казахстана занимают по^ти вса рав-пшшув поверхность цеаду горной зоной я песчаннши пространствами Кизшшумов я Каракуыов. Лессовое сир г, о территории Средней Азии и Казахстана яме от рад общих признаков: з?о повышенное количество свободного в связанного тонкодисперсного кварца, засоленность суг-лииноа н самоа ванаоз - это поршеяная «арбопатпоегь. Вне с? о с тем, лессовые породы Казахстана имеют отличительныо признаки - наличие карбонатных включения в тонкодасперсном состояния, а такро пешаакйое содержанке щелочных окислов к небольшое содержание во-дераоуворпшх солей.

В натестве основного сырья длл проведения экспериментальных . райог вобран лесс '¡нипентспаго ыесторощцеят я для сравнительных исследовалий - семипалатинский суглинок 2ллпакского месторождения. Чзмаснтский леса характеризуется налой пластичностью, наибольшим количеством тонкодисперсцого карбоната (14,?) и почти полный отсут-^топс.д связанности. Семипалатинский лессовидный суглинок - умерок-иопластичиая хорошо формуемая порода, типичное сырье доя кирпичных заводов Центрального п Северного Казахстана.

Для этих двух месторождений била проведенн поллые исследования по ГОСТ 9163-75 "Сирье глинистое для керамической проышшеа-иоста".

Из проведенных исследований следует, что пород« отлпчовтея по дисперсности, пластичности, чувствительности к суше п т.д. Большее колебания просматриваются в хаияческои составе сырья - по оо-дерзашю глинозема, карбояатоэ, енвса яеяоза к у.п., погорав влияют на технологические свойства лесосшх пород.

Анализ сырья позволяет сделать ряд поводов:

- химический и минералогический состав расогатрлраеинх лессовых пород обеспечивает возможность получения качественных яераыи-

ческих изделий при отработке ряда технологических мероприятий, связанных црезде всего с устранением вредного действия карбонатных конкреций;

- технологические свойства лессовых пород, а такае химяко-милерадогический состав различных месторождений зиачительно отличатся друг от друга, поэтому'технологические параметры производства керамики долыш быть отработаны а весьма широких пределах;

- возможность применения различных способов формования (пластического или полусухого) определяется как исходной пластичность» породы,, так и возможностью ее'корректировки имевшимися в регионе ; добавками. ...

В регионе проводились значительные исследования по улучшении технологических свойств лессовых пород, получения на их основа керамических изделий способом пластического формования. В разное время эти раббты проведены С.Г.СулеЁыеновым, А.А.Балакиревым, С.2. Сайбулатовым, Л.Ы.Ботвиной, Р.Н.Одинцовым и др., воторыо, в осаов-ном, были направлены на расширение сырьевой баон, псследоваяио процессов супин и обвита, улучвеиио- качества и увеличение ассортимента керамических изделий.

Однако вопросы влияния корректирующих добавоа'иа процесса формования, изменения пластитшо-вязяих свойств лессовых масс с добавками и их влияняо на формувпдае элементы пресса (переходные , головку и мувдитук) остаются открытыми.

Также недостаточны исследования по получения керамических изделий из малопластичных лессовых иород методом полусухого прессова ння. Таким образом, исследования способа подготовка сырья, нзуче -пие технологических параметров прессования изделий представляет научный и практический интерес.

В связи с этик, основные исследования были сосредоточены наг

- выяснении влияния местных добавок, преимущественно отходов, производства, на форщуемость керамических масс на основе лессовых пород; .<.', _

- установление параметров п режимов работы формующего оборудования для получения качественного сырца;

- влияние реаимов обаига на свойства изделий;

- исследование физико-механических свойств полученного материала и изделий.

Методика исследований основывалась на принципах системного . анализа. Разработаны структурные блок-схемы системы "кирпич",, и

"керамическая черепица". Выходами обеих систем являются норматив-нив требования к материалу и изделию, а также ряд неноршруешх параметров, позволяющих провести анализ н объяснение зависимостей мезяу составом сурья, технологией его переработки и свойствами ма-ч териала п изделия» Входаиз являатся количественные и качественные составы форнуешх сыесеЗ и технологические параметры процессов производства.' 1 • .

Из всего ьаречия выходов п качестве управлений приняты: тип исходной'порода (я, соответственно, азшсостав ее), вид добавки и ее количество, тип я нояструкцпя формувщей установки, реяятам обжига изделий.

За критерий оптимизации для кирпича принят предел прочности два схатдц (Н^), для чсрептщг - предел прочности па изгиб (1?пзг). Остальные норкатишшо параметры црлияти за ограничения.

Рассмотрим епт.'мя ясследозанпя, проведенные по разработке производства кирпича.

Ее« у я в отмечалось, т! качестве исходной порода принят чпикент-сяг.й лесс, который, сут по хнкпчеспоцу составу, является наименее пригодным сырьем дня производства кирпича. Это сырье имеет наисгень-изе содс-раапвв глвнозош (а, следовательно, .и глинообразувпщх гапе-ролов), енсокоо содержание карбонатов, ыалопластнчвп (число плас-яаччоста 3,4), грубодаспсрссп. па спекается.

Д?я исследования влияния шгастЕ^яцврупвщ:: добавок на пластич-но-вязкяе свойства лессовой породы было предварительно установлено оптимальное количество добавок - отходов производства.. Использовано: гидролизный лпгкан - 15$, кубоэдя жидкость карбоксиметилцеллв-лози (КЗ!) - 2%, последрозззвая браета (ЦЕ®) - 2% п бентонитовая глпиа - 2С£. '

Результаты проведенных исследований показываат возможность направленного регулирования пдастично-вязках свойств лессовых 1!асс.

Но цаяе онтикяльные количества добявок не даст возможности перевести пластичность сырья в категории уыереннопластичннх глин. Добавка 20% бентонита, дающая .вопмоишеть получить пластичную иассу, . не решает вопроса из-за удорояания сырья, а также из-за дополни -тельных расходов топлива на сушку сырца и возмоеяость резкого увеличения брака из-за высокой чувствительности сырья к сушке.

? Таким образом, первый путь - модификация сырья добаркама, оказывается в данном случае неприемлемым.

Известно (исследования В.С.Фадеевой, С.Н.Ничипоренко и др.), что форму смоет*, масс пластическим способом определяется не только плаЬтично-вязкиия свойствами сырья, но и конструкцией шпековых кашин, в частности, давлением, создаваемым на выходе опека, длинной формующей части (первходаой головки п мундштука пресса).

Расчет необходимого давления па выходе из пресса, приведенный в диссертации, показал необходимость увеличения давления прп использовании сырья малой пластичности. Известно, что давление зависит от скорости вращения и шага шнека, размеров переходной головки и мундштука. Если замена шага трудно осуществима на производстве (по существу, это новая конструкция формующего агрегата), то изменить переходную головку п мупдштук па действующих предприятиях не составляет труда.

С целью исследования влияния пластично-вязких свойств ыасси ! из лессовых пород на их формуемость было изготовлено три вида переходных головок п трп вида мундштука к лабораторному ленточному прессу. При этом соотношение ыезду диаметром ппеке и шкодшаш размерами глиняного бруса па лабораторной установке и на действующих в настоящее время цромншлошшх прессах было принято одинаковым. Лабораторные переходные головки п ыувдштуки различались «езду собой только по длино. '

Установлено, что качественный брус из лессовой массы иояво получить за счет изменения дошны переходной головки. Так, для массы чшдкентский лесс 85/5 и гидролизный лигшш 15% необходимо увеличение длины переходной голозкп па 10-20/*, для тс си чпкшгг-счяЙ лесе 98% и К2П 2% - на 25-20;?, дая иассы чцшгеигсквЛ лесс и ПДБ 2$ - па 30-402.

Физико-механические характеристики изделий, полученных прп ' оптимальных геометрических размерах переходной головки, предотав-лени в табл.1.

Таким 'образом, установлена возможность формования лессовых . пород и ношения качественного сырца в ленточной прессэ путем изменения пластично-вязких свойств лессовых масс и изменением в соответствии с ни&д геометрии переходной головки и мундшука.

Улучшить качество керамических изделий из глалопластичных глинистых пород возможно также путем использования способа полусухого прессования.

При, производстве кераьшческого кирпича методом полусухого прессования определяющее значение для конечных свойств изделий

виевт процессы, пропсходяпше при прессованна сырца. Несмотря на большое количество робот П.П.Еуднлкова, А.Сверенного, Р.Я.Пошиь-ского, З.В.Кондраяюва я др., по технология керамического киргота полусухого прессования, в вопросах о выборе оптимальных параметров прессования а формовочной влазноста пресспороша ощв много неясностей и противореча!!. Практически по исследован вопроо получения методой полусухого прессования качественных изделий пз лессопнх пород.

Учитывая повышенную пылеватооть леооовых пород,и, как слодст-вяа, склонность а появлении перепрессовочних трещин, в процесса лабораторных исследований были изучены разлпчныо способы подготовка пресспорошков.

Таблица I

(Эизако-мехшичвскис свойства кярпача о добавкаш па оспове чпикентскосо лесса

Составу Теше- Ойп-да Средняя Бодо- Предал /.асо, % ратура усад- плот- погло- проч-обашп, ко, пость, пение, ности ос % кг/мэ % по при

г/лссэ

Предел прочности при

сжатии, лзгибэ,

.Шрозо-'стойкость, . цикла

Ша Ша

Чпшентсгай 950 3,1 IS32 24,1 14,6 - ' 6,9 15

яосс - 100 1000 3,9 1560 22,4 IG,0 8,2 25

1050 4,2 ISS2 20,7 19,1 9,6, 35

Чяикептскпй 050 о 7 «j, i 1481 26,7 9,3 " 4,2 15

лесс - 85 ялдродязянй лигляп- 15 1000 1050 4,0 4,7 1522 1501 25,4 24,8 11,2 12,4 5,3 3,0 35 35

%!дзентскпй 950 3,7 I6G3 18,6 21,5 10,9 15

лесс - 30 КЕЫ 2 ICG0 4,2 X7I2 18,1 23,4 11,4 25

1050 4,4 1741 17,4 24,9 12,7

Чимкентский 250 8,1 1721 20,1 27,2.' 7,3 15

лесс - СО бентонит - 20 1000 IC50 8,5 3,7 1789 1891 19,1 18,7 30,5 31,8 9,5 v 11,9 25 35

Чашсптсаай 250 3,2 1661 21,8' 19,8 ' 8,1 15

лесс - 97 ПДБ - 3 1000 3,9 I69S 20,2 '20,1 9,0. ' 25

ХС50 4,2 1712 19,7 22,3 11,3 25

Семипалатинская суглино^ 950 1000 1050 "5,7 5,9 "8.1 1733 I76X 1802 10,6 15,1 . 14,7 24.2 30,6 35.3 17,8 16,8 18,3 15 35 60

Исследования показали, что с повышением формовочной влажности пресспороЕков происходи? увеличение порзпада пофракцаояной влое -посте, ухудшение сыпучести порошков и уменьшение их насыпной плотности. Для налояластичного лессового сирых наибольелы перепад ой пофракцяоняой влшяоетя и наибольшей насыпной алотностьв обладаю породы, грансостав которых характеризуется значительный содержанием фракции ионов 0,005.

Последнее цокао, по-вцдишцу, объяснить тем, чте силы капиллярного взаимодействия достигав? шакеншльного значения при оцре-дсвеяиой степени заполнения пор водой. Увеличение содерзаяня вода выше втого вначеная ведет к подавлению сил капиллярного взапыадзй-сгваа и, еоп сладсгвпо, ослаблении прочности аонтаагов.

Для исследовашшх керамических образцов зстоноелоео, что ос-лаблегше' прочности контактов цроисходат при влажности боло о 10$. Хстановлёао-такие, что яря увеличении даяяешгя прессовался шз -• растает црочность свежесфориоаанных, высушенных и обогаоняых об -раоцов (табл.2),.что объясняется уплатный и при прессования, ео-гороо сояровоздаотся выявванаеа платя из глубинных саоев яа поя -тактнув поверхность иазду частицшдв 15 Еозраотшшеа сцеасояия ыег-ду частицами, что и приводит « воарасхаяш. прочности.

Таблица 2

: ^зико-иеханЕческие показателя обоггешшх образцов на осяоае чшкентсяого лесса

Влаг- Давление Теше- Средняя Бодо- Предел

ность црессяо- пошка, |(отя.) прессования, ' МДа ратура обяига, ос плотность, кг/ы3 поглощение, /» -прочности при схатеа, ЛПа Качество образцов

'I 2 3 4 Б 6 7

6,0 15 20 25 1000 :;бхз 1635 1642 26,1 25,8 24,1 9,5 10,8 12,3 Структура слабозернистая, без дефектов

8,0 15 20 25 1000 1631 1607 }706 • 24,6 22,9 22,8 12,1 г 15,5 18,9 Без дефектов

9,0 15 20 25 1000 }655 1692 ;753 .22,5 20,9 20,3 14,3 19,§ 20,1 Без дефектов 1 . -

Продолжение таблх2_

* 2 3 4 5 6 7

10,0 15 1000 4694 21,7 19,8 Без дефектов

20 Д721' 20,1 21,9

25 11775 19,2 ' 23,1

12,0 15 . 1000 ¿725 21,3 20,9 Без дефектов

20 3.733 20,6' 20,4

25 1816 19,4 17,8 Структурные

трещины

Исходя из прочности, плотности и внешнего вида образцов формовочную' влажность я давление прессования для лессовых пород необходимо выбирать в диапазоне соответственно 8..Л0# и 20...25 МПа.

Результаты сравнительных исследований образцов, изготовленных различными способами формования, показывают, что образцы, отформованные способом полусухого прессования, практически, ло всем температурном интервале обвита (650..Л050°С) по прочностным показателям выше, чем образцы пластического формования, Кромо тбго, керамические изделия полусухого црессовашш по показателям водостойкости <Кр) и морозостойкости также характеризуются болызаш зпаче-

ДЛЯМИ.

Большое внимание привлекает значительное увеличение прочности. в температурном интервале 750...850°С для образцов из чимкентского лесса, который, пал отмечалось, содержат большое количество карбонатов. Однако показатели морозостойкости изделий," обожкеяных при ' этой температуре, не соответствуют нормативному значения (II циклов) . Л увеличением температуры более 650°С морозостойкость резко, падает и .лишь при температура 1000°С морозостойкость составляет, ■' 35 п более циклов. ..

Анализ кривых кинетика декарбонизации лессовой породы позго-лал установить температуру начала разлояеяия СаСО0 - 650°С, и температуру, при которой этот процесс происходит наиболее нигон-севяо - 850°С,

Методом рН-метрического титрования в растворе трялона в образцах определили содерг-анио белиза (ЗСаО.ЗИ^). Для лесса обра-' зовашю этого соединения, обладающего хорошими прочностными свойствами, происходит при температуре ваше 650°С, а иаксималышй выход белита соответствует температуре 800°С; Этой температуре закономерно соответствует и наабольпев значение коэффициента размят-; ченвя.

- к -

Однако, несмотря на высокие прочностные показатели, изделия вс соответствуют ГОСТ 530-80 "Кирпич и каши керамические" в свя-ви о лазкой морозостойкость». Как известно, морозостойкость цате-ркалов овяззна с поровоВ структурой изделия. Исследование норовой структуры штьрцала из лесоовых пород показывает, что прн йизко-«шаературпоц о6евго (750...850°С) протекают два конкурирувзда, о точки зрения их влияния на структуру материала процесса - спекания, црпводящего к уплотяешш чорепяа, "л процесса удаления газообразного продукта, приводящего а порнвация черепка (СаСО^ СаОь +СО2). На наш взгляд, низкие показатели морозостойкости связаны с недостаточный количеством "резервных пор". Поз?о$зу для увеличения эксплуатационных свойств лессовой керамика при низкотемпературной обвиго нами предложена добавка отхода угледобычи.

Изучение характеристик коровой структуры образцов вз лссса показало, что увеличение температуры обжига от 650 до Ю00°С способствует образовании более однородного пористого и топяопористо-Ео материала. Добавка отхода угледобычи интенсифицирует происходящие при обжиге процессы, увеличивав количество круших "резервных пор, что подтверздается увеличением морозостойкортп в кераия-чеоаоы кирпича полусухого прессования с II до 23 циклоп.

По результатам лабораторных исследований на Опытной ¡заводе ЕШО стеновых л вягущих ыатериалов внпуцеки опитно-промышлегише партии керамического кирпича улучшенного качества вз чпшгссптсеого лесса я семипалатинского суглинка методом полусухого нрессоваипя. Полученные изделия отвечали требованиям ГОСТ 530-80 для марок 76...160, морозостойкость - 25.,»35 циклов.

Другим видом изделий грубой керамики, возможность производства которого Есследовалась в работе, япляечеа керамическая черепица.

Производство керамической черепицы в отечественной практике освоено только пластически« способом и характеризуется иногсдельностью, трудоемкостью я больший колич&стпон брака, который, сак правило, образуется уяе на стадии формования я супки.

Сырьем для производства глиняной черепицы слуяот высококачественные глинистые породи, отвечающие определенным требозапшш: число пластичности 15...20, нивквя воздушная в оггевпя усадка,хоровая связность, низшая чувствительность к суше п обкату п др.

Такие месторождения глин инеит огр8ничеЛ;ое ррспростраяение я находятся, в основном, в регионах Прибалтики, Западной Украины, Северного Кавказа и Молдовы.

Предполагается, что использование способа полусухого прессования черепицы по сравнению с пластическим дает следующие преимущества:

- возможность использования лессового и другого низкокачественного сырья дая получепия черепицы;

- повышение качества черепицы, в том числе повышение точности геометрических размеров п снижение усадки изделий, снияение выхода брака;

- сокращение срока сушки;

- возаозность механизации и автоматизации производства.

В качестве сырья для проведения исследований по получению керамической черепицы методом полусухого прессования были выбраны • та зе, что и для кирпича, лессовые породы.

Большой объел экспериментальных работ предопределял разработку устройства для определения водопроницаемости черепицы. Данное устройство работает в полуавтоматическом режиме: установка образца и запись показаний выполняятся вручную, отсчет времена и фиксирование времени появления кашш происходит автоматически.

Разработанное устройство дая определения водопроницаемости черепицы позволяет значительно снизить трудозатраты доя цроведения экспериментальных работ и повысить точность измерений.

Лабораторное "технологические исследования проводились' с целью : предварительной оценки оптишзлышх технологических параметров изготовления керамической черепицы методом полусухого прессования и анализа физико-механических показателей. ' -

Подготовка пресспороака из лессовых пород осуществлялась так-zo, кал и*з технологии керамического кирпича полусухого прессования.

'Установлено, что изменение зернового состава цресспоровка а пределах 0,5...3 им незначительно влияет па свойства обоетешшх изделий, поэтому ?,тазет быть рекомендовал максимальный предел крупности пресспороша 3 мм, *.

Проведена такяе исследования влияния влажности цресспорогпяа па физико-мехатзчеекпе свойства череяицц. Анализ результатов исследований позволяет сделать вывод о том, что для кавдого вида сырья оптимальная влажность ивдивздуальпа я -долит подбираться в ходе эксперимента. Для чиикентского лесса она-составляет ,9...10$, для. семипалатинского суглинка Указанным интервалом влажности

соответствуют яаямепьаая водопроницаемость а достаточно высокий предел прочности па изгиб обожженных образцов.

Установлено, что формовочная влажность пресспорошка долкна бить на З...Ю$ няне критической влакностп данного глинистого сырья. Такое снижение формовочной влажности позволяет устранить налипание глинистой пассы на рабочие органы измельчающего агрегата, положительно-влияет на сыпучесть пресспорошка, что весьма важно при его транспортировании в технологической процессе. При ука-Еанаой платности создавтся такке более благоприятные условия для выхода воздуха из идеен в.процессе прессоваппя.

При ЕсследоЕанш влияния давления прессования на свойства черепицы установлено, что с увеличением давления от 20 до 40 Ша происходит увеличение общей усадки п закономерное снижение водопо-глощешш, а также повышенве предела прочности при Езгсбе ка 40... 75$.

Наиболее существенное влияете увеличение давления прессования оказывает на водопроницаемость черешщц, которое иыеег место при величинах более 30 Ша. .

Поскольку основные физико-технические показатели образцов, отформованных при давлениях выев 30 Ша, превышавт порштивные требования, появилась реальная возможность снижения веса черепицы га счет уменьшения ее толяшны.

ИсследованЕЯ показали, что с увеличением толвднн от 8 до 12 мм предел прочности при изгнбе несколько снижается (для чвдаентс-дого лесса) влв остается ка том уровне (семипалатинский суглинок). Показатель водопроницаемости с увеличением толщины образцов черепицы возрастает для обоих месторождений в 2...2,5 раза. Бодо-поглощенно практически остается постоянной величиной.

Предваритепышв положительные лабораторные исследования ддя производства иералшческой черепицы методой полусухого прессования предопределнлг требования к созданию экспериментальной стендовой установки для получения полноразиерноЁ (365x155 ш) черепицы еб низкосортных глин. С атоИ цельи была разработана и изготовлена прессующая оснастка к прессу ИПС-1000, •

Вид черепицы (размеры, конфигурация в т.д.) был выбран'в соответствии с ОСТ 21-32-84 - ленточная плоская черепица.

Па этой установке выпущена опытная партия керашчоскор черепицы полусухого прессования из лессовых пород. Физико-технические характеристики полученных изделий представлены в тнбл.З.

Керамическая черепица отличается высокий качеством, точность» размеров, ее технология обеспечивает- возможность механизации и автоматизации производства, сокращения срока сушки, что и определяет

перспективность получения керамической черепицы методом полусухого прессования.

Таблица 3

. Фнзико-техничйсяга свойства керамической черепицы толщиной 10 юз

Основные свойства керамической черепицы

Требования Чимкентский Семипалатинский ОСТ 21-32-34 лесс суглинок

Разрушающая нагрузка на изгиб, Н

Водопроницаемость, ч

Морозостойкость, циклы

L'acca I м2 покрытия из черепицы в насыщенном водоЗ состояния, кг

Цвет

не менее 800 пе менее 3 не менее 25

1200...1500 более 3 более 25

800...1000 более 3 более 25

пе более 60 43...45 44...46

одаотонпый однотонный одпотопнцй

зелто- красно-

розовый ораняевнй

ОЩЕ ШЗОДЫ

1. Теоретически обоснована и практически подтверждена возможность получения качественного кирпича методом пластического формования из калопластичцых глинистых пород путем регулирования вязко-пластачных свойств масс и соответствующим изменением геометрии формующего агрегата. Получен кирпич марок "75" a "ICO", отвечающий требовапгяы ГОСТ 530-80.

2. Лабораторные исследования и их проверка и опытно-промышленных условиях ЕНПО стоповых и вяаущих материалов показала, что методом полусухого прессосштя по разработанным режимам и па рекомендуемых составах модно получить качественный керамический кирпич из лессовых пород.

3. Теоретически обоснована и практически подтверждена возможность получения качественного кирпича методом полусухого црессовашш из лессогых пород с добавкой отходов угледобычи при низкотемпературно,ч обзщге. Рептгенострукт'уршШ анализ показал,'что свойства таких изделий определяются образованием минералов белита, телепата и гделелпта и завися? от их количества.

Полученный кярют имеет марку я75" я "100", морозостойкость 25 п 35 циклов, и по качеству соответствует в с см требования!.! ГОСТ 530-80.

4. Впервые з отечественной практике разработаны технологичес-

«не режимы и доказана возможность получения черепицы из шлоплас-хичного глинистого сырья Методом полусухого прессования. Получена облегченная черепаца, по качеству отвечавшая все требованиям ОСТ 21-32-64.

5. Разработана полуавтоматическая установка для определения водопроницаемоетя черепицы.

6. Разработана стендовая зкспервыенгадьная установка для получения керамической черепицы иетодоа полусухого прессования.

7. Проведена соответствующие технгво-зяоводшческие расчеты, которые показывай? целесообразность строительства КЕрштчнего завода по производству керамических изделий из шлоплаотечного сырья. Значительный экономический аффект (50...60 кг условного топлива на 1000 иг.кирпича) может быть получен пра ЯЕЗлогеилерагурарм обххге изделий вз шахты с добавкой отходов угледобычи.

Основное содержание диссертации оцубдавоваяо s следукзих работах. *

1. Еремин Н.Ф., Езероввй В.А., Шартаез A.C. Совершенствование процессов формования лессовых пород Казахстана для провзводогва керамического :;вртшча//Деп.во ВШИНТПИ, mm.2, Н. - 1992.

2. Езерский Б.А., Ерешп В.Ф., Шартаев A.C. Повышение вксплу-атацнойных свойств «еракяческого кирпича вз лессовых пород Каэах-стана//Деп.во ВНЙШШШ, ввп,2, М.IS92.

3. Еремин Н.Ф., Шартаев A.C., ЕзерадвЁ В.А., Бокшга М.С. Керамический кирпич из шлопдасгнчного глянистого сырья. Труда внф. совещашш/Щектввшде медворазиерице штучиле стеиовне иатеркави для малоэтажного строительства/:ТезЕси научного семинара. - У., 1992. - С.17-18.

4. Шартаев A.C., Бреша H.Ö., Езерокий В.А. Керамическая черепица полусухого прессования из лессовых пород Казахстана// Рынок в проблемы разввтия науки и техники Казахстана: Тезисы научно-технической конференции. - П., 1992..- С.42-43.

Подписано в печать 3.12.92Формат 60x84i/I6Печать oje. И-280 Объем I уч.-изд.л. T.I00 Зоказ-^f Бесплатно

Типография ШСИ им.В.В.Куйбышева