автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Разработка научных и технологических основ управления структурой и свойствами энерго- и ресурсосберегающей строительной керамики



Н^прарах рукописи

ГАБИДУЛЛИН МАХМУД ГАРИФОВИЧ

НАУЧНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ СТРУКТУРОЙ И СВОЙСТВАМИ ЭНЕРГО - И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ

05 23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

0030711а1

Казань 2007

003071191

Работа выполнена в Казанском государственном архитектурно-строительном университете

Научный консультант член-корр РААСН,

доктор технических наук, профессор Рахимов Равиль Зуфарович

Официальные оппоненты

академик РААСН, доктор технических наук, профессор Комохов Павел Григорьевич

доктор технических наук, профессор Чумаченко Наталья Генриховна

доктор технических наук, профессор Хозин Вадим Григорьевич

Ведущая организация

ФГУП ЦНИИГеолнеруд, г Казань

Защита состоится «_30__» мая 2007 г в 13 часов в ауд В-209 на заседании диссертационного совета ДМ 212 077 01 при Казанском государственном архитектурно-строительном университете по адресу 420043 г Казань, ул Зеленая, д 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан «_ 16 _» _апреля_ 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, д т н

AM Сулейманов

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Повышение теплозащитных свойств ограждающих конструкций зданий - одна из актуальнейших задач в современном строительном материаловедении, решаемая за счет разработки и освоения новых теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных, в том числе керамических, материалов В последнее время сложилась особо острая потребность в новых энерго- и ресурсосберегающих керамических строительных материалах, обеспечивающих в процессе их производства значительное снижение расхода сырья и энергозатрат на сушку и обжиг, а также экономию энергоресурсов в процессе эксплуатации зданий и сооружений, возводимых с использованием этих материалов, обладающих повышенными теплозащитными свойствами

Несмотря на то, что за рубежом освоен выпуск изделий с пустотностью до 62-68%, а доля выпуска пустотело-пористого кирпича и камней с плотностью 700-800 кг/м3 при теплопроводности менее 0,2 Вт/(м °С) составляет до 50-80% от общего объема выпускаемого кирпича, в РФ их внедрение идет очень медленно и их доля составляет около 10-15% от общего объема выпускаемого кирпича Проблема развития производства этих материалов связана с необходимостью привязки современных технологий к местному сырью, отсутствием однозначных требований к выбору сырья, научных и технологических основ их производства Кроме того, нормируемая в РФ максимальная пусютность 42-55% теоретически позволяет значитечьно снизить среднюю плотность материала и теплопроводность, но в большинстве случаев не настолько, чтобы приблизиться к показателям теплопроводности, равным 0,14-0,18 Вт/(м°С), достигаемым в стеновой керамике в других технически развитых странах

Литературный обзор по новым видам пористой стронтечыюй керамики в стране и за рубслсом позволяет сделать вывод, что их разработка и внедрение возможны по следующим направлениям На кирпичном глинистом сырье - это конструкционная (плотностью 900-1200 кг/м3) и конструкционно-теплоизоляционная (500-900 кг/м3) высокопустотная пустотело-пористая керамика, теплоизоляционная (100-500 кг/м3) газо- и пеноксрамика с испочьзованием эффективных современных пено- и газообразователей На керамзитовом сырье - это легкие и ультралегкие ячеистые керамические материалы, получаемые по технологии значительного вспучивания при термоударе пиропластического распчава

В то же время, даже минимальная средняя плотность 700-750 кг/м3 и теплопроводность 0,15-0,18 Вт/(м °С), достижимая в пустотело-пористых керамических материалах, для многих регионов РФ может оказаться недостаточной для обеспечения более жестких норм термического сопротивчения, которые могут быть приняты в условиях дальнейшего углубления политики энергосбережения в строительстве Поэтому усилия магериаловедов должны быть направтены на разработку и внедрение более прогрессивных и более эффективных ячеистых керамических матералов

Значительным преимуществом пепо- и газокерамических материалов перед пустотело-пористой стеновой керамикой является их высокая пористость (до 95%), низкая средняя плотность от 100 кг/м3 и теплопроводное гь от 0,06 до 0,14 Вт/(м °С) В ряде работ отмечена их высокая морозостойкость - свыше Р200 Развитию их производства мешают следующие факторы отсутствие точного определения понятий пено-, газо-, порокерамики и легких бетонов на обжиговой связке (БОС), так как в литературе имеются разночтения в этом вопросе, не разработаны базовые нормативные значения основных показателей их свойств, отсутствуют теоретические и технологические основы их производства, не проработана сырьевая база и требования к их выбору, не оптимизированы составы и технологические режимы их производства, необходима разработка ряда позиций технологического оборудования По этой причине до настоящего времени, несмотря на

высокие физико-механические свойства указанных материалов, их производство пе получило широкого развития

Анализ известных работ показал, что одним из резервов улучшения физико-механических, в особенности теплофизических свойств пористых и высокопорнстьтх керамических материалов, является регулирование их структуры и пористости Этому вопросу в литературе уделено слишком мало внимания, и нет системных исследований Не установлена возможность регулирования пористости эффектных керамических материалов, полученных на различных глинах, изменением составов и технологических факторов Отсутствуют данные о влиянии структуры, в особенности структурных составляющих (пор, кристаллических новообразований и стеклофазы), на физико-механические и эксплуатационные свойства пористых и высокопористых керамических изделий, нет исходных данных и не разработана методология определения и расчета теплофизических свойств структурных составляющих, не изучено их влияние на теплофизические свойства ограждений из разработанных материалов Не установлены зависимости изменения теплофизических свойств этих материалов при изменении соотношения их структурных составтяющнх

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с программой «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограмма «Архитектура и строительство» и в рамках хозяйственных договоров с предприятиями Республики Татарстан и г Казани

Нель исследований1 разработка научных и технологических основ управления структурой и свойствами при производстве пустотело-пористых и ячеистых (от 100 до 1200 кг/м3) энерго- и ресурсосберегающих конструкционных, конструкционно-теплоизоляционных и теплоизоляционных керамических материалов из типичных кирпично-черепичных и керамзитовых глин, модифицированных различными выгорающими и химическими добавками в виде вторичных продуктов промышленности и сельского хозяйства

Для достижения цели в исследованиях были решены следующие задачи:

• изучение и анализ опыта производства особо легких эффективных керамических материалов в стране и за рубежом и установление наиболее

„ перспективных направлений их развития,

• изучение сырьевой базы, анализ известных и разработка уточненных требований к выбору сырья и добавок для производства эффективной строительной керамики,

• лабораторно-технологическая апробация производства эффективных керамических материалов на основе местных глин и наработка данных для формирования научных и технологических основ управления их свойствами и структурой,

• разработка программного комплекса для исследования порового пространства и структуры разработанных материалов в системах «микропоры—резервные поры—макропоры» и «поры—стеклофаза—кристаллические новообразования»,

• разработка методики и программного комплекса для расчета теплопроводности пустотело-пористой и ячеистой керамики,

• разработка научных и технологических основ управления структурой и физико-техническими свойствами энерго- и ресурсосберегающих керамических материалов,

• установление научно-обоснованных базовых нормативных требований к основным свойствам конструкционных, конструкционно-теплоизоляционных и теплоизоляционных ячеистых керамических материалов,

• разработка методологии моделирования поведения пористой керамики в условиях эксплуатационной влажности и прогнозирования ее теплофизических свойств,

• промышленная апробация результатов исследований Научная новпзпа

1 Разработаны научные основы управления структурой энерго- и ресурсосберегающей пусто гело-пористой и ячеистой строительной керамики, базирующиеся на установленных закономерностях двухуровнего изменения параметров структуры на макроуровне -регулированием порового пространства в системе «микропоры - резервные поры -макропоры», на микроуровне - регулированием структуры черепка в системе «поры -стсклофаза — кристаллическая фаза» Сформулированы принципы интенсификации процессов формирования пористого черепка за счет комплексного введения в шихту выгорающих добавок растительного происхождения, легирующих и А1-содержащих добавок и оптимизации режимов формования полуфабриката, обеспечивающих ускорение процессов высокотемпературного структурообразования

2 Разработан программный комплекс «Структура», позволяющий для пустотело-пористой и ячеистой керамики определять динамику трансформации дифференциальной пористости черепка при изменении сложных составов шихт На основе этого установлены закономерные взаимосвязи в системе «состав - поровое пространство - структура», полученные построением новых структурных моделей в системах «микропоры — резервные поры — макропоры», «поры-стеклофаза — кристаллические новообразования» («Поры-СФ-Кр Ф») Это позволило разработать методологию изменения и управления структурой пористой керамики путем введения в состав шихт комплексных модифицирующих добавок, и на основе этого разработать технологию получения энерго-и ресурсосберегающих пустотело-пористых и ячеистых керамических материалов с высокими физико-техническими свойствами Впервые расчетно-графическим методом на треугольных диаграммах показана возможность регулирования структуры керамики по перемещениям фигуративных точек и областей расположения «порового облака» и структурных составляющих черепка

3 Разработан программный комплекс «База-Теплопрогноз 1 0», обеспечивший расчет теплопроводности воздуха в порах в зависимости от их размеров и на основе этого расчет теплофизических свойств пустотело-пористых и ячеистых керамических материалов Это позвотило установить взаимосвязи в системе «состав - поровое пространство - структура - термическое сопротивление» и разработать методологию управления теплофизическими свойствами керамики при изменении ее состава, структуры и технологии Установлено, что введение в состав шихт комплексных добавок и увеличение давления прессования потуфабриката позволяет управлять физико-техническими свойствами и производить эперго- и ресурсосберегающую пустотело-пористую и ячеистую керамику с высокими теплофизическими свойствами, из которых создавать эффективные ограждающие конструкции зданий и сооружений Впервые расчетно-графическим методом на треугольных диаграммах показана возможность регулирования теплофизических свойств керамики по траекториям перемещениям фигуративных точек и областей расположения «термического сопротивления» с изменением состава шихт и давления прессовапия полуфабриката

4 Лабораторно-технологкческими и опытно-промышленными исследованиями установлены технологические основы целенаправленного регулирования структуры пустотело-пористой и ячеистой строительной керамики в системах «микропоры—резервные поры — макропоры» и «Поры — стсклофаза - кристаллические новообразования» («Поры-СФ-Кр Ф»)

- для пустотело-пористой керамики (ППК) путем изменения соотношения структурных составляющих в черепке за счет механо-химико-термической активации шихт на основе средне-, умеренно нли малопласгичиых кирпичло-

черепичных глин и комплексных добавок, включающих выгорающие (опилки, шелуха гречихи, древесная пыль) и химические (гиббсит и подмыльный щелок), — для высокопористых ячеистых изделий в виде керамзита шарообразной формы (КШФ), новых блочных высокопористых изделий вспученной керамзитокерамики (ВКК) и контактно-спеченной керамзитокерамики (КСКК), путем изменения соотношения структурных составляющих в черепке на основе бездобавочных активированных добавками хорошо-, средне или слабовспучиваемых керамзитовых глин, за счет использования комплексного эффекта «механо-химико-термическои активации», увеличения давления при прессовании сырцовых шарообразных гранул до 5-25 МПа.

5 Выявлено, что при химико-термической активации обеспечивается дополнительное повышение пластичности шихт и оптимизация ее гранулометрии за счет введения мелкодисперсной гиббситсодержащей добавки и раствора подмыльного щелока (ПЩ), которые при обжиге обеспечивают дополнительное повышение марочности кирпича на 12 марки, за счет раннего формирования муллита, армирующего стеклофазу

6 Разработана методология моделирования изменения теплофизических свойств пористой керамики в условиях различной эксплуатационной влажности Путем имитационного моделирования увлажнения порового пространства черепка изучены особенности функционирования и взаимосвязи отдельных ее блоков, дана инженерная интерпретация модели Анализ данных эксперимента позволил установить зависимости изменения теплофизических свойств пористой керамики от условий ее увлажнения

7 Установлены научно-обоснованные базовые нормативные показатели прочности, водопоглощения и теплопроводности для ячеистых керамических материалов в интервале средней плотности от 100 до 1200 кг/м3 Дчя этого в расчетах введено новое понятие «коэффициента технологичности» в виде некоей константы, связывающей между собой изохорные зависимости изменения свойств ячеистой керамики и средней плотности, полученные авторами при различных технологиях

8 Разработан новый класс особо легких керамических материалов в виде КШФ (150-300 кг/м3), блочных высокопористых изделий ВКК (197-800 кг/м3), КСКК (300-500 кг/м3) и технология их получения, основанная на эффекте значительного увеличения вспучиваемости при термоударе с 200-400°С до 900-1200°С сырцовых шарообразных гранул, сформованных при повышенных давлениях прессования — 5-25 МПа При этом ВКК получают синтезом технологии производства КШФ и керамическою кирпича, где свежесформованные гранулы в виде свободной засыпки вспучиваются при обжиге в огнеупорных формах, а КСКК получают спеканием при обжиге в точках контакта обожженных гранул КШФ, пропитанных водными растворами Ыа- и А1-содержащих добавок Разработан новый класс керамзита с повышенным выходом в товарной смеси песчаной фракции (до 35%), потучаемой спеканием в печи глиняной мелочи шихты с частицами зол гидроудаления ТЭЦ, подаваемых во вращающуюся печь одновременно с сырцовыми гранулами

Практическое значение

Разработана технология и представлены составы, обеспечивающие производство ресурсо- и энергосберегающих эффективных стеновых керамических материалов плотностью от 100 до 1200 кг/м3

Впервые разработаны требуемые показатели средней плотности, пористости и предела прочности при сжатии черепка пустотело-пористых керамических стеновых материалов для изделий марок от 25 до 300, пустотпостью от 13 до 55 % и средней плотностью от 600 до 1000 кг/м3, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 530-95

Разработана классификация способов производства и установлены базовые нормативные значения основных свойств для пено-, газо-, порокерамических материалов и легких бетонов на обжиговой связке (БОС)

Предложены формулы для расчета теплопроводности воздуха в порах заданного размера, новые редакции эмпирических формул теплопроводности, разработанные Некрасовым В П , Власовым О Е и Кауфманом В Н

Разработаны методики исследования порового пространства и структуры пористых керамических материалов, расчета и прогнозирования теплофизических свойств пористых керамических материалов

Для экспресс-определения упругих свойств и прочности исследованных керамических материалов разработаны новые приспособления, устройства и способы неразрушающего контроля

Внедрение результатов исследования

Результаты лабораторно-технологических исследований прошли апробацию путем выпуска опытно-промышленных и серийных партий энерго- и ресурсосберегающих пористых керамических материалов на базе Арского ОАО «АСПК» по разработанной технологии (ас № 2240294) выпущена серийная партия пустотело-пористого кирпича марки 100 со средней плотностью 822-850 кг/м3 в количестве свыше 380 тыс штук, на базе Арского ОАО «АСПК» и Казанского Д1 УП ККСМ - опытно-промышленная партия пористого кирпича с модифицированной выгорающей добавкой (ас № 2177924), на Казанском заводе керамзитового гравия выпущены три партии керамзита первая — ультралегкий керамзит шарообразной формы (КШФ) с насыпной плотностью 226 кг/м3 и коэффициентом формы гранул, равным 1,05-1,15, вторая — КШФ повышенной прочности за счет легирования смеси алюминийсодержащей добавкой (ас № 1291571), третья — керамзитовый гравий пониженной насыпной плотности и с повышенным (до 35%) содержанием песчаной фракции (ас № 1447777 и № 1447778) Они показали, что использованные при этом разработанные научные и технологические основы управления структурой пористой керамики за счет механо-химико-термической активации шихт и регулирования параметрами технологии позволяют целенаправленно регулировать физико-технические свойства разработанных материалов, обеспечивая при этом энерго- и ресурсосбережение

Теоретические положения диссертационной работы, а также результаты экспериментальных исследований применяются в научно-исследовательских и дипломных работах, при подготовке аспирантов, соискателей и магистров, используются в учебном процессе при подготовке инженеров, архитекторов, дизайнеров и архитекторов-проектировщиков по специальностям 200300, 290100, 290200, 291200, что отражено в типовой программе дисциплины «Архитектурное материаловедение», «Материаловедение Технология конструкционных материалов»

Апробация работы Основные положения диссертационной работы доложены на международных, республиканских и региональных научно-технических и научно-методических конференциях, представлены в статьях, тезисах, информационных листках, научно-технических разработках В соавторстве с коллективом ученых кафедры строительных материалов КГ АСУ автор трижды становился лауреатом Республиканского конкурса «Лучшее изобретение РТ», лауреатом международного конкурса изобретений «Казанская ярмарка изобретений - 2003»

Исследования в области производства энерго- и ресурсосберегающих керамических материалов входят в перечень республиканской программы развития строительной индустрии РТ, принятой Постановлением Кабинета Министров Республики Татарстан № 33 от 19 01 1996 г «Об утверждении Приоритетных направлений структурной перестройки базы строительной индустрии Республики Татарстан в условиях рыночных отношепий»

Под руководством автора подготовчено и защищено 2 диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05 23 05

Вклад автора п разработку проблемы Автором осуществлено научное обоснование, разработка методик и программ теоретических и экспериментальных

исследований, анализ и обобщение результатов исследований, разработка аналитических зависимостей, экспериментальные исследования в производственных условиях, патентование результатов исследований

Публикации По материалам диссертации опубликовано 110 работ (в журналах по списку ВАК 11 статей), в том числе получено 5 патентов, 11 авторских свидетельств на изобретение, одно свидетельство Роспатента об официальной регистрации программы для ЭВМ, одно свидетельство об официальной регистрации базы данных

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 431 странице машинописного текста, состоит из общей характеристики работы, 7 глав, 9 общих выводов, включает 84 таблицы и 158 рисунков, содержит список литературы из 307 наименований, а также 17 приложении

На защиту выносятся'

- теоретические положения о научных и технологических основах управления структурой и свойствами энерго- и ресурсосберегающих керамических строительных материалов со средней плотностью от 100 до 1200 кг/м3 и теплопроводностью менее 0,2 Вт/(м °С),

- закономерности изменения структуры и связанных с ней основных, в том числе теплофизических, свойств материала от изменения состава смеси и технологии,

- отличительные особенности технологии производства разработанных материалов,

- методика определения и регулирования основных параметров перового пространства и структуры с помощью разработанного ПК «Структура»,

- методика определения теплопроводности отдельных структурных составляющих керамических материалов, расчета их долевого вклада в общее термическое сопротивление образцов, регулирования и прогнозирования теплофизических свойств ограждений,

- имитационные модели поведения пористой керамики при изменении условий эксплуатационного увлажнения,

- результаты внедрения

Достоверность Обоснованность и достоверность основных положений и выводов работы обусловлены большим объемом выполненных экспериментов с использованием современных методов исследований рентгенографического, электронной микроскопии, дифференциально-термического, оптичесхого, ультразвукового, математического моделирования, математической статистики, с использованием современных прикладных программ МаАСас! и тд Выводы и рекомендации работы подтверждены результатами лабораторно-технологических и опытно-промышленных исследований

Автор выражает особую благодарность научному консультанту, доктору технических наук, профессору, член-корр РААСН Рахимову Р 3 , сотрудникам кафедр строительных материалов и ТСМиК КГ АСУ, кафедр минералогии и петрографии КГУ и сотрудникам ФГУП «ЦНИИГеолнеруд», оказавшим содействие при выполнении работы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы научная новизна и задачи диссертационной работы, ее научное и практическое значение, а также внедрение результатов исследования

Первая глава посвящена анализу опыта получения в стране и за рубежом традиционных энерго- и ресурсосберегающих эффективных строительных керамических материалов (кирпича, камня, блоков) плотностью менее 1000 кг/м3 и теплопроводностью менее 0,2 Вт/(м °С) При этом автор к энерго- и ресурсосберегающим относит такую керамику, технология производства которой позволяет значительно экономить сырьевые и энергоресурсы как в процессе их производства, так и в период их эксплуатации в зданиях и сооружениях Изделия с такими характеристиками позволяют для ряда регионов РФ сохранять традиционную толщину однослойных стен Если зарубежными

производителями выпускается более 80% такой продукции, то на отечественных заводах выпускается в основном кирпич и камни пустотностъю 29-33%, так как из-за низкого качества сырья и отсутствия современного глшюперсрабатывающего оборудования пустотность в 42-55%, регламентируемая ГОСТ 530-95, не достижима Поэтому проанализированы результаты исследований отечественной научной школы, которая имеет определенный опыт лабораторно-технологической и опытно-промышленной апробации по выпуску стеновых керамических изделий с высокими физико-механическими свойствами

Теоретические и практические исследования в области строительных материалов и, в частности, эффективных пористых и высокопористых керамических материалов опираются на фундаментальные работы А И Августиника, Т Б Арбузовой, А И Альперовича, А А Ахундова, Ю М Баженова, В Л Балкевича, П И Боженова, П П Будникова, Г И Бурлакова, В Ф Вебера, Б Н Виноградова, М К Гальпериной, И А Гервидса, И Я Гузмана, А И Звездова, В К Канаева, Г И Книгиной, П Г Комохова, С Ф Кореньковой, М Г Лундинои, Г И Масленниковой, О П Мчедлова-Петросяна, С П Нечипоренко, А А Новопашина, 3 А Носовой, С П Онацкого, Л С Опалейчук, В П Патова, В Ф Павлова, В П Петрова, Р 3 Рахимова, М И Рогового, И А Рыбьева, Л Б Сватовской, Н Г Чумаченко, Б С Черепанова, М П Элензона и др

Отечественными исследователями разработки указанных штучных эффективных стеновых керамических материалов изучались по направлениям либо пористых, либо пумотелых издечий, но практически не ставилась и не решалась задача получения пустотело-пористых изделий В то же время, введение порообразующих добавок в сырьевую шихту позволяет получать стеновые керамические изделия с минимальной средней плотностью до 750 кг/м3 и максимальной пористостью до 70 %, однако при этом в отдельных работах не приводится характеристика глинистого сырья, на основе которого проводились иссчедования по получению эффективных керамических материалов с введением в шихту порообразующих добавок, что затрудняет использование их результатов без допочнительных испытаний Недостаточно полно проведены систематические исследования влияния вида и содержания порообразующих добавок на свойства керамических стеновых материалов на основе различного по составу и п частичности гчинистого сырья Установлено, что при высоком содержании выгорающих добавок наблюдается значительное снижение прочности черепка, поэтому одновременно должны решаться задачи повышения прочности черепка Последнее может достигаться различными способами, которые в целом можно определить как способы активации компонентов сырьевой смеси Не достаточно хорошо изучено влияние механической активации различного по составу и пластичности глинистого сырья на формовочные, сушичьные и обжиговые свойства черепка стеновых материалов Однако только механическая активация глин не является достаточной для получения черепка с прочностью, обеспечивающей высокие марки пустотело-пористых стеновых материалов Для этого необходимо применение и других способов, одним из которых является введение в шихту химических добавок, что можно определить как химическую активацию сырья Анализ ряда работ показал, что одним из резервов улучшения физико-механических, в особенности теплофизических, свойств пусютело-пористых керамических материалов является регулирование параметров их порового пространства и структуры Этому вопросу в литературе уделено слишком мало внимания Не установлены закономерности изменения пористости керамических материалов, полученных на различпых глинах при изменении составов и технологических факторов Отсутствуют данные о влиянии структурных составляющих (пор, стеклофазы, кристаллических новообразований) па физико-механические и эксплуатационные свойства пористых керамических изделий, не разработана методология определения и расчета теплофизических свойств структурных составляющих, не изучено их влияние на

теплофизические свойства ограждений из разработанных материалов Не установлены зависимости изменения теплофизических свойств этих материалов при изменении соотношения их структурных составляющих В связи с этим следует отметить, что в основном стандарте принижается значимость теплотехнической эффективности кирпича, так как принятый в нем половинчатый подход к его оценке выражается только констатацией значения теплопроводности Поэтому обязательно должен быть регламентирован выпуск изделий с установленным показателем теплопроводное ги

Требования к глинистому сырью дчя производства эффективной стеновой керамики, формулируемые в отдельных исследованиях, неоднозначны и отличаются между собой Не разработаны единые научно-обоснованные требования к выбору сырья и оценке его пригодности для выпуска эффективных пустотелых и пустотело-пористых изделий, особенно пониженной плотности (менее 1 ООО кг/м3) Однако анализ литературных данных и их обобщение позволяют предварительно сформулировать и установить уточненные требования к основным параметрам сырья и технологии для получения пустотело-пористых керамических материалов Представленный перечень требований лишнии раз подчеркивает многопараметровость и сложность задачи регулирования и прогнозирования конечных свойств пустотелых и пустотело-пористых изделий, которые зависят как от исходных параметров сырья, так и от выбранных режимов технологии

Снижение средней плотности керамики путем введения в шихты выгорающих добавок способствует одновременному снижению ее прочности Поэтому для ее сохранения необходимо введепие упрочняющих добавок Установлена возможность повышения прочности черепка и морозостойкости, регулирования пластичности шихты, воздушной и огневой усадки, а также снижения температуры спекания, теплопроводности и водопоглощения путем введения в шихты плавней в виде оксидов щелочных и щелочноземельных металлов, а также дополнительно отходов гальванических производств (ОГП) и их комплексов Наибольшее увеличение прочности от 27 до 71,2 МПа достигается при введении в шихты №-содержащих добавок или их комплексов, в том числе с отходами промышленности В то же время, практически отсутствуют систематические исследования влияния как отдельных Na-содержащих добавок, так и их комплексов с другими добавками, в том числе и выгорающих добавок растительного происхождения в виде отходов промышленности и сельского хозяйства, на свойства шихты, прочность черепка, на теплопроводность пористых керамических материалов и формирование их структуры Изучение отечественного и зарубежного опыта регулирования средней плотности, теплопроводности и прочности пористой стеновой керамики показало, что указанные свойства поддаются корректировке в довольно значительных пределах даже при использовании некондиционного глинистого сырья В то же время, анализ результатов показывает, что установление взаимосвязи между свойствами сырья, шихт, параметрами технологии, с одной стороны, и свойствами обожженного продукта, с другой, является многопараметровой задачей, которая до настоящего времени в области производства керамических материалов не решена Поэтому установление зависимостей между исходными параметрам« сырья, состава, структуры, технологии и свойствами пористых и высокопористых керамических материалов, в особенности теплофизических, является актуальной проблемой

В условиях дальнейшего ужесточения норм термосопротивления даже плотность стеновых материалов 750-800 кг/м3 в климатических условиях России не обеспечит создания на их основе теплоэффективных зданий Одним из путей расширения номенклатуры эффективных стеновых керамических материалов является разработка и освоение выпуска ячеистых высокопористых пено- и газокерамических материалов на основе местного сырья, которые по аналогии с ячеистыми бетонами на минеральных вяжущих разделены автором на конструкционные (плотностью от 900 до 1200 кт/м3), конструкционно-теплоизоляционные (500-800 кг/м3) и теплоизоляционные (100-400

кг/м3) Значитетьным преимуществом ячеистой керамики перед пустотело-пористой стеновой керамикой является их высокая пористость (до 95%), низкая средняя плотность от 100 кг/м3 и теплопроводность от 0,06 до 0,14 Вт/(м °С)

На основе изучения опыта производства данных материалов в стране и за рубежом установлено, что имеются значительные разночтения в определениях «пено-, газо-, порокерамика и бетонов па обжиговой связке (БОС)», так как одни и те же материалы отдельные авторы трактуют по-разному, принимая, например, пенокерамику за порокерамику, или газокерамику за пенокерамику и т д Указанные разночтения в ряде случаев связаны с близостью технологий производства указанных материалов и трудностью четкого разграничения особенностей их производства Поэтому автором впервые эти материалы раздетены на четыре группы пено-, газо-, порокерамические материалы и легкие БОС, объединенные по технологическому признаку, и разработана расширенная классификация способов их производства с указанием показателей основных физико-механических и эксплуатационных свойств

На основании данных обзора впервые в расширенном виде разработаны и представлены научные и технологические принципы производства пено-, газо-, порокерамических материалов и легких БОС Отмечается, что ни в мире, ни в РФ, несмотря на высокие физико-механические свойства, производство этих материалов не нашло широкого распространения Это связано с отсутствием теоретических и технологических принципов их производства, отсутствием не только базовых, но и ориентировочных нормативных показателей свойств (средней плотности, прочности, пористости, теплопроводности, водопоглощения и т д ) Не проработана сырьевая база и требования к их выбору, не оптимизированы составы и технологические режимы их производства, требуется разработка ряда позиций технологического оборудования

Во второй главе приведены сведения о традиционных и авторских методах исследований керамических материалов и определения характеристик применяемых материалов

По результатам анализа литературных данных установлен и уточнен ряд требований к выбору кирпичио-черепичного глинистого сырья для производства пустотело-пористых эффективных строительных керамических материалов и к выбору вспучиваемого керамзитового сырья для производства высокопористых ячеистых керамических материалов пониженной средней плотности

Для обоснования выбора сырья и добавок лабораторно-технологическими исследованиями уточнены основные свойства исходных материалов по результатам стандартных испытаний

Уточнены требования к сырью для производства п>стотело-пористых эффективных строительных материалов Анализ химического и гранулометрического состава кирпично-черепичных глин предопределяет необходимость его механо-химической активации путем помола и введения в шихты дисперсных добавок, способных оптимизировать зерновой состав и повысить пластичность сырья Исследуемые средне-, умеренно- и малопластичпые глины явтяются высокочувствитетьными к сушке, что предопределяет необходимость введения в состав шихт структурообразующих добавок Для повышения теплоэффективности стеновых материалов в состав шихт необходимо вводить большой объем выгорающих добавок растительного происхождения При этом с целью исключения снижения прочности пористого черепка одновременно необходимо вводить в состав шихт добавки полифункционального действия, в качестве которых рекомендуются Иа- и А1-еодержащие добавки, способствующие при обжиге формированию оптимальной структуры прочного 'черепка

В качестве основного сырья для производства пустотело-пористых керамических материалов исследовали среднепластичную глину Сарай-Чекурчинского месторождения, умерепнопластичную Шеланговского и малопластичную Кощаковского Дня

регулирования средней плотности черепка вводили шелуху гречихи, древесную пыль и древесные опилки Для регулирования пластичности и гранулометрии шихты, снижения температуры обжига, увеличения количества стеклофазы и повышения прочности черепка предложено введение в разных комбинациях комплексных модификаторов в виде отходов травления алюминия (OTA), фрезота, отходов реагентной переработки отработанных растворов (ОТО), подмыльного щелока (ПЩ), включающих Na- и Al-содержащие компоненты

Аналогичным образом экспериментами установлено, что для вспучиваемых керамзитовых глин требуется корректировка глин по химическому составу, так как в принятых при исследования1; глинах имеется дефицит щелочных оксидов (NajO и КгО) и оксидов алюминия

Для производства энерго- и ресурсосберегающих ячеистых высокопористых керамических материалов, получаемых вспучиванием при обжиге, использованы хорошо-, средне- и слабовспучиваемые керамзитовые глины, а для регулирования их физико-механических свойств добавки - отходы промышленного производства, включающие Na-и AJ-содержащие компоненты Разработан и уточнен ряд требований для выбора керамзитового глинистого сырья при производстве ячеистой керамики, полученной вспучиванием полуфабриката по технологии керамзита Иссчедования химического, минералогического и гранулометрического составов хорошо вспучиваемых (Тарн-Варского и Апастовского месторождений), средневспучиваемых (Березовскою и Юколинского) и слабовспучиваемых (Нурлатского) керамзитовых глин показали отклонения от оптимальных требуемых значений по следующим параметрам содержанию щелочных оксидов, соотношению между флюсующими оксидами, расположению фигуративных' точек, оценивающих эвтектический расплав

Сравнение свойств глин, определенных стандартными методами, с указанными требованиями показало наличие дефицита в исследуемых глинах оксидов щелочных и алюминийсодержащих оксидов, соответственно отвечающих за формирование стеклофазы и кристаллических новообразований Поэтому рекомендовано в состав сырьевых смесей на основе керамзитовых глин при производстве керамзита шарообразной формы (КШФ) и на его основе блочных высокопористых изделий в виде контактно-спеченной керамзитокерамики (КСКК) и вспученной керамзитоксрамики (ВКК) вводить OTA, богатые А1203 (38%) и Na20 (44%)

Кроме того, для принятых в исследованиях глин характерна недостаточная вспучиваемость Это не позволяет на их основе при традиционной технологии производства заводского керамзита получать ультралегкий керамзит с насыпной плотностью менее 200-250 кг/м1 Поэтому предложено использовать при производстве ячеистых керамических материалов новый способ формования шарообразного полуфабриката (сырцовых гранул) при повышенных (до 5-25 МПа) давлениях прессования по сравнению с традиционными 0,5-1,5 МПа, принятых при производстве заводского керамзита Для осуществления данного способа разработаны оригинальные устройства для формования при повышенных давлениях (до 25 МПа) прессования плотного и однородного полуфабриката сферической формы, использованные в исследованиях для получения новых высокопористых керамических материалов -ультралегкого КШФ, КСКК и ВКК

Впервые разработан ПК «Структура», обеспечивший считывание до двенадцати параметров порового пространства черепка по изображениям прозрачных и непрозрачных шлифов контрольных образцов Программа позволила последовательно и оперативно, с высокой точностью определить параметры порового пространства всех разработанных материалов, провести их сравнительный анализ, разработать имитационные модели структуры пористой керамики и порового пространства с его разделением на поры различного уровня Модели позволили визуализировать характер структуры пористой керамики, исследовать динамику ее поведения при изменении исходных составов смеси и

технологических параметров, а также установить корреляционные связи между изменениями структуры и свойствами Разработан алгоритм расчета теплопроводности воздуха в порах различных размеров, который позволил после определения на моделях «толщины» каждой фазовой составляющей в структуре материала рассчитать их термическое сопротивчение

Особенностью ПК «Структура», на который получено свидетельство Роспатента об официальной регистрации программы для ЭВМ № 20046611087 от 29 04 2004 г , является то, что изображение фотоснимка пористой поверхности шлифа рассматривается в виде массива точек различной яркости от 0 до 255, представляющего собой разчичньге уровни глубины пор 0 - минимальная яркость, 255 - максимальная Проведена лабораторная апробация программы на более чем 300-х образцах различных видов эффективной пористой керамики плотностью от 150 до 1900 кг/м3 Основой алгоритма программы является разработанное уравнение зависимости теплопроводности воздуха в порах or их размера

Для расчета теплопроводности пористого и пустотело-пористого материала разработан ПК «База-Теплопрогноз 1 0», позвочяюгций оптимизировать, прогнозировать и проектировать на их основе энергосберегающие ограждающие конструкции Анализ результатов расчета теплопроводности разработанных материалов по эмпирическим формулам Некрасова, Власова и Кауфмана и сравнение их с данными экспериментальных определений тегглопроводности с помощью прибора ИТП-4 позволили устагговить значительную погрешность расчетов по формулам Поэтому для расчета теплопроводности пористых керамических материалов разработаны уточненные формулы

Новизной ПК «База-Теплопрогноз 1 0», на который получено свидетельство Роспатента № 2004620058 от 25 02 2004 г об официальной регистрации базы данных, является возможность последовательно от отдельного кирпича и камня до многослойной ограждающей конструкции рассчитывать теплопроводность с использованием ПЭВМ Использование программы позволяет оперативно, в короткий срок, провести полномасштабный анализ теплотехнических if прочностных свойств как отдельно материала, например, кирпича или камня, так и ограждения на его основе с учетом эксплуатационных факторов Алгоритм программного комплекса представляет собой последовательность выполняемых расчетов При его создании были использованы различные методики расчета, которые регламентированы СНиП 23-02-203 «Тепловая защита зданий»

Дчя экспресс-определения упругих свойств и прочности иссчедованных керамических материалов разработаны новые устройства и способы неразрушатошего контроля, основанные гга корреляционной связи между величиной упругого отскока шгдентера от поверхности образца и его прочностью На два устройства получены авторские свидетельства за№ 996895 и № 1132165, а на одгго - патеггт РФ за№ 2020454

В третьей главе разработаны научные и технологические основы управления структурой и свойствами энерго- гг ресурсосберегающих пустотело-пористых керамических материалов плотностью от 600 до 1000 кг/м3, полученных с использованием типичных, в том числе и некондиционных, средне-, умеренно- гг малопластичных кирпично-черепичных глггн Эффект энерго- и ресурсосбережения достигается регулированием структуры материала путем поризации черепка за счет введения в шихты выгорающих добавок растительного происхождения в виде ШГ, ДП и ДО и формирования прочной твердой основы легированием шихт Na- и А1-содержагцими добавками -вторичными продуктами промышленности Произведены расчеты пористости, средней плотности гг прочггостгг черепка пустотело-пористых стеновых материалов плотностью от 600 до 1000 кг/м3 и пустотностыо от 13 до 55% марок от 25 до 300, принятые по ГОСТ 530-95 По результатам расчетов гг математического регрессионного анализа установлены зависимости изменения требуемых средней плотности и пористости черепка ог средней

плотности пустотело-пористого изделия и изменения требуемой прочности черепка в зависимости от марки изделия

Лабораторпо-технологическими исследованиями доказана возможность снижения средней плотности черепка на основе средне-, умеренно- и малопластичных глин соответственно Сарай-Чекурчинского, Шеланговского и Кощаковского месторождений введением в состав шихт выгорающих добавок в максимально возможном количестве до сохранения формуемости бруса, определяемой по нижнему показателю пластичности шихты до значения не менее 7 По результатам исследований получены зависимости изменения прочности черепка и марочности кирпича с увеличением в шихте на основе исследованных глин количества выгорающих добавок до 60% Установлено, что для получения изделий с пористым черепком на основе указанных выше глин можно вводить добавки в следующих количествах, об % для среднепластичной Сарай-Чекурчинской глины - шелуху гречихи - 56, древесные опилки - 50 и древесную пыль - 40, для умеренной ластичной Шеланговской глины - шелуху гречихи - 43, древесные опипки - 34 и древесную пыль - 25, для малопластичной Кощаковской глины - исследованные выгорающие добавки - 0 При этом расчетами установлено, что из среднепластичной Сарай-Чекурчинской глины со средней плотностью от 990 до 630 кг/м с выгорающими добавками могут быть получены пустотело-пористые стеновые материалы марок только 50 и 40 при пустотности от 36 до 55%, из умереннопластичной Шеланговской глины со средней плотностью от 986 до 781 кг/м3 — только марок 50 и 40 при пустотности от 36 до 45%, из малопластичной Кощаковской глины со средней плотностью 941-853 кг/м3 — только марки 40 при пустотности 36 и 42% Таким образом, установлено, что из обычных неактивированных средне-, умеренно- и малопластичных глин с выгорающими добавками возможно производство черепков плотностью менее 1000 кг/м3 изделий марок 50 и ниже

С помощью экспериментов установчена возможность повышения потенциала глин за счет их механической активации помолом на бегунах При этом пластичность средне-, умеренно- и малопластичных глин возрастает соответственно на 20,8%, 22,9% и 64,3% Указанное повышение пластичности глин увеличивает верхнюю границу дозировок исследованных выгорающих добавок на 13-44%, способствуя значительному снижению плотности и теплопроводности черепка

Доказано, что на основе механоактивированных глин обыкновенный глиняный кирпич может быть получен соответственно марок из среднепластичной Сарай-Чекурчинской глины — М200, умереннопластичной Шеланговской — М175, малопластичной Кощаковской — М150 При этом пустотелые и пусготело-пористые стеновые материалы на основе механоактивированных глин могут быть получены на основе среднепластичной Сарай-Чекурчинской глины марки 100 со средней плотностью 887 кг/м3 при пустотности 55 %, марок 75 при пустотности 36 и 42 % со средней плотностью от 998 до 797 кг/м3, марок 50 пустотностью 20-55 % со средней плотностью от 992 до 693 кг/м3 На основе умереннопластичной Шелашовской глины — марок 75 пустотностью 42-55 % со средней плотностью от 998 до 833 кг/м3, марок 50 пустотностью от 36 до 55 % со средней плотностью от 998 до 725 кг/м3 На основе малопластичной Кощаковской глины — марок 75 пустотностью 42 % и средней плотностью 992 ki/m3, марок 50 пустотностью 29-55 % со средней плотностью от 937 до 69S кг/м3 На основе некондиционных кириично-черепнчньк глин путем только их механической активации возможен выпуск средней плотностью ниже 1000 кг/м3 кирпичей и камней марок 75-100 на среднепластичной глине и марок 50-75 на умеренно и малопластичных Известно, — механическая активация на бегунах позволяет расширять номенклатуру изделий и улучшить их качество

В работе выявлено, что можно улучшить физико-механические свойства и дополнительно расширить номенклатуру изделий пустотело-пористой керамики, если в состав механически активированных шихт ввести комплексные натрий и гиббситсодержащие добавки

Химическая активация производилась путем раздельного введения в шихту на механоактивированной глине химических добавок ПЩ, ОГП, а также их смеси в соотношении ОГП к ШД, равном 1 2 При этом установлено изменение гранулометрического состава ОГП при выдержке в растворе ГОЦ в течение 48 часов За счет пептизирующих свойств щелочного раствора дисперсность частиц ОГП увеличивается, приближаясь по размерам к глинистым или более мелким частицам Такое перераспределение частиц добавки при введении в шихты благоприятно сказывается на повышении их пластичности Если сравнить ОГП, обработанные в растворе ПЩ в течение 48 часов, по показателю дисперсности с требованиями ГОСТ 9169-75 «Сырье глинистое для керамической промышленности», то их можно отнестн к группе низко- и среднедисперсного сырья

Установлено, что пластичность химически активированных шихт на механоакгивированных кирпично-черепичных глинах повышается на 29,4%, 38,6% и 92,8%, соответственно, для средне-, умеренно- и малопластичных глин Предельно возможное содержание выгорающих добавок увеличивается, соответственно на 4,7-8%, 6,7-18,6% и на 12,8-19,2% для тех же глин

С целью изучения влияния химической активации шихт на механоакгивированных глинах на свойства шихты и пористого черепка химические добавки вводились в количестве от 0 до 3 % с шагом 0,5 % в составы шихт с максимально возможным количеством выгорающих добавок На рис 1 для среднепластичной Сарай-Чекурчинской глины представлены зависимости влияния химических добавок на прочность систем «глина + шелуха гречихи», «глина + древесные опилки», «глина + древесная пыль» При этом установлено, что наибольшей прочности пористого черепка можно достичь при химической активации путем введения ПЩ, ОГП или (ОГП + ПЩ) в шихты на основе механоактивированных глин

- среднепластичной Сарай-Чекурчинской при введении оптимальных количеств П1Ц в интервале 1,0 - 2,0 %, ОГП 1,25 - 2,0 и (ОГП + ШЦ) 1,2 - 2,25 %,

- умереннопластичной Шеланговской при введении оптимальных количеств ПЩ в интервале 1,0 - 2,0 %, ОГП 1,25 - 2,0 % и (ОГП + ПЩ) 1,0 - 2,25 %,

- малопластичной Кощаковской для всех трех добавок 1,0 - 2,0 %

Доказано, что прочность черепка в зависимости от вида глин и количества вводимых добавок повышается на 20-44 % по сравнению с бездобавочным составом, причем наилучшим образом зарекомендовала себя комплексная добавка, состоящая из оптимального соотношения ОГП и ПЩ, равного 1 2

16г

14

й 11

12

5 11

II 101-

В 0

^Г--Т^ч

/ А

/ // 1 \—

У

1

0,5 1 1,5 2 Количество до6авки,об %

Количество добавки,об %

Рисунок 1 - Влияние количества и вида химической добавки на прочность системы «глина + шелуха гречихи» (а), «глина + древесные опилки» (б), «глина + древесная пыль» (в) 1 - ПЩ, 2 - ОГП, 3 - ОГП + ПЩ

Эффект повышения прочности пористого черепка, установленный РФА и ДТЛ, при введении а состав шихты ОГГ1 объясняется наличием в его составе гиббсйта или гидраргиллита А1(ОМ)3, который при повышении температуры переходит в активную форму у-А^Оз и вступает во взаимодействие в твердой фазе с приводя к

образованию небольшого количества первичного муллита (3,43; 3,39; 2,688). Иголки муллита пронизывают етеклофазу черепка, армируя ее и способствуя повышению кристалличности стекло фазы, что приводит к повышению прочности черенка. Вторая кристаллическая фаза черепка, повышающая прочность черепка, - алюмосиликатная шпинель - АЬЗьСЦ с рефлексом 2,256. Кроме того, при введении в шихту ОГП образуются непрерывные твердые растворы с Сг^Оэ, Имеющим и незначительно« количестве в ОГП, а также твердые растворы с АЬОз, которые являются продуктом распада метакаолинита. Факт повышении прочности черенка при введении комплексной добавки объясняется дополнительным формированием новообразований в виде первичного муллита, анортита и алю мосили кати о й шпинели.

Таким образом, на основе анализа результатов проведенных и следований можно утверждать, что общий энерго- и ресурсосберегающий эффект и повышение прочности ППК достигаются за счет механо-х и м и ко-терм н чес ко й активации: механической — при помоле основного сырья; химической — при введении в состав механоактивированных глин №1- и А1-еодержащих добавок и выгорающих добавок, в том числе обработанных этими химическими добавками; термоактивации - за счет формирования при обжиге сложной шихты однородного полимодальпого порового пространства с прочными стенками, начиненными кристаллическими новообразованиями, связанными стекдофазой.

Эффект повышения прочности черепка на основе шихты из Оарай-Чекурчинской глины подтверждается результатами электронно-микроскопических исследований (рис.2а), которые показали, что при введении добавок зерна черепка (рис.26) имеют равномерную оплалленность ¡"раней, а структура упаковки зерен более плотней и пористость значительно меньше. Для черепка без добавки наблюдается неравномерное распределение зерен размером 23-30 мкм и нарушение сплошности контактной зоны с основным конгломератом. У черепка же с комплексной добавкой (рие,2в) зерна четко не просматриваются, так как они практически псе в точках контакта оплавились и спеклись между собой, создав беспрерывную цепочку спекшихся новообразований.

Рисунок 2 -Электронкоми кро скопи ч ее кис снимки керамического черепка: а-без добавок (х 855);

б - с добавкой ПЩ (х 855); в - с добавкой ПЩ + ОГП (X1050)

Факт увеличения прочности черепка за счет увеличения количества стеклофазы подтвержден увеличением количества СФ, определенным расчетным способом, разработанным в Самарском ГАСУ Чумаченко Н.Г. и Чудиным А.Н.

Лабораторно-технологические исследования со станов шихт с добавкой ПЩ, ОГП и ПЩ+ОШ позволили установить, что пустотелые и пустотело-пористые стеновые материалы из химичееки активированных шихт на основе механоактивированных глин могут бьггь получены иа основе ереднеплаетичиой Сарай-Чекурчинекой глины марки 100 со средней плотностью 973-797 кг/м5 при пустотное™ 36-55%, марок 75 при пустотное™ 20-55% со средней плотностью от 968 до 684 кг/м\ марок 50 пустотностыо 13-55% со

средней плотностью от 940 до 621 кг/ч3 На основе умереннопластичной Шеланговской глины — марок 100 пустотностью от 42 до 55% со средней плотностью от 934 до 855 кг/м3, марок 75 пустотностью 36 - 55% со средней плотностью от 979 до 725 кг/м3, марок 50 пустотностью от 25 до 55 % со средней плотностью от 975 до 689 кг/м3 На основе малопластичной Кощаковской глины — марки 100 с пустотностью 42 % и средней плотностью 940 кг/м3, марок 75 пустотностью от 36 до 55 % и средней плотностью от 928 до 729 кг/м3, марок 50 пустотностью 29-55% со средней плотностью от 980 до 653 кг/м3

Итак, для исследованных глин установлено, что механическая активация средне-, умеренно- и малопластичных глин и последующая химическая активация шихт на основе механоактивированных глин позволяет раскрыть их дополнительный потенциал Это позволяет за счет повышения их качества значительно расширить номенклатуру конкурентоспособной энерго- и ресурсосберегающей стеновой керамики плотностью менее 1000 кг/м3 Установлено, что на основе типичных кирпично-черепичных глин возможно путем механо-химической активации сырья и добавок достичь дополнительного повышения марочности пустотело-пористых кирпичей на 1-2 ступени, по сравнению с глинами без активации, и на одну ступень по сравнению с образцами с использованием только механической активации сырья

По результатам расчетов и лабораторной апробации составов шихт, полученных из неактивированной и механоактивированной пин, а также из химически активированной шихты на основе механоактивированной глины, установлены показатели свойств эффективных пустотело-пористых стеновых материалов плотностью от 600 до 1000 кг/м3

Для научного обоснования повышения физико-механических свойств разработанной ППК с плотностью менее 1000 кг/м3 исследовались структурные изменения, происходящие в материале в зависимости от составов шихт и технологических параметров Для этого проведены многоуровневые исследования в следующей последовательности подготовка образцов и шлифов - микрофотографирование поверхности шлифов - считывание параметров порового пространства по изображениям поверхности шлифов с помощью ПК «Структура» — построение кривых дифференциальной пористости — определение микрообъема подобного макрообъему — определение количества СФ — определение количества Кр Ф - имитационное моделирование структуры - определение формулы структуры - расчет теллопроводпости фаз - определение толщины фаз — расчет термического сопротивления -картографирование структуры на треугольных диаграммах

1 5 VI Н2 1!) !х-( ад и

м - т г- 14 163 ПГГы 1

(6 3- 18 03 [0,814 1 Г / >

! / 3

и А/

4 Й -

<? ^ ^ Размерность пор икы

Рисунок 3 - Сравнительные кривые дифференциальной пористости

кирпича на основе шихты из Сарай-Чекурчинской глины при увеличении выгорающей добавки в виде опилок от 20 до 60 об % 1 - дифференциальная кривая для Д0=60%, 2 - то же для 40%, 3 - то же для 20%, 4 - линия тренда для 60%, 5 - то же для 40%, 6 -то же для 20%

На первом этапе с помощью ПК «Структура» по изображениям прозрачных шлифов образцов из средне-, умеренно- и малопластичных глин была определена дифференциальная пористость при введении выгорающих добавок от 0 до 60% (рис 3) Установлено, что черепок, полученный из химически активированной шихты на основе механоактивированной среднепластичной глины при введении ДО от 20 до 60%, сформирован из трех групп пор микропор (размером менее 50 мкм), доля которых в

суммарном выражении от общего количества составляет 50,5-66,6%; резервных (от 50 до 150 мкм) пор 14,84-17,8% и макропор (от 150 до 700 ш), доля которых составляет от 20,8% для сос тавов с 40% опилок до 13% для образцов с 60% опилок. Для всех составов с опилками установлено, что количество резервных пор наименьшее, и оно почти ríe меняется с изменением доли опилок в составе смеси от 20 до 60%. Доля пор размером 60; 70; 80 н 90 мкм примерно одинакова и находится н пределах от 1,08 до 3,05%. Экстремум при размере пор J 50 мкм одинаков для черепка при 20 и 40 % опилок (6,14-6,21%) к несколько ниже при содержании опилок в 60% (4,91%), Ыа втором месте по количеству пор в черепке располагаются макропоры. Аналогичные исследования проведены для составов с ШГ и ДП.

Установлена корреляционная связь между количеством вводимых выгорающих добавок и перераспределением размерности пор; во-первых, при увеличении в шихте выгорающих добавок, например, древесной пылй от 9 до 60% количество крупных пор размером более 200 мкм увеличивается с 2,13 по 11,31%, т.е. более чем в 5,3 раза, а мелких уменьшается с 80,21 до 46,61%, (примерно в 1,72 раза.); во-вторых, при введении выгорающих добавок выше определенного уровня (для древесной пыли 60%) наблюдается сращивание более мелких пор в конгломерат пор; в-третьих, каждый процент вводимой добавки, например, в виде древесных опилок, увеличивает количество пор размером более 200 мкм на 0,2% при одновременном снижении пор менее 50 мкм па 0,54%, т.е. происходит более интенсивное снижение количества мелких пор, чем увеличение количества крупных.

При моделировании структуры пористой керамики важна ее высокая однородность, которая должна подтверждаться экспериментально. Для этого важно установить повторяемость характера структуры или доказательство соответствия микрообъема его макрообъему. Она должна быть наделена свойствами масштабной инвариантности и рекуррентности.

Впервые по результатам анализа изменения характера изображений перового пространства и соответствующих кривых дифференциальной пористости установлены минимальные микрообъемы черепка, которые подобны его макрообъемам. Для состава с 60% ДО (рис.4) это видно по резкому изменению картины распределения пор па поверхности шлифов при уменьшении площади анализируемого участка шлифа с 10 до ! мм2 (рис.4г), а также по скачкообразному изменению при этом характера кривых дифференциальной пористости (рис.56).

Рисунок 4 - Динамика изменения характера норового пространства черепка [[ПК на ocuoat; среднепшстичной гжкны с добавкой опилок а количестве 60 об,% при изменении площади анализируемого участка шлифа: а - площадь шлифа S= 200 мм2, б - S=100 мм2, b~S=10 мм2, г— S=1 мм"

а

30 25 20 15 10 5 0

] t i '- 2 3.1 02 (o Mi

V

,Ь •> Я д 4 Э 7 г

4 i ?s 4- u >> * ! TT1

б

40 35 30 25 20 15 10 5 0 xQ

V n LJ

\ V : и 29 J5> В t 4У fix f ; JE 1

П )

.7 254 ?n 'П 4 * ? 5p 1 15

ii fe < w 1 К > tS"

<?

Рвшсрносгь пор, uku

<Р л? с? ^ ^ ,о ф

Размерность пор, ики

Рисунок 5 - Зависимости изменения дифференциальной пористости черепка ППК на основе Сарай-Чекурчинской глины с добавкой 60 об % ДО а - площадь анализируемого участка шлифа 8=10 мм2, б - то же 8=1 мм', (—•) -экспериментальные кривые, (—) - линия тренда

Доказан и подтвержден факт изменения однородности распределения пор с уменьшением площади черепка менее 10 мм2 и установлен минимальный микрообъем подобия методом статистической обработки данных автоматизированного считывания параметров порового пространства, проведенного с помощью Г1К «Структура» Установлено, что уровень кривых I (рис б), характеризующих изменение указанных статистических показателей для минимальной анализируемой площади (S=l мм2), располагается на значительном расстоянии от кривых II, III и IV, присущих для образцов с S, равным соответственно 10, 100 и 200 мм2 Следовательно, для пористого черепка ППК с добавкой 60% ДО минимальный микрообъем, равный 10 мм3, подобен его макрообъемам свыше этого показателя Анализ результатов аналогичных исследований по определению микрообъемов подобия, проведенных для всех образцов, позволил установить их численные значения и доказать их соответствие и подобие макрообъемам Это подтверждает правильность выбранных составов и технологических параметров производства ППК, которые обеспечивают в них высокую однородность порового пространства

Ргмерепь п\г №м

Рисунок 6 - Зависимости изменения статистических показателем дшрференциальнои пористости ППК на Сарай-Чекурчпнской глине при Д0=60% с уменьшением площади анализируемого участка шлифа 8 с 200 до 1 мм2 а - для среднеквадратических отклонений, б - для дисперсии, I - для 8=1 мм2, II - для 8=10 мм , III - для 8=100 мм , IV -для 8=200 мм2

Итак, можно утверждать, что разработана методика определения подобия минимального микрообъема пористого материала его макрообъему* основанная на принципе скачкообразного изменения характера криных дифференциальной пористости при переходе через «границу подобия».

Рисунок 7 - Модель пористой керамики на основе Красногорской глины (бе! добавки): а - * структура черепка, б - структура кристаллической фазы черепка; Ь]—воображаемая длина хорд пор размером менее 50 мкм, 1-2—для нор от 50 до 200 мкм,

для нор более 200 мкм, 1-4—стеклофаза СФ, 1-5— кристаллическая фаза к реликты глинистых минералов (Кр.Ф),

Ь()-Ьц — кристаллические новообразования к реликты глинистых минералов

Это позволяет создавать имитационные модели структуры пористой керамики (рис.7) с объемами выше установленных микрообъемов подобия, так как они реально Характеризуют структуру всего материала, а свойства, рассчитанные для этих микромоделей, будут адекватны для всег о материала.

Модель структуры пористой керамики схематично представляет прямолинейный базовый отрезок материала длиной 0,1 м, па котором слепа направо структурные составляющие последовательно распределены на участках этой базы с длиной, пропорциональной их процентному содержанию I! материале. Причем, если в реальном материале норы и другие составляющие располагаются в хаотичном порядке, то в модели они упорядочиваются и группируются ио размерам в следующей последовательности: микропоры, резервные поры, макропоры, СФ, Кр.Ф. Кристаллическая фаза представляется в виде отдельной модели (рис.76), Модели позволяют но численным значениям каждой структурной составляющей рассчитывать толщину отдельной фазы, а при наличии показателя их теплопроводности определять и термические сопротивления, создаваемые отдельно каждой фазой и веси моделью определенной толщины.

Аналогичные модели, разработанные для всех исследованных материалов, позволили наглядно представить структуру материала и явились эффективным инструментом для ее оптимизации и управления путем целенаправленной корректировки состава шихты н параметров технология при производстве. Это доказывалось выдвинутой гипотезой, что путем введения выгорающих добавок можно целенаправленно перераспределять соотношение структурных составляющих (пор, СФ, Кр.Ф), изменять размерность пор в черепке, регулировать среднюю плотность, теплопроводность и, как результат, термическое сопротивление материала.

L Ол1Г.дельЕ=0,1м-1 Ü0 000 W1KW

щ j i/A А

L1 12 L4 LS

L3 П Of>bl Кр.Ф

38S2Í 17926 42250 ívkv мм мкм

Lí=42 250 ним

L6

L7L3 L3

Кварц

Ортсжлээ

........-

Муллит [емнтит

Реликту

глинистых

минералов

По известным эмпирическим формулам Некрасова В Н, Кауфмана Б Н и Власова О Е были рассчитаны значения теплопроводности пористого черепка, полученного на различных глинах с добавками Установлено, что путем введения в типичные неактивированные средне-, умеренно- и малопластичные глины большого объема выгорающих добавок возможно почучение пористого черепка с минимальной расчетной теплопроводностью до 0,27 Вт/(м °С) Дополнительная химическая активация этих механоактивированных глин позволяет получать стандартные пустотело-пористые кирпичи и камни с теплопроводностью в пределах 0,14-0,2 Вт/(м °С), соответствующие лучшим зарубежным прототипам типа «POROTON», «THERMOPOR» или отечественной стеновой керамике, выпускаемой на заводе «Победа Кнауф»

Анализ расчетных данных, полученных по формулам Некрасова В Н , Кауфмапа Б Н и Власова О Е, показал, что их отклонения от фактических данных могут достигать 4060% Оценку точности расчетов теплопроводности пористого черепка проводили согласно ГОСТ 7076-87 на приборе ИТП-МГ4 испытанием 30 контрольных образцов, изготовченных из различных составов шихт на основе механоактивированных глин с выгорающими и Na-содержащими добавками

Сравнение результатов эксперимента и расчетных значений теплопроводности пористой керамики, полученных по эмпирическим формулам, показало, что имеются определенные отклонения Так, ОТНОШСНИС 2-у^Храсч > определенное по формуле Некрасова В Н , лежит в интервале от 0,395 до 0,648, по формую Кауфмана Б Н - от 0,659 до 1,071 и по формуле Власова О Е - от 0,676 до 1,095 Анализ характера кривых динамики разброса этих отклонений позволил установить, что фактическое значение теплопроводности во всех случаях меньше расчетного Особенно велико отклонение расчетных значений теплопроводности, определенных по формуле Некрасова В II, — оно колеблется от 54 до 153% Установлено, что эти формулы также не учитывают отличительные особенности расчета тептопроводности, принятые для пустотелых изделий В этом случае погрешность может бьпъ еще выше, чем только для пысокопористои керамики

С целью повышения достоверности результатов расчетов теплопроводности пористой и пустотело-пористой керамики предложена новая методика, учитывающая вчияние пор и пустот, которая позволила разработать новую редакцию уточненных

формул дчя формулы Некрасова ВН Я = 1,851(1,16 \/о,0196 + 0,22р2 - 0,14), Кауфмана

Б Н л = 1,204(0,1 lp'' 1,68р + 0,022), Власова О Е ; = 1,0979(0,2р + 0,05р2)

Методика апробирована расчетом теплопроводности 19 щелевых пустотечо-пористых камней, выпущенных на промышленной технологической линии Арскою ОАО «АСПК» по разработанному автором способу (патент № 2240294) Методика, заложенная в ПК «База-Теплоирогноз 1 0», отличается тем, что при расчете теплопроводности камня при распространении теплового потока перпендикулярно и параллельно ложку разрезку керамического камня на участки производили с учетом способа Фокина К Ф

Анализ результатов исследования структуры разработанных ППК позволил установить, что они представтены в основном (свыше 50%) поровым пространством в виде пор различных размеров и в значительно меньших объемах — стеклофазой и кристаллическими новообразованиями Это дает основание на проведение углубленных исс юдоваиий по установлению взаимосвязи между поровой структурой и теплофнзическими свойствами разработанных материалов

Дчя этого в исследованиях использованы IIK «Структура» и «База-Теплопрогноз 1 0» Достоверность полученных результатов доказана двухлетней лабораторной апробацией программ на более чем 300-х образцах различных видов пористой керамики плотностью от 150 до 1900 кг/м3

Элементом новизны программы «Структура» является возможность высокоточного количественного определения параметров норового пространства пористой керамики,

соотношения фазовых составляющих, их толщины, теплопроводности и термического сопротивления Основой алгоритма программы являются уравнения зависимостей теплопроводности воздуха X в порах от его размера х, представляющие следующий вид

Х = 3 Ю-5 х +00227, 0 < дг £ 100

X = 10_6лг + 0 0252, 100 < х < 500 (1)

Х = -10-10л2+4 10"6;г + 00238, 500 < х < 700

Результаты исследования порового пространства ППК на различных глинах с добавками представлялись на треугольных диаграммах «поры<5о поры5о<гоо поры2оо<?оо» (рис 8) в виде расположения фигуративных точек, характеризующих процентные доли микро-, резервных и макропор черепка, по которым устанавливались траектории перемещения фигуративных точек, показывающих динамику изменения соотношения указанных пор в черепке с увеличением количества выгорающих добавок в шихте Установтено, что при последовательном увеличении в шихте ДП от 0% до 9%, 24% и 60% траектория перемещения фигуративных точек будет «А-Б-В-Г» Аналогичным образом установлена траектория «А-Д-Е-Ж» для пористого черепка на основе ДО при увеличении добавки до 9%, 33% и 60 %, а при увеличении в шихте ШГ до 9%, 24%, 33% и 50% - «А-3-И-К-Л» Анализ характера перемещения фигуративных точек, отвечающих за поры, и их траекторий позволяет сделать вывод, что с помощью такого технологического приема, как введение в шихты выгорающих добавок, можно управлять структурой, меняя соотношение микро-, резервных и макропор, и целенаправленно регулировать физико-технические свойства пористой керамики

Рисунок 8 - Миграция областей расположения микро-, резервных, макропор и траекторий перемещения их фигуративных точек на диаграмме «ПОрЫ<50 П0ры50<200 П0ры200<700» С увеличением содержания в шихте на С-Чекурчинской глине выгорающей добавки I - область пор для черепка с добавкой в количестве 0%, II - то же для 9%, III - то же для 24-33%, IV -для 50-60% добавки, «А-Б-В-Г» -траектория для составов с древесной пылью, «А-Д-Е-Ж» - то же с .„древесными опилками, «А-З-И-К-Л» -то же с шелухой гречихи

Определив общую пористость керамики, дифференциальную пористость с помощью ПК «Структура», количество СФ экспериментально и расчетным методом (методика Чумаченко Н Г), количество кристаллических новообразований, можно разработать формулу структуры пористои керамики. Считая, что сумма структурных составляющих пористого черепка равна 100%, предложено их процентное соотношение принять за формулу модели, которая, например, для черепка из состава шихты с 60% ДО имеет следующий вид Поры СФКрФ = 54,82 13,45 31,73 Такие формулы, полученные для всех разработанных составов и образцов пористой керамики, занесены в память ПК «Структура» и использованы в исследованиях

Для расчета термического сопротивления, создаваемого в материале стеклофазой и кристаллическими новообразованиями (мулчит, кварц, шпинели, полевые шпаты, анортит и тд), по разным литературным источникам были установлены значения их

теплопроводности Определив толщину каждой фазы и структурных составляющих по модели ira рис 7, можно рассчитать создаваемые ими термические сопротивления Например, для модели ППК с 60% ДО при толщине ограждения 0,64 м общее термическое сопротивление равно 1,633 (м2 °С)/Вг При этом термическое сопротивление в черепке, создаваемое только порами, равно 1,394 (м2 °С)/Вт, в том числе микропорами - 0,242, средними порами - 0,561 и макропорами - 0,591 (м2 °С)/Вт Следовательно, по эффективности влияния на повышение термического сопротивления черепка из шихты с 60% ДО поры располагаются в следующий ряд микро-, средние, макропоры При этом термическое сопротивление, создаваемое СФ и Кр Ф, равно соответственно 0,132 и 0,106 (м °С)/Вт Решающий вклад в общее термическое сопротивление черепка привносится порами, так как их доля от общего термического сопротивления составляет 85,36%, в то время как вклад СФ и Кр Ф составляет соответственно 8,08% и 6,49%

Установлена общая закономерность динамики изменения характера кривых дифференциальной пористости и термического сопротивления черепка при увеличении в шихте выгорающих добавок Сравнение характера изменения кривых дифференциальной пористости и термического сопротивления (рис 9), создаваемого этими порами, показало, что если с увеличением в шихте объема древесных опилок с 0% до 60% общее количество микропор менее 50 мкм снижается в 1,5 раза, доля макропор от 200 до 700 мкм увеличивается в 25,8 раза, то характер кривых изменения термического сопротивления черепка, создаваемый этими порами при тех же условиях, аналогичен

Предложено для характеристики термического сопротивления, создаваемого порами различных размеров, ввести в раздел строительного материаловедения новый термин -«дифференциальное термическое сопротивление» По результатам экспериментов получены зависимости изменения «дифференциального термического сопротивления» от изменения дифференциальной пористости

о о о о о о

Размерность пор мкм

S

ИЖ—

•чп;— -UTJ

8885)88888

Размерность пор мкм

Рисунок 9 - Зависимости изменения термического сопротивления, создаваемого в черепке микро-, резервными и макропорами при увеличении в шихте ДО а - для составов без добавок, б - 60% ДО, I - ветвь кривой для микропор, II - то же для средних пор, III- то же для макропор

Впервые для пористой керамики установлено, что с увеличением в шихте выгорающих добавок от 0 до 60% происходит изменение «дифференциального термического сопротивления» по причине аналогичного изменения дифференциальной пористости Эю изменение наглядно демонстрируется расчетно-графнческим способом на треугольных диаграммах «Ят<5о И^оссю Ктгоо<7оо» (Ят - термическое сопротивление поровых фаз, (м2оС)'Вт для микро-, средних и макропор) траекториями перемещения фигуративных точек 11т (рис 10) для ДО эта траектория располагается по линии «Д-И-К-Л», для ДП - «Д-Е-Ж-3» и для ШГ - «Д-М-Н-О-П»

Рисунок 10 - Миграция областей расположения фигурами иных точек термического сопротивления,

создаваемого норовыми [¡газами черепка, и траекторий их перемещения на диаграмме Rthkzoo: R.Mn-rMo» при увеличении выгорающих добавок в шихте: «Д-И-К-Л»

- траектория при увеличении древесных опилок от 0 до 9; 24 и 60%; «Д-Е-Ж-3» -то же для древесной пыли; «Д-М-Н-О-П»

- то же дли ШГ; I — область термического сопротивления пор в черепке при 0% добавки; II - то же При 9% добавки; til -то же при 24-33% добавки; IV - то же при 50-60% добавки; V — общая область расположения фигуративных точек

Анализируя результаты исследований, можно сделать вывод, что для пористой керамики впервые расчет!iо-графическнм методом установлены я показаны области миграции «порового облака», структурных составляющих, «дифференциального термического сопротивления» и траекторий перемещения их фигуративных точек на треугольных диаграммах «микро норы-резервные поры-макропоры», «иоры-стсклофаза-Криспшшческая фаза» и «Rt<jo i Ктдкж)i Ктгоо^ов» при последовательном увеличении в шихте количества выгорающих добавок. Таким образом разработан способ управления структурой и тешюфизическими свойствами эффективных стеновых керамических Материалов путем оптимизации состава шихты за счет механо-химической активации глинистого сырья я введения выгорающих добавок, в том числе модифицированных Химическими добавками. Разработан комплект инструментария для управления структурой и теплопроводностью пористой керамики га виде программ «Структура» и к Оаза-Теплопротноз 1.0» я методика визуализации процессов изменения структуры черепка и взаимосвязанных с этим их теплофизических свойств.

Экспериментами установлено, что при поричадии черепка путем введения большого объема выгорающих добавок почти линейно Снижаются его плотность, прочность и морозостойкость ниже показателей, регламента руемых требованиями стандарта. Разработанная методика управления структурой покатала свою универсальность при обеспечении повышенной морозостойкости высокопористой ППК при новых различных способах получения пористой керамики, разработанных автором. В первом способе (патент № 2177924) морозостойкость Г25 достигается регулированием структуры за счет раздельного введения оптимального количества выгорающих добавок и Na-содержащей добавки, во втором способе (патент Ка 2240294) морозостойкость увеличена до F50 - путем введения жидких растворов электролитов в составе выгорающих добавок, которые предварительно пропитываются этими растворами. Причем для среднег[ластичной глины выгорающие добавки вводят в количестве 55-56% объем;! шихты, для умереннопласгичной -40-43%, а малопластнчной - 20-22%. Во втором способе высокая морозостойкость достигнута за спет более равномерного распределения норового пространства, что татке обеспсчиваег вдвое большую однородность по прочности и позволяет исключить образование высолов на поверхности сырца после сушки.

Анализ экспериментальных и расчетных данных позволяет сделать вывод, что получены опытные и промышленные образцы пористой и пустотело-пористой керамики, соответствующей по всем показателям ГОСТ 530-95. В то же время, требования сегодняшнего дня по энергосбережению в строительстве предполагают дополнительное

Чг М м*«

снижение средней плотности и теплопроводности стеновых керамических материалов и расширение их номенклатуры за счет создания более эффективной особо легкой и ультралегкой керамики.

Ч стертая глава посвящена разработке нормативных базовых требований к основным свойствам пеио-, газо-, ггор о керамических материален и легких БОС, которые ло настоящего времени не были разработаны.

Данные литературного обзора разных источников позволили установить для указанных материалов отдельные численные показатели прочности при сжатии и изгибе, средней плотности, теплопроводности, и одо поглощения. пористости и т.д. Так как в рассмотренных источниках имелась ограниченны информация по показателям свойств и они рассматривались в узком интервале по отношению к средней плотности, выбранные данные подвергались математической интерполяции, экстраполяции и обобщению с целью построения серии кривых зависимостей изменения указанных свойств пористых керамических материалов от изменения их средней плотности в интервале от 100 до 1200 кг/м3. охватывающего теплоизоляционные, х он струхни онно-теплшшмииионные и теплоизоляционные материалы.

В качестве примера на рис. Па приведена серия из трех кривых изменении предела прочности при сжатии пенокерамики с изменением средней плотности от 100 до 1200 кг/м3 для данных, полученных различными авторами, а на рис.116 — те же кривые после преобразования. Учитывая, что характер этих кривых подобен, и они отличаются по амплитуде, было принято, что они изохромны. Это позволило ввести в расчет новый параметр - «коэффициент технологичности» (комплексный коэффициент И), характеризующий способ изготовления пенокерамики и связывающий данные, полученные различными авторами. Введение этого коэффициента повышает вероятность получения достоверных данных, учитывающих особенности технологии. Он является некоторой константой для определенного способа производс тва и связывает между собой зависимости изменения свойств от изменения средней плотности, полученные при различных технологиях.

в . --¡-,---1— t—— i

О 10 20 30 10 50 60 70 SO 90 10 11 12 0000000 00 00 00 00

СрвДнЯЯ ПЛОТНОСТЬ ЧврйПКй. r'l 'М'

100 200 300 JM 500 600 700 S00 900 100 110 120

ООО

Средний плотность черепка. wftV

Рисунок ! I - Зависимости изменения предела прочности при сжатии пенокерамики с увеличением средней плотности, построенные по фактическим данным (а) и после их математических преобразований (б): I; 2; 3 - кривые по фактическим данным разных авторов; 121; З1 - то же после математических преобразований, 41 - кривая усредненных данных

Это позволило разработать номограммы (рис.12) зависимостей изменения предела прочности при сжатии пенокерамических материалов от изменения их средней плотности н интервале от 100 до 1200 кп'м3, fia основании которых установлены нормативные базовые значении прочности (таблица !). Вероятность соответствия разработанных базовых значений экспериментальным равна 0,95.

Рисунок 12 - Номограммы зависимостей изменения

предела прочности при сжатии пенокерамики при изменении средней плотности от 100 до 1200 кг/м3 и «коэффициента технологичности» N от 1 до 6, установленного по данным литературного обзора

Средняя плотность, кг/м3

Таблица 1 - Нормативные базовые требования к пределу прочности при сжатии пенокерамики

Средняя плотность, кг/м3 Базовые нормативы предела прочности при сжатии, МПа, п ринимаемые по технологиям

При N=1 При N=5 При N=6

тт | шах тт | тах тт | тах

Теплоизоляционная пенокерамика (100-400 кг/м:)

100 1 - - - - -

200 0 21 0 24 0 90 0 99 0 90 0 99

300 0 28 031 1 72 1 91 1 93 2 13

400 | 0 49 0 54 2 96 3 28 3 17 3 51

Конструкционно-теплоизоляционная пенокерамика (500-800 кг/м3)

500 0 90 0 99 3 79 4 18 4 41 4 87

600 1 11 1 22 5 03 5 55 6 06 6 69

700 1 52 1 68 6 47 7 15 7 50 8 29

800 1 93 2 13 7 92 8 75 9 57 10 57

Конструкционная пенокерамика (900-1200 кг/м')

900 2 34 2 59 9 57 1057 11 42 12 62

1000 2 96 3 28 10 60 И 72 13 49 1491

1100 3 38 3 73 12 66 14 00 15 14 16 73

1200 4 20 4 65 15 14 16 74 1761 ¡9 47

Пользуясь построенными номограммами, можно оперативно установить (спрогнозировать), например, максимальным предел прочности пенокерамики, достигаемый при опредетештой технологической схеме ее производства При этом достаточно изготовить по данной технологии только один контрольный образец, определить его среднюю плотность (657 кг/м3) и предел прочности (3,771 МПа) Затем на пересечении кривых в точке О определяется горизонтальная линия «В-С» с коэффициентом технологичности К, равным 3,265, для которого определяются нормативные базовые значения для соответствующих показателей средней плотности, приведенные в таблице 1 Нормативные данные прочности для N. равного 1 и 6, можно графически установить сответственно на линиях «Д-Е» и «И-К» Для данных на рис 11, полученных разными авторами, установлена рабочая область номограмм прочности, ограниченная линией «1-Н-С-Е-Ш-1» для интервала средней плотности пенокерамики от 100 до 1200 кг/м3 Разработанные номограммы и табличные данные прочности

рекомендуются для практического использования при проектировании пенокерамики и могут быть рекомендованы для разработки нормативных документов

Впервые по аналогичной схеме на основании отбора многочисленных данных литературного обзора после их математической обработки разработаны номограммы прочности, водопоглощения и теплопроводности для пено-, газо-, порокерамических материалов и легких БОС для всего интервала средней плотности от 100 до 1200 кг/м3

Результаты математического преобразования литературных данных и расчетов позволили установить, что высокопористые керамические материалы с одинаковым показателем средней плотности по мере возрастания их предела прочности при сжатии можно расположить в следующий ряд пенокерамика - БОС - порокерамика -газокерамика По мерс снижения теплопроводности их молено расположить в следующий ряд газокерамика - порокерамика - БОС - пенокерамика, а по мере возрастания водопоглощения порокерамика - БОС - пенокерамика - газокерамика Следовательно, из рассмотренного ряда наиболее высокими показателями свойств обладают газокерамические материалы Это позволяет сделать вывод о приоритетности их развития в РФ среди других рассмотренных ячеистых керамических материалов

Пятая глава посвящена разработке научных и технологических основ производства особо легкого керамзита шарообразной формы (КШФ) с насыпной плотностью 150-300 кг/м3 на основе хорошо-, средне- и слабовспучиваечых керамзитовых глин

Значительный вклад в исследования по регулированию качества керамзитового гравия внесли В Ф Вебер, Л Л Волчек, X С Воробьев, В Г Довжик, В В Еременко, М К Кабанова, Е А Коренькова, А А Новопашин, В П Петров, Б В Скиба, Н Г Чумаченко, Б В Шаль, О К) Якшаров В продолжение и развитие работ профессора Н Г Чумаченко и сотрудников НИИКерамзита В П Петрова, В Ф Вебера, В М Шаркова, Л Л Волчек автором исстедована возможность направченного регулирования структуры и свойств особо легкого керамзита путем легирования состава сырьевой смеси алюмощелочными добавками и улучшения качества сырцовых гранул за счет повышения давления при их прессовании Вебером В Ф экспериментами была доказана эффективность повышения давления прессования с 1 до 30 МПа для формования цитиндрических сырцовых гранул заданного диаметра из высоко-, средне- и умереннопластичных глин на свойства сырца и керамзита Это обеспечивает повышение прочности сырца, их стойкости от разрушения при перемещении по технологическому тракту и повышение качества керамзита

В связи с этим автором выдвинута рабочая гипотеза увеличение давления прессования сырцовых гранул на основе хорошо-, средне- и стабовспучиваемых керамзитовых глин с традиционных 0,5-1 5 МПа, принятых при производстве обычного керамзита, до 5-25 МПа для формования сырцовых гранул шарообразной формы заданного диаметра на специальных вальцовых прессах способствует значительному снижению насыпной плотности КШФ и, как результат, снижению его теплопроводности и повышению однородности Для указанных глин подтверждены выводы сотрудников НИИКерамзита, что уровень оптимальных давлений прессования зависит от вида сырья и втажности смеси Причем чем выше пластичность глины, тем выше прочность полуфабриката

Гипотеза доказывалась лабораторной и промышленной апробацией новой технологии путем формования шарообразных сырцовых гранул высокой плотности и прочности заданного диаметра, например, 7,5, 10, 13, 15 мм или другого размера, при повышенных давлениях прессования, равных 5-25 МПа, назначаемых в зависимости от влажности смеси, принятой в исследованиях о г 10 до 22% Для этого применялось формование на специальных пресс-формах и вальцовых прессах Предложенный способ позволяет свести к минимуму потери коэффициента формы свежесфорчованных гранул в процессе дальнейшей транспортировки по всей технологической цепочке производства керамзита После формования гранулы, например, диаметром 10 мм, высушивались до остаточной влажности 4-6% при 105°С и обжигались в печи в два этапа Первый этап —

подъем температуры до 200-300°С с выдержкой при этой температуре в течение 20-30 минут, второй - обжиг при температуре 1150-1 !70°С в течение 5-15 минут и затем охлаждение

Установлено (рис 13), что для всех составов при их различии в формовочной влажности от 10 до 22% наблюдается четкая тенденция значительного возрастания их прочности с 0,08-0,45 до 0,33-0,93 МПа (в 2,07-4,12 раз) с увеличением давления прессования свежесформованных образцов от 0 до 25 МПа Также интенсивно это возрастание наблюдается для высушенных гранул с 0,31-0,7 до 1,06-1,65 МПа (в 2,36-3,41 раз) При этом доказано, что с увеличением формовочной влажности смеси от 10 до 22% прочность свежесформованных сырцовых гранул снижается Определено, что экстремальная прочность гранул сырца при формовочной влажности 10% достигается при давлениях прессования в интервале 22,5-25 МПа, при влажности 13% - оптимальное давление прессования 17,5-20МПа, при 16% - 15 МПа, при 19% - 12,5 МПа и при 22% - 10 МПа Если точки экстремума соединить между собой линией «0,33 - 0,93», то она выражается полиномиальным уравнением третьей степени Уса-0 001Х3-0,0082 X2+0,21 X-1,0988, где Уа - прочность при сжатии свежесформованного сырца, МПа, X - давление прессования, МПа Более четко экстремумы выражены для зависимостей прочности от давления прессования гранул, высушенных до остаточной влажности 4-6% (кривая «1,061,65»)

6

о 05

у„ = о 1001** ооез; X1* 021* 1 617 98«

\ N

А

!озз]

б

5 10 15 20

Давление прессования МПа - Ряд1 — Ряд2 - РядЗ —■ — Ряд5 Ррдб |

10 15 20

Давление прессования !1Па |—Ряд1 —Ряд? — РядЗ— Ряд*"— Ряд5 Ряь|

Рисунок 13 - Увеличение предела прочности при сжатии свежесформованных (а) и высушенных (б) сырцовых гранул КШФ на основе средневспучиваемой Нурлатской глины с повышением давления при их прессовании 1 - при формовочной влажности 10%, 2 - то же при 13%, 3 - при 16%, 4 - при 19%, 5 - при 22%, кривые «0,33 - 0,93» и «1,06 - 1,65» - линии экстремумов

Давление прессоезния МПа

♦

\ <

У

/

/

л

Давление прессования, МПа

700 600 500 400 300 200 100 0

р. ^ в (п

Е I

о <о

с; о. ^

Рисунок 14 - Изменения свойств КШФ на основе хорошо вспучиваемой Тарн-Варской глины при увеличении давления прессования сырца 1 - для плотности сырцовых гранул, 2 - для насыпной плотности, 3 - для коэффициента вспучивания, 4 -для плотности гранул керамзита в куске

Установлено (рис. 14), что с увеличением влажности сырьевой смеси с 10 до 29% изменения прочности нри сжатии сырца, насыпной плотности КШФ и его гранул в куске ноеят экстремальный характер. Доказано, что особо легкий КШФ с насыпной плотностью 250 кг/м3 может быть получен при формовочной влажности смеси 23% и давления прессования 10 МПа, Разработаны уравнения зависимостей изменения основных свойств КШФ на основе хорошо-, средне- и елабовспучиваемых глин при увеличении давления прессования сырца. Гипотетически механизм увеличения коэффициента вспучивания при повышении давления прессования сырца схематично представлен на рис. 15.

При оптимальных давлениях прессования Лми все частицы глины в объеме гранулы находятся как бы во пзвсшсипом (плавающем) состояний, гак как вода, создавал избыточное давление, диспергирует мельчайшие частицы глины, равномерно обволакивает их тончайшими пленками (рис.15г) и способствует лучшей гомогенизации сырья.

При объемном обжатии гранул в них формируется слоистая структура сырца (рие.15д), в которой из-за задержки испарения свободной и адсорбированной воды и в результате быстрого подъема температуры обжига происходит смещение окислительно-восстановительных реакций в область более высоких температур, что способствует увеличению вспучиваемое»! массы.

Установлено, что со снижением насыпной плотности КШФ, достигаемым за счет повышения давления прессования сырца, происходит одновременное снижение прочности. Поэтому изучено влияние на повышение прочности черенка КШФ добавок в сырьевую смесь в виде ОГП и ОТД.

Экспериментально доказана возможность значительного увеличения прочности КШФ плотностью 150-300 кг/м\ полученного на основе исследованных глин при введении в состав смеси до 0,5-3% ОГИ (рие.16).

Большая дозировка добавок не рекомендуется по соображениям увеличения насыпной плотности КШФ и снижения экологичности сырьевой смеси. Наилучшие результаты получены на хорошо вспучиваемой Тарн-Варской керамзитовой глине при

р

Рисунок 15 - Схема обжатия сырца: а - структура сырцовой гранулы при отсутствии давления Ро=0; б - при давлении Р|> Р0; в - Р^ >Р, > Р,л; г - РОГ1Г> Рз > Р|>РП; 1 -стенка формующей лунки; 2 ■ частицы глины; 3 - межзерновое пространство; 4 - зазор между формующими полусферами; 5 - пути миграции влаги; 6 - слой плати; д -схема формирования слоистой структуры гранулы при

всестороннем обжатия

введении в смесь до 3% ОГП. При этом прочность керамзита увеличивается в 4.92, а коэффициент конструктивного качества с 0,0037 до 0,012 по сравнению с заполнителем без добавки: Получен ультралегкий КШФ с насыпной плотность» 147-199 кг/м, прочностью при сжатии 0,55-2,3 МПа На основе средневсиучиваемоЙ Апастовской глины интервал насыпной плотности особо легкого КШФ ограничен в рамках 270-300 кг/м3, а прочность — от 1 до 2.4 МПа. По сравнению с керамзитом, полученным без добавки, при 3% добавки ОГП достигается увеличение прочности в 2,5 раза, а коэффициента конструктивного качества —в 1,25 раз.

----е-^-т

/ о. го

7 *

7

ь

0 98

0

го

10 15

Комчэсгас ОГП.%

о 5 10 15

Количестоо ОГП . %

Рисунок 16 - Повышение прочности при сжатии (а) и насыпной плотности (б) КШФ с увеличением в смеси количества ОГП: (—) - для хорошо вспучиваемой Тарн-Варской глины, (■—) - для средневсиучиваемоЙ Аиастовской глины

Для установления механизма значительного увеличения прочности КШФ за счет введения добавок проведены исследования процессов структурообразовання его черепка. По изображениям непрозрачных шлифов (рис,17, а,б) и соответствующих им кривых дифференциальной пористости (рис, 17, в,г) черепка гранул КШФ с ОГП от 0 до 20% определяли микрообъем черепка подобного его макрообьему.

40

35

о. 30

и №

о да 20

о © 15

* ю

§ Ъ< 0

Я' I

1

1

1

;

I

№2 .ж 1.41

0 С 0 0 ОООООООСОООШЯОООй Размерность пер,

1 1

\

-

■ 7

К т» 1

«1' £ #

т а ш 1

0 2040 6060101214 №182022242«

ооо э (юооооооооооооооез

Размеримте лор, мим

Рисунок 17 - Динамика изменения характера структуры (а, б) и дифференциальной пористости (в, г) КШФ с насыпной плотностью 199 кг/м' с 3% ОП1 при уменьшении площади анализируемого участка шлифа: а, п - при 3=500 мм ; б, г -то же при 8=1 мм3

Установлено, что для выбранного интервала анализируемого участка шлифа площадью от I до 500 мм2 микрообъемы черепка площадью свыше ] им2 обладают всеми признаками порового пространства макрообъема. Это является свидетельством высокой однородности порового пространства КШФ, связанной с оптимальными режимами его формования. Аналогичные исследования черепка для КШФ, сформованного из той же смеси при 1,5 МПа, характерного для традиционной технологии производства обычного керамзита, позволили установить минимальный микрообъем подобия при 3, равном 100 мм2. Это свидетельствует о его низкой однородности.

Если все поры КШФ в соответствии с представленными данными литературного обзора разделить на опасные (менее 50), резервные (от 50 до 200) и безопасные (свыше 200 мкм), то можно установить, что при уменьшении насыпкой плотности КШФ от 52б до 195 кг/м происходит благоприятное цтя увеличения морозостойкости и долговечности керамзита перераспределение пор: опасных пор уменьшается на 4,6%, резервных и безопасных пор увеличивается соответственно на 3,9% и на 0,6%, Определено процентное соотношение опасных, резервных и безопасных пор в черепке керамзита, которое для ультралегкого КШФ с насыпной плотностью 199 кг/м1 (КШФ-199) равно (18-22): (37-41): (41-42), а для тяжелого КЩФ-526 оно равно (18-23): (31-36): (41-51).

Экспериментально и расчетами и КШФ определены количественные значения СФ (с использованием методики Чумаченко Н.Г.) н Кр.Ф. По полученным значениям характеристик пористости, СФ и Кр.Ф, для всех исследованных образцов КШФ установлена динамика изменения структуры при увеличения в смеси ОПТ с 0 до 20%, которая представлена в двух формах: первая — но формуле «Поры:СФ:Кр.Ф», вторая — «СФ:Кр.Ф»(рис.18).

ст-л

вдк

Рисунок 18 - Динамика изменения соотношения структурных составляющих черепка КШФ-199 при увеличении в смеси ОПТ с 0 до 3%: слева - с порами, справа - то же без нор

Анализ результатов экспериментов позволил установить, что высокие эксплуатационные свойства КШФ с увеличением в смеси ОГП с 0,5 до 20% достигаются ча счет увеличения в черепке доли Кр.Ф более чем в пять раз с 0,8 до 4,6%, стеклофазы почти в три раза с 4,8 до 17,4% при одновременном уменьшении доли паровых фаз с 94,3% до 78%, В стенках пор, сложенных нз стеклофазы и кристаллических новообразований, возрастает количество полевых шпатов, муллита, шпинели и кварца в среднем в 1,59-1,62 раза, а количество кристобалита изменяется незначительно. При этом происходит одновременное снижение в стенках пор количества стеклофазы с 85% до 75,7%, т.е. примерно на 12,3%.

Структурная формула черепка КШФ, например, при 3% ОГП имеет следующий вид ПорыСФКрФ = 93,39 5,65 1,06 Такие формулы получены для всех исследованных образцов КШФ и занесены в память блока базы данных ПК «Структура»

Для КШФ подтверждена работоспособность разработанной в главе 3 методики управления структурой и свойствами пористого черепка Расчетио-графическим способом доказана возможность целенаправленного регулирования пористости и структуры КШФ по изменениям траектории перемещения фигуративных точек, отвечающих за расположение «порового облака» и структурных составляющих на треугольных диаграммах «порыло поры5о<гоо порььдю» и «Поры СФ Кр Ф» при увеличении в сырьевой смеси количества ОГП (рис 19)

Поры<50мкм Поры

Область структурных / 14/ \ составляющих 20 \ т — ""

/ \

Область пор

10

Поры 50<200м СФ

Рисунок 19 - Миграция областей расположения опасных, резервных и безопасных пор черепка КШФ и траекторий перемещения их фигуративных точек на диаграммах «поры<50 поры5о<2оо порььгоо» и структурных состав тяющих на диаграмме «Поры СФ Кр Ф» с увеличением содержания в смеси ОГП точка А - для ОГП=0%, Б - то же 3%, В -то же 5%, Г - то же 10%, Д - то же 20%, «А-Б-В-Г-Д» - траектория перемещения фигуративных точек поровых фаз, «Е-Ж-3-И-К» - то же структурных составляющих

Так, для черепка КШФ, изготовленного из смеси без ОГП, фигуративная точка А располагается в нижней зоне диаграммы, а при введении в смесь 3% ОГП расположение фигуративной точки перемещается в точку Б При ступенчатом увеличении в смеси добавки до 3, 5, 10 и 20 % траектория перемещения фигуративной точки будет «А-Б-В-Г-Д» Аналогичным образом траектория «Е-Ж-З-И-К» характеризует изменение соотношения структурных составляющих черепка Видно, что область расположения этих точек сосредоточена в вершине треугольной диаграммы Это вполне логично, так как черепок КШФ на 74-94,3% сформирован порами При этом количество СФ и Кр Ф, распределенных в степках этих пор, с увеличением в смеси количества ОГП от нулевого значения до 20% увеличивается соответственно с 4,83 до 17,42% и с 0,83 до 4 58% Таким образом доказано, что с увеличением в смеси ОГП можно изменять соотношение структурных составляющих

Впервые экспериментально установлена взаимосвязь между размерностью пор и термическим сопротивлением, создаваемым этими порами Установлено, что при наличии в черепке ультралегкого КШФ-199 опасных пор в количестве 20% от общею количества всех пор их вклад в общее термическое сопротивтение модели составляет всего 1,271,53%, а вклад 30-41% резервных пор составляет 9,34-12% Основной вклад (87,4589,39%) в термическое сопротивтение черепка КШФ вносят безопасные поры, которых в керамзите 40,89-51,06% Впервые для КШФ-199 получены уравнения дифференциальной пористости и связанные с ними уравнения «дифференциального термического сопротивления» При соотношении количества опасных, резервных и безопасных пор, равном 1 (1,5-1,7) (1,7-1,9), отношение их вкладов в общее термическое сопротивтение равно 1 (7,2-7,3) (57,2-70,4) Аналогичная тенденция наблюдается и для тяжелого КШФ-526, для которою отношение этих же пор равно 1 1,5 1,7, а их термических сопротивлений 1 7,2 57,2

На рис 20 для сравнения приведены кривые дифференциальной пористости и «дифференциальною термического сопротивления» ультралегкого КШФ-199 Каждая

кривая разделена на три ветви в зависимости от вида нор: Í - для опасных, II - для резервных и III - для безопасных. Анализируя полученные данные и характер кривых, можно утверждать, что по степени эффективности повышения термического сопротивления КШФ поры располагаются в следующий ряд по мере возрастания; опасные, резервные, безопасные.

Результаты лабораторно-технологическнх исследований подтверждены опытно-промышленной апробацией на базе Казанского завода керамзитового гравия путем выпуска на основе средне- и хорошо вспучиваемых керамзитовых глян Иурлатского и Тарн-Варского месторождений нескольких опытно-промышленных партий КШФ, обожженных в 40-метровой вращающейся печи при 1140-П75°С.

Рисунок 21 - Внешний вид гранул КШФ с Кф=1,05-1,15, полученных в промышленных условиях на базе технологической линии Казанского керамзитового завода

Таким образом, л абораторпо-тсхг го логическим и и опытно-промышленными экспериментами доказано, что объемное увеличение давления прессования сырцовых гранул способствует увеличению плотности и прочности сформованных гранул, а также снижению насыпной плотности керамзита на 1-3 марки. Такая технология предложена впервые, Разработаны научные и технологические основы управлении и регулирования свойствами при производстве КШФ на основе типичных хорошо-, средне- и слаб о вспучиваемых керамзитовых глин. На основе полученных партий КШФ были разработаны оптимальные рецепты керамзитобетона.

Формование сырцовых шарообразных гранул осуществлялось на специальном Вальцовом прессе при давлении прессования 10 Mí 1а, Легирование сырьевой смеси Яроизволилость добавкам» OTA (0,5-1%) или ОГП (до 3%). Получен КШФ с насыпной плотностью 265 - 277 кг/м3 при фракции 15-20 мм и 220-226 кг/м3 при фракции 20-25 мм (рис.21). При этом гранулы КШФ обладали высокой однородностью свойств: коэффициент формы гранул 1,05-1,15, коэффициент вариации по прочности 4-8%, а коэффициент вариации но насыпной плотности 2-4%, что значительно превосходит требования ГОСТ 9754-76.

о

О [0203[3.1С50 6 0 7!НЛИ ТО' П213141516171019 20 2*22232425 п ^ ,гиг, 1Й]С -¿лс

«ищи] мооооойооммоодаюсеоооошкте

Рнм г£ь м

фнос^ь пор. ида

Рисунок 20 - Характер изменения дифференциальной пористости (а) и термического сопротивления (б) ультралевого КШФ-199; I - ветвь кривой для опасных пор, II - то же для резервных пор, Ш - то же для безопасных пор

,rl,i i'flf-í н: м ,,пг ri,7o t,. i* i • „Ü >> ¡(_'i-re. jqq

Экспериментально устаиовтено, что, благодаря соблюдению принципа наиболее равномерного и однородного распределения зерен крупного заполнителя шарообразной формы в объеме конгломерата, повышена однородность бетонов с КШФ по сравнению с заводским показателем в 2 раза Это подтверждено тем, что коэффициент вариации скорости прохождения ультразвука через бетон оптимального состава с КШФ равен 1,8%, а для бетона с заводским керамзитом - 3,3% Коэффициент теплопроводности снизился для керамзитобетонов класса В3,5 с 0,34 до 0,23 Вт/(м °С), для класса В5 - с 0,33 до 0,29 Вт/(м °С)

Лабораторно-технологические испытания позволите получить на основе КШФ керамзитобетон и керамзитопепобетоны ктаеса В3,5 со средней плотностью соответственно 700-750 кг/м3 и 550-600 кг/м3 Их использование в строительстве позволит значительно расширить сырьевую базу для создания новых эверго- и ресурсосберегающих проектных решений ограждающих конструкций жилых здании, в особенности малоэтажных

Одним из недостатков традиционного заводского керамзита является дефицит песчаной фракции в товарной смеси, которая согласно обзору в среднем по РФ составляет в товарной смеси не более 5-10% Поэтому при приготовлении оптимального состава керачзитобетона, в котором должно присутствовать около 30% керамзитовой песчаной фракции, недостающее количество керамзитового песка заменяют тяжелым песком

С целью устранения указанного недостатка традиционного заводского керамзита и повышения энергоэффективности керамзитобетона предложены новые способы производства керамзита с повышенным содержанием (до 35%) в товарной смеси песчаной фракции В первом способе (ас №1447777) это достигается путем совместного обжига сырцовых глинистых гранул и золы ТЭЦ с содержанием угля 10-24% при массовом соотношении ЗОЛЫ и гранул 1 (2,5-4,9) Установлено, что при этом обеспечивается снижение марки керамзита по показателю насыпной плотности на 1-4 марки при одновременном снижении водопоглощения с 20 до 16% Во втором способе (ас № 1447778) во вращающуюся печь совместно с гранулами вводят смесь золы ТЭЦ и отходов травления алюминия, причем количество последнего составляет соответственно 0,5-3 и 2,5-25% от массы сырцовых гранул и массы золы ТЭЦ Это обеспечивает снижение водопоглощения керамзита до 9-11% В третьем способе (ас № 1544743) используют состав смеси из 92-96,5% вспучиваемой глины, 1-3% ДП и 2,5-5% ПЩ Использование разработанного заполнителя для керамзитобетонпых стеновых конструкций жилых зданий позволяет значительно повысить их прочность, однородность и экономить энергоресурсы па их отопление

Недостатком разработанных керамзитобетонов с использованием КШФ и керамзита с повышенным содержанием песчаной фракции является необходимость использования дефицитного портландцемента Поэтому интерес представляет разработка новых альтернативных особо легких газокерамических бесцементных материалов

Шестая глава посвящена лабораторно-технотогической и опытно-промышленной апробации технологии производства новых теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных высокопористых блочных вспученных керамзитокерачических изделий (ВКК) на основе хорошо, средне- и слабовспучиваемых керамзитовых глин или трепела, заключающейся в синтезе технологий производства КШФ и кирпича Новизна технологии заключается в том, что производится формование прочных шарообразных сырцовых гранул заданного диаметра при повышенных давлениях прессования как и при производстве КШФ, их сушка до остаточной влажности 4-6% в сушильном барабане, засыпка гранул в огнеупорные формы, разравнивание их поверхности и обжиг в формах в два этапа первый - термообработка при 200-400°С в течение 20-30 минут, второй -вспучивание массы после термоудара при 950-1175°С в течение 20-60 минут, охлаждение, выемка изделий из форм и, при необходимости, раскройка массива на изделия заданной

шпинелей, гематита, муллита в сумме только 1,79-4,4% Учитывая тот факт, что стенки пор ВКК, обеспечивающих прочность изделия, сложены на 71,5-81,44% из СФ и на 18,628,5% Кр Ф, предчожен новый способ увеличения прочности стенок за счет создания вариотропной структуры как стенок пор, так и порового пространства изделия Эффект достигается за счет «керамического армирования» изделия, обеспечивающего различную плотность и прочность по сечению изделия, за счет использования эффекта различного вспучивания сырцовых гранул, сформованных из одной и той же глины, но при различном давлении прессования После обжига изделие по сечетпо имеет неравномерное распределение прочности и средней плотности по периметру при плотности 300-400 кг/м3 прочность равна 2,65-3,8 МПа, в средней части соответственно 150-250 кг/м3 и 0,85-1,5 МПа Установлено, что совместное вспучивание гранул, сформованных при различных давлениях прессования и засыпанных в разные слои ограниченной формы, способствует увеличению прочности пористого материла в каждом из слоев Показало, что увеличение прочности наружной оболочки материала составляет 44,79%, а сердцевины 30,35% Превышение прочности по всему изделию в среднем составляет 9,7-54,4%

Способ «керамического армирования» позволяет получать теплоизоляционные изделия вариатропной структуры с плотностью 380-400 кг/м3, прочностью 1,4-1,8 МПа без добавок и с добавками плотностью 280-390 кг/м3 при прочности 0,6-2,8 МПа, конструкционпо-теплоизоляционые без добавок с плотностью 400-800 кг/м3 при прочности 1,6-4,6 МПа и с добавками 450-800 кг/м3 при прочности 1,8-5,25 МПа, конструкционные без добавок с плотностью 1080 кг/м3 при 11 МПа и с добавками 11401200 кг/м3 прочностью 11,3-13,5 МПа

Дополнительное повышение прочности достигается введением в состав смеси добавок в виде OTA с различной концентрацией №гО, которое также снижает температуру обжига по сравнению с составом без добавки Эффективность снижения зависит от концентрации Ña20 при 80-100 мг/л - снижение достигает 30-40°С, а при 500600 мг/л - 50-60°С Доказано экспериментами, что при равных значениях средней плотности черепка в 380, 450, 500 и 800 кг/м3 соответствующее увеличение его прочности при введении в смесь ОТЛ до 1,5% составляет 100, 50, 58,9 и 20 %, по сравнению с образцами без добавок Возрастание прочности, в основном, связано с увеличением количества СФ, которое цементирует остальные структурные составляющие, и это подтверждается значительным снижением водопоглощения тех же образцов соответственно на 5,3, 5,6, 13,8 и 25 %

Оценка влияния давления прессования полуфабриката на формирование характера порового пространства черепка ВКК производилась изучением трансформации изображений снимков шлифов контрочьных образцов, изготовленных из смесей, сформованных при различных давлениях прессования сырца По непрозрачным шлифам (рис 23) с использованием ПК «Структура» установлено, что теплоизоляционные изделия со средней птотностыо 250 кг/м3, полученные вспучиванием из сырцовых шарообразных гранул, спрессованных при давлении прессования 15 МПа на основе хорошо вспучиваемых керамзитовых глин, сформированы в основном из трех групп пор размером 150<800, 800<2500 и 2500<10000 мкм (рис 24) При этом их доли от общего количества пор составляют соответственно 55,23%, 31,52 % и 12,93% Уменьшение давления прессования сырца до 5 МПа способствует перераспределению пор, так как при этом увеличивается доля мелких пор (150-400 мкм) до 72,04%, а для пор второй группы и третьей группы, наоборот, значительно снижается соответственно до 24,07 и 3,89%

Такая закономерность соблюдается и для изделий плотностью 350 кг/м3, полученных на основе средневспучиваемых глин, так как с увеличением давления с 5 до 15 МПа наблюдается увеличение доли пор размером 800<2500 и 2500<10000 мкм в 1,95 и 1,39 раз, а доля мелких пор снижается в 1,44 раза Доказано, что в изделиях, изготовленных из гранул, сформованных при давлении прессования 5 МПа (рис 24, кривая II), формируется в 1,3 раза больше пор первой группы (150-800 мкм), чем в изделиях из гранул,

вспучивания при обжиге всего массива изделия в 1,52-1,88 и на 1,65-1,8 раза, соответственно, на хорошо и средневспучиваемых керамзитовых глинах

Следовательно, экспериментами подтверждена гипотеза способ увеличения давления прессования полуфабриката, заимствованный из технологии производства КШФ, и для производства высокопористой ВКК является эффективным технологическим приемом для увеличения вспучиваемости смеси при обжиге в 1,5-2 раза и снижения средней плотности изделий

На основе средневспучиваемых керамзитовых глин Юколинского и Березовского месторождений получены теплоизоляционные изделия ВКК плотностью 315-380 кг/м3 и конструкционно-теплоизоляционные с плотностью 409-520 кг/м3 при соответствующей прочности 1-1,3 МПА и 1,5-3,5 МПа В промышленных условиях на основе хорошо вспучивающегося керамзитового сырья Апастовского и Тарн-Варского месторождении доказана возможность получения ультралегких теплоизоляционных изделий плотностью 197-350 кг/м3, прочностью в пределах 0,51-2,35 МПа, теплопроводностью 0,07-0,08 Вт/(м °С) Установлено, что коэффициент конструктивного качества изделий, полученных на хорошо вспучиваемых глинах, выше, чем па средневспучиваемых Экспериментально доказана возможность получения на основе трепела светлоокрашенных конструкционно-теплоизоляционных керамических изделий ВКК со следующими свойствами средняя плотность 500-800 кг/м3, предел прочности при сжатии 3-5,5 МПа, коэффициент конструктивного качества 0,0067-0,0083, водопоглощение 15-29%, теплопроводность 0,11-0,12 Вт/(м °С)

Сравнение свойств экспериментальных изделий ВКК с базовыми нормативными значениями, разработанными в 4-й главе, показало, что па основе исследованных глин получены теплоизоляционные изделия марок 200, 300, 400 и конструкционно-теплоизоляционные марок 500 и 600 с низкой теплопроводностью, которая меньше базовых, установленных для указанных марок, соответственно на 3,81, 3,04, 2,34, 2,17 и 1,92 раза Кроме того, ввиду замкнутости пор, они при этом обладают очень низким водопопощением, равным для указанного выше интервала средней плотности 13,8-22%, что в 2-4 раза меньше, чем у пенобетона аналогичной плотности Тем не менее, полученные изделия обладают недостаточно высокой прочностью

Для увеличения прочности черепка ВКК в состав сырьевой смеси вводили Na- и Al-содержащие добавки в виде OTA и фрезота Экспериментально установлено повышение прочности изделий на основе хорошо вспучиваемых керамзитовых глин соответственно в 1,5-2,5 и 1,2-1,8 раза, соответственно, при оптимальных количествах OTA (0,5-1,8%) и фрезота (0,8-3%) Это связано с равномерным распределением малых дозировок добавок в объеме сырьевой смеси, за счет объемного формирования гранул при оптимальных повышенных давлениях прессования и формированием при обжиге дополнительной СФ и Кр Ф в виде новообразований первичного муллита, шпинелей, гематита, кристобаллита Следовательно, можно утверждать, что повышение давления прессования гранул оказывает комплексное механо-химико-термическое воздействие на смесь Этим самым подтверждены представления Сватовской Л Б и Масленниковой Л Л о равноценности замены дорогой и длительной механической активации глины, осуществляемой при традиционной технологии с помощью каскада вальцев и бегунов, равноценной химической активацией путем введения в воду затворепия химических добавок-электролитов для компенсации недостаточной переработки глиномассы

Установлена возможность направленного регулирования порового пространства черепка ВКК за счет оптимизации состава сырьевой смеси и давления прессования полуфабриката Энерго- и ресурсосбережение при использовании ВКК для строительства домов достигаются за счет оптимальной полимодальной структуры материала, сложенной в основном (84,6-90,38%) порами различных размеров, обеспечивающими ему низкую теплопроводность и высокое термическое сопротивление На долю стеклофазы приходится 7,83-11%, а кристаллических новообразований в виде кварца, кристобаллита,

геометрии Способ может осуществляться пластическим и полусухим способом, на который получен патент РФ за № 1787983

Исследовались хорошо вспучивающиеся 4) глины Тарн-Варского,

Лпастовского, средневспучивающиеся (Квсл =2,5-4) Березовского и Юколинского и слабовспучивающиеся Нурлатского (некондиционная) месторождений

Для технологии производства ВКК, как и для производства КШФ, установлена эффективность влияния повышения давления прессования сырцовых гранул с 0,5-1,5 МПа до 5-25 МПа на коэффициент их вспучивания при обжиге (рис 22)

Дшгениэ преееоеам«, МТа Давление прессо®ния,МЪ

Рисунок 22 - Сравнение характера повышения вспучиваемости сырцовых шарообразных гранул, обожженных в отдельности (а) при производстве КШФ и при обжиге в массиве (б) для получения ВКК при увеличении давления прессования полуфабриката 1 - для Апастовской глины, 2 - то же для Тарн-Варской, 3 - Юколинской, 4 - Березовской, 5 - Нуртатской, «5,8 - 2,75» и «4,9 - 2,55» - линии экстремумов

Установлено, что для высокопластичной Апастовской глины максимальная вспучиваемость гранул, равная 5,8, достигается при давлении прессования 10 МПа, для высокопластичной Тарн-Варской -4,85 при давлении 13 МПа Меньшую вспучиваемость имеют гранулы на основе средневспучиваемых глин Юколинского и Березовского месторождений, соответственно 3,7 и 3,4 при давлениях 15 и 16,5 МПа. Этот показатель для некондиционного керамзитовою сырья Нурлатского месторождения равен 17,7 МПа, при котором вспучиваемость составляет 2,51 Следовательно, для определенного состава шихты существует свой оптимум давления прессования полуфабриката, при котором достигается максимальная вспучиваемость сырья Установлено различие уровня вспучивания шарообразных сырцовых гранул по технологии производства КШФ и ВКК При обжиге в массиве коэффициент вспучивания для хорошо вспучиваемых глин снижается на 19,4-29,9%, для средневспучиваемых - до 13,3%, причем эта разница возрастает с увеличением показателя пластичности глины Это связано с тем, что по первой техночогии вспучивание отдельных гранул происходит в основном в окислительной среде, по второй — при обжиге засыпки гранул в массиве в восстановительной среде, обеспечиваемой газами, выделяемыми при разложении глинистых минералов, карбонатов, сульфатов и выгорании органики

Анализ результатов исследований позволил установить корреляционные зависимости между уровнем вспучиваемости различного керамзитового сырья и оптимальным давлением прессования полуфабриката и способом его обжига в виде полиномиальных уравнений и характерных для них кривых экстремума «5,8-2,75» и «4,9 -2,55», представленных на рис 22 Можно утверждать, что для блочных изделий ВКК экспериментально доказана эффективность повышения давления прессования сырцовых гранул с 0,5-1,5 МПа до 10-17,7 МПа, обеспечивающего увеличение коэффициента

сформованных при 15 МПа. Картина кардинально меняется для нор размером свыше 800 мкм: доля пор второй группы (800-2500 мкм) с увеличением давления прессования увеличилась в 1,31 раз, а пор третьей группы (2500-10000 мкм) в 3,31 раза.

Рисунок 23 - Изменение характера порового пространства образна ВКК. изготовленного из сырца, спрессованного при 15 МПа, при уменьшении площади анализируемого участка: а - для 5=6000 ммг. б - S=I0 мм2; слева - реальная структура поверхности образца, справа - то же, по преобразованное с помощью ПК «Структура»

] i f m Hi 1.0 2 3! 45

nil 1 (5 п '1 ajj 55 J.v 1.2 71

Л Дс.7 в

N » Í2 I

fi I

.01 fifi

& # # ^ ^ ^ £ ^ Р,13нежность пор, мкм

Рисунок 24 - Изменение характера кривых

дифференциалы®® пористости ВКК в диапазоне от 150 до 10000 мкм при 5=6000 мм2 : I — для ВКК, изготовленной из гранул, сформованных при 15 Mlla; II - то же для Ь МПа; А и Б -соответствующие им линии тренда

Гипотеза графически подтверждается на треугольных диаграммах юны ф<$оо ' П0ры(м><2500 : порывом омм если на них расположить фигуративные точки норового пространства изделий ИКК, полученных из полуфабриката, сформованного при различных режимах формования. На диаграммах определены координаты этих точек и установлены пути их миграции при изменении давления прессования полуфабриката. Так, точка с координатами (72,04-24,07-3,89 %} соответственно для пор размером 150<800; 800<2500 и 2500<10000 мкм, присущая изделиям, полученным при давлении прессования сырца 5 МПа, мигрирует в другую точку с координатами (55,23 - 31,52 - 12,86 %), присущим» изделиям ВКК, полученным формовашгем полуфабриката при оптимальном давлении в 15 МПа.

Итак, можно утверждать, что разработана методика регулирования структуры и свойств надел ий ВКК, за счет легирования состава смеси алюмонатриевыми комплексными добавками и оптимизации давления прессования полуфабриката. Технологичность принятых решений при производстве изделий ВКК доказана достижением высокой однородности лорового пространства в его микро- и макрообъем ах, Эксперименты позволили установить, что наиболее слабым звеном в технологии производства ВКК является необходимость обжига и вспучивания массы вместе с формой, которая должна выдерживать многократные циклы термической обработки. Были апробированы различные материалы и конструкции форм сначала в лабораторных условиях, азатем в промышленных условиях.

Разработаны два новых способа обжига круп но габарвтн ого массива изделия в огнеупорных формах. Первый способ осуществляется в керамической форме, сложенной кладкой на основе огнеупорных кирпичей из двух Г-образных стенок, причем одна из них жестко связана с подом, а вторая _ подвижная, отодвигающаяся после обжига и позволяющая вынимать изделие из формы. Второй способ — обжиг в жестких керамических формах с использованием передвижных внутренних тонких перегородок из огнеупорных материалов. Эксперименты в лабораторных и промышленных условиях показали, что предложенная конструкция форм и способы их распалубки после обжига позволяют просто и быстро производить раскрытие форм и выемку изделий без дефектов и брака. Достоинством способа является простота сборки и разборки форм и использование традиционных дешевых огнеупорных керамических материалов. Установлено, что наиболее долговечным (свыше 120 циклов) материалом стенок крупногабаритных форм является кирпич из газокерамики на основе огнеупорной глины и алюмохромфосфатной связки и шгиты из кору; Еда. Для изготовления мел коштучяых блоков, камней и кирпичей разработаны легко разбираемые формы, состоящие из двух «Г»-образных составляющих стенок, изготовленных из более дорогой и менее долговечной жаропрочной стали ЭИ*620. Для исключения адгезии пиропластичсского расплава к стенкам форм в лабораторных и промышленных условиях были разработаны, апробированы и рекомендованы новые составы огнеупорных смазок.

По результатам анализа данных лабораторной и промышленной апробации производства новых изделий ВКК на основе хорошо, средне- и с л аб овсп учи ваемых керамзитовых глин и трепела разработаны научные и технологические основы управления нх структурой и свойствами. Низкая теплопроводность и высокое термическое сопротивление указанных изделий доказывает возможность расширения номенклатуры зперго- и ресурсосберегающих ТИ и КТИ керамических блочных изделий,

В седьмой главе разработаны основные принципы моделирования поведения пористой керамики при эксплуатации во влажных условиях. Для этого на первоначальном этапе разработаны к определены исходные данные для формирования модели и принятые при этом Допущения.

Рисунок 25 - Схема модели ПШ (Д0=20%; Х-200 мм2): 1-1, П-И, ..., УЦ-УН - произвольные подобные сечения,

имеющие одинаковый характер и размерность нор

Рассмотрена модель пористого кирпича в виде параллелепипеда размером 1,2289x1,6273x1,2286 см (рис,25), изготовленного из Красногорской глины с введением в смесь 20% ДО. Для привязки данных к экспериментальным, использованным в главе 3, площадь лицевой поверхности модели принята равной 200 ммг.

В модели приняты следующие допущения:

- в каждом сечении П-Н, ИМИ, УН-УП характер пор аналогичен порам на плоскости 1-1, т.е. одинаковые поры пронизывают всю толщину модели, равную й„,=1,228бсм;

- все поры имеют цилиндрическую форму с диаметром основания d, вписанным в реальный «профиль» поры,

- объем каждой поры определяется по формуле объема цилиндра ж г2h = ж с? h/4, где г или d, соответственно радиус или диаметр пор, h - длина (высота) поры, равная толщине модели

При этом скелетная часть (стенки пор) модели сложена на 17,93% из СФ и на 42,25% из КрФ Состав кристаллической фазы следующий кварца - 15,4%, гематита - 0,8%, муллита - 1,59%, альбита - 7,35%, ортоклаза - 7,91%, реликтов глинистых минералов— 9,84% Поровое пространство представлено в виде общей пористости, равной 39,18%, в том числе закрытой пористости - 15,18% и открытой - 24% В долевом отношении поры располагаются в следующий ряд микропоры - 0,31%, резервные поры - 4,59%, макропоры - 95,08% Причем во всем интервале размерности пор объем открытых пор выше Это связано с тем, что принятая технология введения выгорающих добавок способствует формированию в основном открытых пор

Установлено, что общий объем модели Умод слагается из объема стеклофазы Усф, кристаллических новообразований УкрФ и объема пор Vnop, причем поровое пространство материала суммируется из объема открытых Уоткр (кривая I) и закрытых Узакр пор (кривая

и)

Тогда объем модели равен

У иод = Усф + У КрФ + Уоткр + Узакр ( )

Подставляя в (2) формулы объемов составляющих, рассчитаем объем модели по формуле (3)

Ущ» = Кф +<уа +VM+Va +Уор„+У^г)+ ¿лгДт„ h потр + h пшкр (3 )

J=0 1-0

где У„, Угем, Ум Уа, Уорт, Урелг - объемы, соответственно, кварца, гематита, муллита, альбита, ортоклаза и реликтов глинистых минералов, rlamv, г, -радиусы открытых и

закрытых пор, мкм,И- длина пор, мкм, патхр, п1акр- количество открытых и закрытых пор данного размера

Принято, что скелет модели (СФ+Кр Ф) под воздействием влаги не претерпевает изменений, поэтому для изучения поведения пористо-капиллярной структуры разработанных эффективных керамических материалов в изменяющихся влажностных условиях эксплуатации разработаны имитационные модечи их порового пространства В эксплуатационных условиях поры модели могут заполняться влагой в результате капиллярного всасывания, конденсации и водонасыщения В этих условиях возможны разные варианты решения задачи по определению термического сопротивления ограждения, выполненного из принятой модели Рассмотрены четыре модечи

- Модель I - эксплуатируется в абсолютно сухих условиях,

- Модель II - эксплуатируется во влажных условиях (согласно СНиП 23-02-203

принимаем режим Б), когда расчетное массовое отношение втаги в кирпичной кладке из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе равно 2%, принимаем, что открытые поры модели полностью заполняются водой, последовательно заполняя вначале более мелкие поры (<50 мкм), затем крупные (резервные 50<200 мкм) и окончательно очень крупные (макро- 200<7000 мкм), закрытые поры остаются сухими и не заполняются влагой,

- Модель III - эксплуатируется в тех же условиях, что и модель И, но принимаем, что в

той же последовательности, кроме открытых пор, полностью заполняются водой и закрытые поры,

- Модель IV - эксплуатируется при 2%-й влажности материала за счет конденсации пара

на стенках открытых пор, толщину пленки воды на стенках пор принимаем из

расчета заполнения 50%-го объема открытых пор водой; закрытые поры не участвуют в процессе.

Работа Моделей 1-1\' представлялась в виде схемы миграции влаги в ее порах. Для Модели I она представлена на рис.2ба.

Модель 1

Опдек |-N

WV* '-.V,.-:

О о

о О

ВДЦ"»

-.4 «в, ЯП чв-да

о

о

© ф

V^y^i

Ctkpwt« I—ф иори

: W-2%

а^гу о Q

3fQ-'lW№

Wiq-l V./Y.

Unqiumt *\ Поры '-А,

3tqiuiKi I-\

ноу '-

• О ^ ® Q

•7« 50.Ю1 Ы5 i-S^iW»

Мглу11IV

VJVm?** ViA^'tj ЧЛЦ-О

о О О

'ШФН.ъ О С О

ЯкЯ ' W ■ rSUi'.IIUO

Рисунок 26 - Различие схем миграции влаги в поры моделей с изменением условий их увлажнения: а - Модель 1 при нулевой влажности; б - Модель ¡1 при капиллярном увлажнении открытых пор (й^=2%); в - Модель Ш при капиллярном увлажнении всех пор (№=2%); г - Модель IV при конденсационном увлажнении открытых пор (№'=2%), Ус - объем влаги в порах, см1; Утр - общий объем пор, СМ5

В качестве основного параметра схемы миграции влаги в порах принято отношение объема влагонас мщеиия модели V, к объему нор Ут>р, заполненных этой влагой. Для первого варианта этот показатель V/V„op равен нулю, как для открытых, так и закрытых пор, так как при пулевой влажности окружающей среды влагонасыщение модели также равно нулю. В этом случае поры модели не заполняются водой и не адсорбируют влагу.

Термическое сопротивление модели рассчитывали по формуле

пф 1 Si. 11" Л I

ist «л Ир лф1 "н '=0 1=0 "я

где Rmoo - термическое сопротивление модели, (м2 -"СуВт; Пф, ~ термическое сопротивление отдельных структурных фаз модели, (м -°С)/Вт; Пф ~ число структурных фаз в модели; — толщина структурных фаз, слагающих модель, м. А, -теплопроводность фазы, Вт/(м -°С); ttj. и а„ - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхности модели по

СНиП 23-02-203, Вт/(м1оС); R„op и КкрФ — термическое

сопротивление, создаваемое в модели порами и кристаллическими новообразованиями, (мг-"С)/Вт

Зная отдельные значения термического сопротивления, создаваемого фазовыми составляющими модели, можно рассчитать общее термическое сопротивление всей модели по формуле

к Л ПИ п

- ^яяр г I + ^С* = ^jRmpitK + Xj ill.:.<200 + 2О0 = р<ЮТ +

ISO (=0 (-0 г-0 1=0

+К.++К+К+ Kr*++

Данные расчета для Модели I, создаваемого порами и скелетной частью дтя ограждения толщиной 0,64 м, представлены в таблице 2

Таблица 2 - Данные расчета термического сопротивления Модели I ) и

ограждения {R0?¿) из нее

Номер позиции Наименование структурной фазы модели Количество структурной фазы в модели Теплопроводность структурно!) фазы Протяженность фазы модели Термическое сопротивление, создаваемое структурной фазой модели в ограждении толщиной 0 64 м Долевой вклад фаз в обягее термическое сопротивление

% (ч °С)/Вт м °С)'Вт %

1 Поры 39 18 0 023 0 080760 1 901600 85 68

2 Итого по порам 39 18 0 023 0 080760 R,„p=\ 901600 85 68

3 С-Фаза 17 93 0 65 0 001793 0176542 7 95

А Итого ПО стеклофате 17 93 0 65 0 001793 Исф=0 176542 7 95

5 Квари 154 6 82 0 001540 0 014452 0 65

6 Гематит 08 6 0 000080 0 000853 0 04

7 Мутлит 1 59 5 86 0 000159 0001737 0 08

8 Альбит 7 35 1 285 0 000735 0 016607 1 65

9 Ортоклаз 7 91 1 285 0 000791 0 039396 1 78

10 Ретикты 9 84 1 309 0 000984 0 048110 2 17

11 Итого ПО кристаллической фазе 42 89 - 0 004289 /ГКг,,=0 141155 6 36

12 Итого по всей модели 100 - 0 086842 Я.,,^-2 219296 100 00

13 Поправка на теплопередачу внутренней и наружной поверхности по формуле (1/ав +1 /а») +0 1584 -

14 Общее термическое сопротивление ограждения из модети с учетом теплопередачи внутренней и нзружной поверхности К„„" 1/а. +;;„„, +1 /а., (м* "С)/Вг Я«, = 2 378 -

Для анализа поведения моделей во влажностных условиях установлены параметры дифференциальной пористости, рассчитаны соответствующие им объемы пор и создаваемые ими значения «дифференциального термического сопротивления»

Установлено, что долевой вклад в термическое сопротивление, создаваемое только закрытыми микропорами (<50 мкм) равно 9,53%, резервными закрытыми порами — 38,08%, закрытыми макропорами - 52,39% Аналогично соответственно для открытых микропор - 19,29%, резервных - 37,13% и макропор - 53,57% Картина значительно меняется, если определять их долевой вклад от общего термического сопротивления модели RMOd, равного 1,9016 (м2 °С)/Вт и создаваемого совместно открытыми и закрытыми порами В этом случае соотношение долей для закрытых микро-, резервных и макропор, соответственно равно 3,64, 14,53 и 20%, а для открытых 5,75,22,96 и 33,12%

Доказано, что изменения объемов открытых и закрытых пор в сухой модели и создаваемые ими значения термического сопротивления носят дифференциальный характер Установлено, что суммарный объем микропор модели равен 0,00417 см3, резервных 0,06210 см3 и макропор 1,354 см3, те основной объем порового пространства (95,08%) слагается макропорами При этом доля резервных пор составляет 4,59%, а микропор -- всего 0,31% Рассчитано, что основной вклад (51,54%) в термическое сопротивление модели вносят макропоры Доля резервных пор 37,49%, а микропор 9,39% При этом общее термическое сопротивление ограждения толщиной 0,64 м, имитирующего материал модели, составляет 2,378 (м2°С)/Вт, в том числе порами 1,9016, СФ - 0,1765, КрФ - 0,1412 (кварцем - 0,0144, гематитом - 0,0008, муллитом - 0,0017, альбитом -0,0366, ортоклазом - 0,0394, реликтами глинистых минералов - 0,0481) С увеличением общего объема закрытых и открытых пор термическое сопротивтение модели

увеличивается, причем характеры кривых для объемов и термического сопротивления идентичны

Аналогичные исследования были проведены для моделей И, III и IV, работающих при увлажнении (рис 26)

Анализируя результаты исследований по поведению Модели II при воздействии эксплуатационной влажности, равной 2%, и сравнивая ее с Моделью I, можно сделать следующие выводы

- за счет 2%-го увлажнения модели при ее эксплуатации термическое сопротивление ограждения толщиной 0,64 м, выполненного из материала модели, снижается с 2,378 до 1,941 (м2 °С)/Вт, те уменьшение составляет 18,37%,

- доказано, что снижение термического сопротивления связано со снижением теплопроводности фаз в открытых порах размером от 0 до 325 мкм, заполняемых втагой

По результатам исследований работы Модели III можно сделать выводы

- при двухпроцентном увлажнении модели полностью заполняются влагой открытые и закрытые микро- и резервные поры, а также макропоры размером до 245 мкм на 35,74% их объема,

- объемы открытых и закрытых макропор размерами свыше 245 мкм остаются не заполненными влагой,

- термическое сопротивление увлажненной поровой части модели, создаваемое закрытыми и открытыми порами размерами до 245 мкм, составляет R„op = 0,06601 (м2 °С)/Вт,

- термическое сопротивление всей модели, создаваемое поровой частью и скелетом, составляет RMOj> = 1,9620 (м2 °С)/Вт,

- термическое сопротивление ограждения из модели толщиной 0,64 м составляет

2,1204 (м2 °С)/Вт

По результатам поведения Модели IV можно сделать следующие выводы

1 Показано, что двухпроцентное увлажнение материала происходит путем конденсации в таги на стенках всех микро и резервных пор, а также на стенках макропор размером до 730 мкм

2 Термическое сопротивление, создаваемое в модели пленками влаги в открытых порах размером от 0 до 730 мкм, равно = 0,0128 (м2 °С)/Вт, что составляет от термического сопротивления модели всего 0,66% Следовательно, конденсация влаги на степках пор резко снижает общее термическое сопротивление как модели, так и ограждения из нее

3 Термическое сопротивление, создаваемое в модети воздухом, защемленпым в открытых порах размером до 730 мкм, на стенках которых имеется конденсат,

равно =0,7123 (м2 °С)/Вт, что составляет от термического сопротивления

модели 54,04%

4 Термическое сопротивление модели (RMOd) и ограждения (R<%-p) из него толщиной 0,64 м соответственно равны 1,9315 и 2,0899 (м2 °С)/Вт

Для установления закономерностей изменения теплофизических свойств модели в зависимости от условий увлажнения ее пор на рис 27 представлена общая картина динамики изменения зависимостей заполнения объемов всех видов пор для Моделей I—IV

При эксплуатации Модели II последовательно заполняются полностью сначала открытые микропоры (рис 27, ж, заштриховано), а затем резервные (рис 27, з, заштриховано) и частично объем макропор размером 245 и 325 мкм (рис 27, и) При этом макропоры размером 325 мкм заполняются только на 44,57% их общего объема Закрытые поры в процессе увлажнения материала не участвуют, так как остаются сухими (рис 27, к, л, м) и ведут себя так же, как и в Модели I

Рисунок 27 - Динамика заполнения объема открытых (верхние кривые) и закрытых (нижние) пор в Моделях i-IV в зависимости от условий их увлажнения

«ягам г

В Модели III при одновременном увлажнении открытых и закрытых пор полностью заполняются их микро- и резервные поры (рис.27н, о, р, с), а также частично макроцоры

только размером 245 мкм (рис 27п, т) В этом случае термосопротивление по Модели III ниже, чем по Модели I на 11,60%, но выше чем по Модели II на 9,14%

Наиболее сложная картина наблюдается при конденсации пара на стенках пор по Модели IV Установлено (рис 27у, ф, х), что открытые микро-, резервные и макропоры только на 50% их объема покрываются изнутри пленками конденсата Причем граничный максимальный размер макропоры, покрытой конденсатом, равен 730 мкм Открытые поры свыше 730 мкм и все закрытые поры (рис 27ц,ш,щ) в процессе увлажнения конденсатом не участвуют Такой режим увлажнения модели, видимо, наиболее реальный при длительной эксплуатации зданий и пористой керамики Он способствует снижению термосопротивления Модели ГУ и ограждения из нее по сравнению с Моделью 1 на 13,07% и 12,12% Это связано со снижением вклада увлажненных конденсатом открытых пор

Аналогичным образом представлена и проанализирована динамика изменения зависимостей термического сопротивления в моделях 1-ГУ при изменении их влажностных условий Путем их математической обработки для каждой модели получены уравнения

При сравнении характеров изменения кривых заполнения пор влагой и создаваемого ими термического сопротивления впервые установлено существование связи между влагонакоплением пор и термическим сопротивлением поровой части модели (R„op), которая при постоянстве термосопротивлений Ясф и Лкрф, способствует изменению Rmd и Ro?p. Установлено, что решающую роль на изменение термосопротивления модели оказывают открытые поры и их объем, так как именно за счет них происходит капиллярное всасывание или конденсация пара на стенках пор Поэтому, чем больше будет в модели открытых пор, тем она (модель) больше подвержена увлажнению и изменению термического сопротивления, и наоборот, наличие закрытых пор, способствует стабилизации RMOd, так как они при увлажнении модели практически остаются сухими и не оказывают влияния на

Исходя из вышеизложенного, возникает задача разработки технологии производства керамических материалов с максимальным содержанием закрытых пор и минимумом открытых Эти выводы лишний раз подтверждают правильность разработанных технологических основ управления структурой и свойствами пористых керамических материалов Грамотное практическое применение разработанных методик управления структурой, в особенности порового пространства, позволит создавать новые энерго- и ресурсосберегающие материалы для ограждений современных зданий и сооружений

Для оценки эффективное ги структуры пористых строительных материалов введены новые понятия «ценоэффективность структуры» и «ценоэффективность структурных составляющих» Для этого определена стоимость единицы объема открытых и закрытых пор Установлено, что изменение ценоэффективности пор носит дифференциальный характер и зависит от размерности пор и их количества Долевой вклад закрытых микропор в общую стоимость термосопротивления составляет дтя микро-, резервных и макропор соответственно 9,54, 38,09 и 52,37%, аналогично для открытых пор 9,29, 37,13 и 53,57%

По результатам математической обработки данных исследований поведения моделей впервые получены уравнения зависимостей термоэффективности пор от изменения их размеров Аналогичные уравнения могут быть получены для всех условий эксплуатации

Знание этих уравнений впервые позволит в рублевом эквиваленте оценивать стоимость каждой поры и ее влияние на себестоимость продукции, а также целенаправленно регулировать стоимость технологических операций на стадии проектирования и изготовления пористых керамических изделий и прогнозировать их теплотехническую и экономическую эффективность На основании результатов исследований по данному разделу разработана методика определения ценоэффективности пор пористой керамики

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Разработаны научные основы управления структурой энерго- и ресурсосберегающей пустотело-пористой и ячеистой строительной керамики, базирующиеся на установленных закономерностях двухуровнего изменения параметров структуры на макроуровне -регулированием порового пространства в системе «микропоры - резервные поры -макропоры», на микроуровне - регулированием структуры черепка в системе «поры -стеклофаза — кристаллическая фаза» Сформулированы принципы интенсификации процессов формирования пористого черепка за счет комплексного введения в шихту выгорающих добавок растительного происхождения, легирующих и А1- содержащих добавок и оптимизации режимов формования полуфабриката, обеспечивающих ускорение процессов высокотемпературного структурообразования

2 Разработан программный комплекс «Структура», позволяющий для пустотело-порист ои и ячеистой керамики определять динамику трансформации дифференциальной пористости черепка при изменении многокомпонентных составов шихт На основе этого установлены закономерные взаимосвязи в системе «состав - поровое пространство -структура», полученные построением новых структурных моделей в системах «микропоры — резервные поры — макропоры», «поры-стеклофаза — кристаллические новообразования» Разработана методология управления структурой пористой керамики введением в состав шихт комплексных модифицирующих добавок Разработка технология получения энерго- и ресурсосберегающих пустотело-пористых и ячеистых керамических материалов с высокими физико-техническими свойствами Впервые расчетно-графическим методом на треугольных диаграммах показана возможность регулирования структуры керамики по перемещениям фигуративных точек и областей расположения «порового облака» и структурных составляющих черепка

3 Разработан программный комплекс «База Теплопрогноз 1 0», обеспечивший расчет теплопроводности воздуха в порах в зависимости от их размеров и на основе этого расчет теплофизических свойств пустотело-пористых и ячеистых керамических материалов Это позволило установить взаимосвязи в системе «состав - поровое пространство - структура - термическое сопротивление» и разработать методологию управления теплофизическнми свойствами керамики при изменении ее состава, структуры и технологии Установлено, что введение в состав шихт комплексных добавок и увеличение давления прессования полуфабриката позволяет управлять физико-техническими свойствами и производить энерго- и ресурсосберегающую пустотело-пористую и ячеистую керамику с высокими теплофизическнми свойствами, из которых создавать эффективные ограждающие конструкции здапий и сооружений Впервые расчетно-графическим методом на треугольных диаграммах показана возможность регулирования теплофизических свойств керамики по траекториям перемещениям фигуративных точек и областей расположения «термического сопротивления» с изменением состава шихт и давления прессования полуфабриката

4 Разработаны технологические основы регулирования структуры пустотело-пористой и ячеистой строительной керамики в системах «микропоры-резервные поры-макропоры», «Поры-СФ-Кр Ф» и их физико-технических свойств

- для пустотело-пористой керамики пугем изменения соотношения в черепке пор, стеклофазы и кристаллических новообразований за счет мехаыо-химико-термичсской активации шихт на основе средне-, умеренно или малопластичных кирпично-черепичных глин и комплексных добавок, включающих выгорающие составляющие в виде древесных опилок, древесной пыли и шелухи гречихи в количестве до 60 об % и химические — в виде гиббеита и подмыльного щелока в количестве от 0,5 до 3%,

- для высокопористых ячеистых изделий в виде КШФ, новых блочных высокопористых изделий ВКК и КСКК, путем изменения соотношения структурных составляющих в черепке на основе бездобавочных и химически активированных добавками хорошо-, средне- или слабовспучиваемых керамзитовых глин, за счет

использования комплексного эффекта «механо-химико-термической активации», обеспечиваемого добавками и увеличением давления при прессовании сырцовых шарообразных гранул до 5-25 МПа

5 Выявлено, что при химико-термической активации обеспечивается дополнительное повышение пластичности шихт и оптимизация ее гранулометрии за счет введения мелкодисперсной гиббситсодержащей добавки и раствора подмыльного щелока (ПЩ), которые при обжиге обеспечивают дополнительное повышение марочности кирпича на 12 марки, за счет раннего формирования муллита, армирующего стеклофазу

6 Разработана методология моделирования изменения теплофизических свойств пористой керамики в условиях различной эксплуатационной влажности Путем имитационного моделирования увлажнения порового пространства черепка изучены особенности функционирования и взаимосвязи отдельных ее блоков, дана инженерная интерпретация модели Анализ данных эксперимента позволил устаповить зависимости изменения теплофизических свойств пористой керамики от условии ее увлажнения

7 Установлены научно-обоснованные базовые нормативные показатели прочности, водопоглощения и теплопроводности для ячеистых керамических материалов в интервале средней плотности от 100 до 1200 кг/м3 Для этого в расчетах введено новое понятие «коэффициента технологичности» в виде некоей константы, связывающей между собой изохорные зависимости изменения свойств ячеистой керамики и средней плотности, полученные авторами при различных технологиях

8 Разработан новый класс особо легких керамических материалов в виде КШФ (150-300 кг/м3), блочных высокопористых изделий ВКК (197-800 кг/м3), КСКК (300-500 кг/м3) и технология их получения, основанная на эффекте значительного увеличения вспучиваемости при термоударе с 200-400°С до 900-1200°С сырцовых шарообразных гранул, сформованных при повышенных давлениях прессования — 5-25 МПа При этом ВКК получают синтезом технологии производства КШФ и керамического кирпича, где свсжесформованные гранулы в виде свободной засыпки вспучиваются при обжиге в огнеупорных формах, а КСКК получают спеканием при обжиге в точках контакта обожженных гранул КШФ, пропитанных водными растворами Na- и Al-содержащих добавок Разработан новый класс керамзита с повышенным выходом в товарной смеси песчапой фракции (до 35%), получаемой спеканием в печи глиняной мелочи шихты с частицами зол гидроудаления ТЭЦ, подаваемых во вращающуюся печь одновременно с сырцовыми гранулами

9 Результаты исследований прошли апробацию путем выпуска опытно-промышленных и серийных партий ресурсо- и энергосбергающих пористых, пустотело-пористых и высокопористых керамических материалов на базах Арского ОАО «АСПК», Казанского ДГУП ККСМ, Казанского керамзитового завода и Казанского КАПО им С П Горбунова, Казанского завода «Серп и молот» и КПСК Общий реальный экономический эффект от внедрения разработок но теме диссертации составил 1 млн 664 тыс рублей, а предполагаемый - 3 млн 707 тыс рублей

Основное содержание диссертации опубликовано в 110 работах, из них1 Список трудов в журналах, рекомендованных к опубликованию ВАК

1 Габидуллин М Г Исследование пор керамических строительных материалов с использованием программного комплекса «Структура» / М Г Габидуллин, Р 3 Рахимов, А В Темляков // Строительные материалы -2005 —ЛЬ7 —С 50-53

2 Габидуллин М Г Взаимосвязь структуры и теплофизических свойств пористой керамики / М Г Габидуллин, Р А Кагомов, Р 3 Рахимов, А В Темляков // Строительные материалы - 2005 -№9 - С 62-65

3 Габидуллин М Г Моделирование поведения пористой керамики в условиях эксплуатационной влажности Часть 1 / М Г Габидуллин // Огнеупоры и техническая керамика -2006 -№6 -С 2131

4 Габидуллин МГ Методология определения и представления структуры черепка пористой керамики в системе поры-стеклофаза-кристаллические новообразования / М Г Габидуллин, Р М Гильфанов, Р 3 Рахимов // Огнеупоры и техническая керамика — 2005 — №9 — С 20-32

5 Габидуллин М Г Влияние размера пор на термическое сопротивление пористой керамики / М Г Габидуллин, Р 3 Рахимов//Строительные материалы — 2005 -№11 -С 49-51

6 Габидуллин М Г Анализ причин низкого качества традиционного керамзита и разработка технологических принципов производства особо легкого керамзита шарообразной формы Часть 1 / М Г Габидуллин, Р 3 Рахимов, Р М Гильфанов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века -2005 -№9 -С 62-64

7 Габидуллин М Г Анализ причин низкого качества традиционного керамзита и разработка технологических принципов производства особо легкого керамзита шарообразной формы Часть 2 / М Г Габидуллин, Р 3 Рахимов, Р М Гильфанов // С гроительные материалы, оборудование, технологииXXIвека -2005 -№10 -С56-57

8 Габидуллин М Г Анализ причин низкого качества традиционного керамзита и разрабоп-а технологических принципов производства особо легкого керамзита шарообразной формы Часть 3/ М Г Габидуллин, Р 3 Рахимов, Р М Гильфанов // Строительные материалы, оборудование, техпотогииXXI века -2005 -№11 —С 78-80

9 Габидуллин М Г Процессы структурообразования керамзита шарообразной формы, легированного.-отходами травления алюминия / М Г Габидуллин, И А Рыбьев //Строительные материалы -1996 -№4 -С21-22

10 Порфирьева Р Т Модифицирующая добавка в сырьевую смесь для изготовления керамзита / Р Т Порфирьева, В В Герасимов, М Г Габидуллин //«Стекло и керамика» - 1993 - №1 - С 30-31

11 Габидуллин МГ Установка неразрушающего контроля физико-механических свойств строительных материалов / М Г Габидуллин, В С Камалетдинов, Д В Камалетдинов И Журнал «Заводская лаборатория Диагностика материалов» —1998 — №6 —Том 64 — С 60-62

Свидетельства Роспатента, патенты, изобретения

12 Габидуллин М Г «Структура» / М Г Габидуллин , И X Киямов // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 20046611087 от 29 04 2004 в Роспатенте по заявке Л« 2003612545 от 4 12 2003

13 Габидуллин М Г «База-Теплопрогноз 10»/ Р 3 Рахимов, А В Темляков, Р Г Валиуллин // Свидетельство об официальной регистрации базы данныч № 2004620058 от 25 02 2004 в Роспатенте по заявке № 2003620297 от 25 12 2003

14 Ас №996895 Устройство для контроля физико-механических характеристик сферических тел / М С Низамов, М Г Габидуллин, А И Батанов, А С Рахимова, Р Л Семенова Опубл в Б И №6 от 15 02 1983

15 Ас №1132165 Устройство для контроля физико-механических характеристик сферических изделий /НА Пикулев, М Г Габидулзин, М С Низамов Опубл в Б И №48 от 30 12 1984

16 Патент РФ №2020454 Установка для неразрушающего контроля физико-механических свойств материалов // М Г Габидуллин, В С Камалетдинов, Д В Камалетдинов, В М Ершов, Р Е Сухарев Опубл в Б И №18 от 30 09 1994, приор от 22 05 1990

17 Ас № 1291571 Сырьевая смесь для приготовления легкого заполнителя / М ГГабидултин, MC Низамов, ИАРыбьев, В И Ремизникова, СПШептицкий, А Е Ханин, М Г Алтыкис, В В Герасимов Опубл в Б И №7 от 23 02 1987

18 Патент РФ №2177924 Способ приготовления шихты для производства керамических стеновых изделий /АР Мавлюбердинов, М Г Габидуллин, Р 3 Рахимов Приоритет от 06 05 2000 г Зарег 10 01 2002 Опубл Бюл № 1 от 10 01 2002

19 Патент РФ №2240294 Способ изготовления стеновых керамических изделий / М Г Габидуллин, Р 3 Рахимов, Р Р Гарипов, А Р Мавлюбердинов, Р У Фаезов, Т И Зарипов, Р Г Валиуллин, Р М Горбач, Ш Ю Арсланоа Приоритет от 14 02 2003 г Зарегистр 20 11 2004 Опубл Бюл №32 от 20 И 2004

20 А с №1675257 Способ изготовтения керамзита / М Г Габидуллин, В И Попов, В И Ремизникова, М С Низамов, НМХорев, ПР Самарин, АН Ню // Открытия Изобретения 1991 Опубл вБИ №33 от 07 09 1991

21 Ас №1320201 Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона/М Г Габидуллин, MC Низамов И А Рыбьев, М Г Алгыкис // Открытия Изобретения 1987 Опубл в Б И №24 от 30 06 1987

22 А с № 1447777 РФ Способ изготовления керамзита / Л В Бейнарович, М Г Габидуллин, В И Попов, В И Просвирнин, О В Коробовский, Г Ф Шакиров, И В Попов Опубл в Бюл № 48 от 30 12 1988

23 А с № 1447778 РФ Способ изготовления пористого заполните тя / А В Бейнарович, М Г Габидуллин, В И Просвирнин, О В Коробовский, И X Галеев, В И Ремизникова, И А Рыбьев, Е Н Керпель, Р Ф Шакиров Опубл в Б И №48 от 30 12 1988

24 Ас № 1544743 РФ Сырьевая смесь для изготовления легкого заполнителя / А В Бейнарович, М Г Габидуллин, В Г Хозин, О В Коробовский, И С Крупин, В Н Луканин, Е Н Керпель Опубл в Б И №7 от 23 02 1990

25 Патент РФ № 1787983 Способ изготовления пористых керамических изделий / М ГГабидучлин, Р 3 Рахимов, М С Низамов, А И Батанов, Р М Газизов Опубл в Б И К«2 от 15 01 1993 Приор от 22 05 1990

Труды, статьи, доклады, конференции

26 Габидуллин М Г Повышение однородности обжиговых запотнителей для улучшения качества ячеистых бетонов автореф дис канд техн наук/М Г Габидуллин -Москва, 1987 —23с

27 Габидуллин М Г Методология регулирования теплофизических свойств эффективных стеновых керамических материалов / М Г Габидуллин // Новые научные направления строительного материаловедения материалы докладов Академических чтений РААСН, посвященных 75-летию со дня рождения Ю М Баженова Часть! - Белгород, 2005 —С 131-144

28 Габидуллин М Г Новая технология изготовления ультра-легких керамических изделий типа «Чак-чак» плотностью 150 1000 кг/м1 / М Г Габидуллин, И А Рыбьев // Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций Материалы международной конференции тез докл Часть 3 Проблемы архитектурно-строительного материаловедения и ресурсосберегающие технологии производства изделий и конструкций — Белгород, 1995 -С 5960

29 Габидуллин М Г Моделирование структуры черепка эффективной стеновой керамики, полученной путем регулирования ее пористости введением выгорающих добавок / М Г Габидултан, Р 3 Рахимов, В П Морозов // Ресурсо- и энергосбережение как мотивация творчества в архитектурно-строительном процессе Сборник трудов годичного собрания РААСН — Москва-Казань, 2003 -С 362-366

30 Рахимов Р 3 Исследование влияния выгорающих добавок растительного происхождения на характер пористости керамического черепка на основе Красногорской глины / Р 3 Рахимов, М Г Габидуллин, В П Морозов // Актуальные проблемы современного строительства Сборник научных трудов XXXII Всероссийской науч -тех конф Часть 1 Строительные материалы и изделия - Пета, 2003 -С 39-42

31 Габидуллин М Г Новые виды пористой керамики и моделирование их структуры // Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии Материалы Международного конгресса, посвященного 150-летию В Г Шухова Часть 2 - Белгород, 2003 -С 67-73

32 Габидуллин М Г Исследование поровой структуры эффективных стеновых материалов с помощью нового ПК «Структура» / М Г Габидуллин, И X Киямов, А В Темляков, А Р Хузагарипов//ИзвестияКазГАСУ -Казань -2005 -Л»3 -С84-88

33 Габидуллин М Г Технология потучения керамзита шарообразной формы / М Г Габидуллин, М С Низамов, Р 3 Сулейманов // Экспресс-информация Строительная индустрия /Министерство строительства в южных районах СССР ЦБНТИ - Москва — 1987 — Вып 5 —С 16-19

34 Габидуллин М Г Исследование влияния добавки нефтешлама на качество керамзитового гравия / М Г Габидуллин, Р М Кадыров, А Б Адельшин // Исследование проблем водоснабжения и подготовки специалистов межвуз сб/—Казань, 1999 —С 125-129

35 Габидултин М Г Технология изготовления ультра-легкого керамзита И Новые технологии - 96 Сборник трудов межд науч-тех семинара — Казань, 1996 — С 21-22/

36 Габидутлин М Г Структурообразование новых видов пористой стрительной керамики в присутствии Ыа- и А1-содержащих добавок // Керамические материалы производство и применение Материалы науч-практ конф -Москва, 2003 -С ¡41-143

37 Габидуллин МГ Новые виды строительной пористой керамики на основе традиционных кирпично-черспичных и керамзитовых глин, модифицированных N8- и А1-содержащими добавками // Керамические материалы производство и применение Материалы науч -практ конф -Москва, 2003 -С 144-146

3 8 Габидуллин М Г Новый керамический материал «Чак-чак» // Академические чтения PAACI1 Современные проблемы строительства - материаловедение -Казань, 1996 -С 25-27

39 Габидулчин МГ Экспресс-способ контроля физико-механических характеристик строительных материалов / М Г Габидучлин, И А Рыбьсв, М С Низамов // Теория, производство и применение ИСК в водохозяиственом строитечьстве Материалы к Всес науч-тех конф тез докл -Ташке.гг, 1985 -С 80-81

40 Низамов М С, Габидуллин М Г Исследование основных свойств бетонов с использованием керамзита шарообразной формы / // Обычные и специальные бетоны на минеральных вяжущих межвуз сб /-КХТИ им СМ Кирова Казань 1981 -С33-36

41 Габидуллин МГ Искусственный строительный конгломерат оптимальной структуры с использованием керамзита шарообразной формы / М Г Габидуллин, И А Рыбьев, А В Бейнаропич // Новые прогрессивные строительные конструкции дтя обеспечения эффективности и долговечности с/х зданий и сооружений Материалы к Всес науч -тех конф тез докл -Чечябинск, 1986 -С 71

42 Габидулчин М Г Энергосберегающая технология получения керамзита шарообразной формы / М Г Габидуллин, А В Бейнарович, М С Низамов // Строитсчьные материалы на основе отходов отраслей промышленности и энергосберегающие технологии Материалы к Всес науч -тех конф тез докл -Липецк, 1986 -С 133

43 Габидуллин М Г Использование отходов производства фотожелатины для улучшения свойств легкого заполнителя / М Г Габидуллин, И А Рыбьев, А В Бейнарович // Использование вторичных ресурсов и местных строительных материалов на предприятиях стройиндустрии Материалы к Всес науч-тех конф тез докл —Челябинск, 1987 - С 92

44 Габидуллин М Г Утилизация вторичных продуктов гальванических производств при изготовлении высокопористых керамических издечий / М Г Габидуллин Р М Кадыров, Р 3 Рахимов // Исследование сетей, аппаратов и сооружений водоснабжения и водоотведения Статья в межвуз сб н трудов Казань, 1997 - С 49-52

45 Габидуллин М Г Особенности структуры и свойств ИСК с использованием керамзита шарообразной формы // Фундаментальные исследования и новые технологии в строитечьном материаловедении Часть 4 Теория ИСК и ее практическое значение Материалы к Всес конф тез докл - Белгород 1989 - 52 С

46 Габидуллин М Г Строитечьные материалы с использованием осадков промышленности очистных сооружений гальванических производств / М Г Габидуллин, М Г Алтыкис, Р 3 Рахимов // Безотходная технология химических, гатьванических производств в стройинд) стрии Ресурсосбережение-90 Материалы к межотраслевая обл науч -тех конф тез докл - Куйбышев 1990 -С 32

47 Габидуллин М Г Промышленное освоение производства керамзита шарообразной формы с использованием отходов травления алюминия // Промышленные отходы - резерв строительно! о производства Часть 1 Материалы к всес конф тез докл -Севастополь 1990 -С 63-65

48 Рыбьев И А Структурообразование керамзита шарообразной формы при введении вторичных продуктов травления алюминия / И А Рыбьев, МГ Габидуллин // 11-ые научные чтения Белгородского техн института строительных материалов Физико-химические проблемы материаловедения и новые технологии тез докл -Белгород 1991 -45-46

49 Габидуллин М Г Ресурсосберегающая технотогия изготовления глииянои черепицы из местных глин / МГ Габидулчин, РЗ Рахимов, В Я Нафиков//Ресурсо-и энергосберегающие технологии строительных материалов, издечий и конструкций Часть 1 Энерго - и ресурсосбережение и экологические аспекты в сичикатной технологии Материалы к международной конференции тез докл -Белгород 1995 -С 169

50 Рыбьев И А Новая технология изготовчения ультралегких керамических изделий типа «Чак-чак» плотностью 150-1000 кг/м1 / И А Рыбьев, МГ Габидуллин // Ресурсо - и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций Часть 1 Энерго - и ресурсосбережение и экологические аспекты в силикатнои технотегии Материалы к международной конференции тез докл - 1995 -С 169

51 Габидуллин МГ Архитектурно-выразительные отделочные крупногабаритные керамические плиты типа «Чак-чак» / МГ Габидуллин, И А Рыбьев // Ресурсо - и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций Часть 1 Энерго - и ресурсосбережение и экочогические аспекты в сичикатной технологии Материалы к междунар конф тез докл - 1995 -С 169

52 Габидушшн М Г Структурная оптимизация высокопористых керамических изделий плотностью 150-1000 кг/м3 / МГ Габидуллин, РЗ Рахимов // Пробчемы формирования структуры, эксплуатационной надежности и долговечности строитечьных материалов Ч 1 Оптимизация процессов структурообразования строитечьных материалов Материалы к всерос науч - тех конф тез докл -Иваново 1996 — С 59-63

53 Габидуллин М Г Струкгурообразование керамзита шарообразной формы при введении отходов травления алюминия / М Г Габидуллин, И А Рыбьев // Проблемы формирования структуры, эксплуатационной надежности и долговечности строительных материалов Часть 1 Оптимизация процессов структурообразования строитетьиых материалов Материалы к всерос науч -тех конф тез докл -Иваново 1996 —С 64-68

54 Габидуллин МГ Экономическая эффективность энергосберегающей технологии изготовления высокопористых керамических изделий типа «Чак-чак» / М Г Габидуллин, В Я Нафиков // Проблемы формирования структуры, эксплуатационной надежности и долговечности строительных материалов Часть 1 Оптимизация процессов структурообразования строительных материалов Материалы к всерос науч-тех конф тез докл - Иваново 1996 — С 53-58

55 Габидуллин М Г Пути выхода из кризиса керамзитовых заводов / М Г Габидуллин, Р 3 Рахимов / Вторые академические чтения Современные проблемы строительного материаловедения — Казань КГАСА, 1996 - С 10-12

56 Габидутлин М Г Новый керамический материал типа «Чак-Чак» // Вторые академические чтения Современные проблемы строительного материаловедения — Казань КГАСА, 1996 —С 25-27

57 Габидуллин М Г Опытно-промышленное использование местных отходов гальванических производств для регулирования свойств керамических материалов / М Г Г абидуллин, И А Рыбьев II Вторые академические чтения Современные проблемы строительного материаловедения —Казань КГАСА, 1996 — С33-34

58 Порфирьева Р1 Органофосфаты металлов - вспучивающая и упрочняющая добавка легких заполнителей / Р Т Порфирьева, В В Герасимов, Н С Громаков, М Г Габидуллин // Вторые академические чтения Современные проблемы строитечыюго материаловедения — Казань КГАСА, 1996-С 46-47

59 Габидултин МГ Использование Сарай-Чекурчипской и Кощаковской глин в производстве эффективной керамики / М I Габидуллин, А Р Мавтюбердинов, М В Пустоселов, Р 3 Рахимов // Ресурсо- и энергосберегающие технологии в производстве строительных материалов Часть 3 Материалы к междун науч-тех конф тез докл - Новосибирск 1997 — С 16-17

60 Габидуллин М Г Экономическая эффективность изготовления высокопористых керамических материалов на базе керамзитовых заводов / МГ Габидулчин, РЗ Рахимов // Актуальные проблемы строительного материаловедения Материалы к всерос науч -тех конф тез докл -Томск 1998 -С 188

Подписано в печать 13 04 2007 г Формат бумаги 60x84/16 Объем 3 2 уел печ л Тираж 120 экз Заказ №211

Печатно-множительный отдел КГ АСУ 420043, г Казань, ул Зеленая, 1

Условные обозначения.

Введение.

Глава 1. Анализ опыта производства в стране и за рубежом строительных керамических материалов пониженной плотности и теплопроводности.

1.1. Состояние вопроса в производстве пористых, пустотелых и пустотело-пористых стеновых материалов плотностью 600-1900 кг/м3.

1.2. Анализ требований к выбору сырья и опыта регулирования свойств шихт для производства пустотелых и пустотело-пористых стеновых керамических изделий.

1.2.1. Требования к кирпично-черепичному сырью.

1.2.2. Опыт регулирования макроструктуры, средней плотности и теплопроводности эффективных керамических стеновых материалов введением в шихты выгорающих и пористых минеральных добавок.

1.2.3. Изучение опыта регулирования структуры и прочности пористой керамики путем активации глинистого сырья.

1.2.3.1. Механическая активация глины.

1.2.3.2. Химическая активация глин как способ оптимизации микроструктуры и повышения качества керамического черепка.

1.2.3.3. Влияние химических добавок на формирование новообразований и структуру керамического черепка.

1.3. Анализ причин низкого качества традиционного керамзита.

1.4. Изучение опыта производства пено-, газо-, порокерамических материалов и легких бетонов на обжиговой связке плотностью от 100 до 1200 кг/м.

1.4.1. Особенности производства пенокерамики.

1.4.2. Опыт производства газокерамики.

1.4.3. Опыт производства порокерамики.

1.4.4. Опыт производства легких бетонов на обжиговой связке.

1.5. Разработка классификации способов производства пено-, газо-, порокерамических материалов и легких бетонов на обжиговой связке.

1.6. Улучшение свойств пористой керамики через регулирование параметров его порового пространства.

1.6.1. Анализ методов исследования пористости строительных материалов.

1.6.2. Изучение основных принципов оптимизации порового пространства и межпоровых перегородок пористых строительных материалов.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Объекты и методы исследований.

2.1. Материалы, использованные в исследованиях.

2.1.1. Глины и их свойства.

2.1.2. Добавки.

2.2. Методика исследований, приборы и оборудование.

2.2.1. Определение и прогнозирование теплопроводности пустотело-пористой керамики с помощью нового ПК «БАЗА-ТЕПЛОПРОГНОЗ 1.0».

2.2.2. Методика оценки порового пространства керамических материалов с помощью нового ПК «СТРУКТУРА».

2.2.3. Методика рентгенофазового анализа.

2.3. Разработано нестандартное оборудование, использованное в исследованиях.

2.3.1. Устройства и приспособления для формования шарообразных сырцовых гранул.

2.3.2. Устройства для неразрушающего контроля.

2.3.2.1. Оценка однородности и прочности разработанных материалов.

2.3.2.2.Методика ультразвукового определения деформативных и прочностных свойств образцов.

2.3.2.3 Разработанные приспособления для ультразвукового контроля.

2.3.2.4. Оригинальные приборы для неразрушающего контроля свойств шарообразных образцов.

2.4. Методика определения деформативных свойств материалов.

2.5. Устройства для сушки и обжига керамических образцов и изделий.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Разработка научных и технологических основ управления структурой и свойствами эффективных стеновых керамических материалов плотностью от 600 до 1000 кг/м3.

3.1. Расчет требуемых показателей пористости, средней плотности и предела прочности при сжатии черепка пустотело-пористых стеновых материалов со средней плотностью от 600 до 1000 кг/м3 и пустотностью от 13 до 55%.

3.2. Влияние вида и содержания выгорающих добавок на свойства шихты и керамического черепка на основе различных глин.

3.2.1. Влияние вида и содержания выгорающих добавок на свойства шихты.

3.2.2. Влияние вида и содержания выгорающих добавок на свойства керамического черепка.

3.3. Механо-химическая активация сырья, выгорающих и химических добавок и ее влияние на свойства шихты и черепка на их основе.

3.3.1. Влияние механической активации глин на свойства шихты и черепка.

3.3.2. Влияние химической активации шихт на механоактивированной глине на свойства шихты и керамического черепка.

3.4 Установление механизмов формирования при обжиге прочного черепка в присутствии натрий и алюминийсодержащих добавок.

3.5. Регулирование характера порового пространства черепка путем воздействия на состав шихты комплексной добавкой.

3.6. Моделирование структуры черепка пустотело-пористой керамики по критерию теплопроводности.

3.6.1. Схемы моделей.

3.6.2. Исследование теплопроводности и морозостойкости пустотело-пористых керамических изделий.

3.6.2.1. Прогнозирование теплопроводности пористых и пустотело-пористых изделий расчетным способом.

3.6.2.2. Лабораторная проверка результатов расчета теплопроводности по эмпирическим формулам.

3.6.2.3. Оценка теплопроводности пустотело-пористой керамики с помощью нового ПК «База-Теплопрогноз 1.0».

3.7. Разработка методологии регулирования теплофизических свойств пористых стеновых керамических материалов.

3.8. Повышение морозостойкости пустотело-пористых материалов.

3.9. Оптимизация свойств пустотело-пористых керамических материалов

Выводы по главе 3.

Глава 4. Разработка требований к основным свойствам ячеистых керамических материалов.

4.1. Разработка требований к основным свойствам пенокерамики.

4.2. Расчет «коэффициента технологичности».

4.3. Разработка требований к основным свойствам газокерамики.

4.4. Разработка требований к основным свойствам порокерамики.

4.5. Разработка требований к основным свойствам БОС.

4.6. Установление приоритетности развития производства в РФ ячеистых керамических материалов.

Выводы по главе 4.

Глава 5. Разработка научных и технологических основ управления структурой и свойствами особо легкого керамзита с насыпной плотностью 150-300 кг/м3.

5.1. Регулирование структуры полуфабриката и свойств керамзита шарообразной формы увеличением давления прессования сырца.

5.2. Исследование структуры, однородности и деформативности керамзитобетона на основе КШФ.

5.2.1. Исследование микроструктуры конгломерата.

5.2.2. Формирование структуры и свойств бетона на основе КШФ.

5.2.3. Оценка однородности и деформативности бетона на КШФ.

5.3. Методология управления свойствами и структурой керамзита.

5.3.1. Регулирование прочности КШФ легированием сырьевой смеси корректирующими добавками.

5.3.2. Факторы, обуславливающие возможность направленного регулирования свойств керамзита ОТА.

5.3.3. Регулирование свойств КШФ введением в смесь ОГП.

5.3.4. Управление макроструктурой керамзита.

5.3.5. Разработка методики управления характером порового пространства керамзита и ее расчетно-графическая визуализация.

5.4. Исследование влияния структуры КШФ на его термическое сопротивление.

5.5. Особенности новых технологий получения легкого керамзитового гравия с повышенным выходом в смеси песчаной фракции.

Выводы по главе 5.

Глава 6. Разработка научных н технологических основ управления структурой и свойствами контактно-спеченной и вспученной керашитокерамики.

6.1. Лабораторная апробация технологии изготовления контактно-спеченной керамзитокерамики на основе керамзита шарообразной формы.

6.2. Разработка технологии изготовления вспученной керамзитокерамики и методики регулирования ее структуры и свойств.

6.2.1. Получение вспученной керамзитокерамики на основе трепела.

6.2.2. Оценка пригодности керамзитовых глин для получения вспученной керамзитокерамики.

6.2.3. Регулирование прочности керамзитокерамики за счет формирования вариатропной структуры черепка.

6.3. Выбор материала и конструкции форм для обжига изделий ВКК.

6.3.1. Конструктивные особенности обжиговых печей и форм.;.

6.3.2. Обжиг массива в огнеупорных формах с разборной стенкой.

6.3.3. Обжиг в формах с передвижными перегородками.

6.4. Управление пористостью и свойствами вспученной керамзитокерамики.

6.4.1. Регулирование порового пространства черепка путем увеличения давления прессования полуфабриката из хорошо вспучиваемых глин.

6.4.2. Регулирование порового пространства черепка путем увеличения давления прессования полуфабриката из средневспучиваемых глин.

Выводы по главе 6.

Глава 7. Разработка основных принципов моделирования пористой керамики при эксплуатации во влажных условиях.

7.1. Разработка базы модели.

7.1.1.Исходные данные для формирования модели и принятые допущения

7.1.2. Определение основных характеристик модели.

7.1.3. Разработка структурной модели.

7.2. Разработка имитационных моделей поведения пористо-капиллярной структуры эффективных керамических материалов в изменяющихся влажностных условиях эксплуатации.

7.2.1. Модель 1.

7.2.2. Модель II.

7.2.3. Модель III.

7.2.4. Модель IV.

7.3. Сравнительная оценка работы моделей при различных режимах эксплуатационной влажности.

7.4. Определение ценоэффективности структурных составляющих модели.

Выводы по главе 7.

В настоящее время и в обозримом будущем экономия энергоресурсов является приоритетом мирового уровня в различных областях человеческой деятельности, особенно в сфере создания среды жизнеобеспечения [1].

Недавно Европейский парламент и Совет Европейского союза разработали Директиву по энергетическим характеристикам зданий, обязательную для применения во всех странах, входящих в Европейский союз [2]. Целью директивы является улучшение энергетических параметров жилых зданий с учетом местных климатических условий. Ильичев В.А. в работе [3] отмечает, что в 1995г. в докладе Римскому клубу группой зарубежных специалистов была выдвинута новая идея решения экологических проблем с одновременным повышением эффективности потребления природных ресурсов - жить в два раза лучше и в то же время тратить в два раза меньше ресурсов, предложив так называемый фактор четыре, получаемый удвоением богатства при двукратной экономии ресурсов. Фактор четыре предлагает новый подход к прогрессу, ставя во главу угла увеличение продуктивности ресурсов. Речь идет об уменьшении потребления энергии в разы, а не на проценты. Тч

Госстрой России и РААСН заняли активную позицию по вопросам энергосбережения в зданиях. Новые нормативные требования [4] к теплозащите зданий, разработанные НИИСФ РААСН с участием других организаций и утвержденные Госстроем РФ, регламентировали принципы поэтапного снижения расходов тепловой энергии на отопление зданий с тем, чтобы за пять лет снизить уровень энергопотребления зданий не менее, чем на 40%.

Исходя из этого следует, что сегодня в мире и стране' проблема повышения теплозащитных свойств ограждающих конструкций зданий -одна из актуальнейших задач в строительстве. Решение задачи резкого повышения теплозащиты зданий, что предусматривают современные строительные нормы, возможно несколькими путями. Основным из них является разработка и освоение новых теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных материалов и изделий, способных обеспечить требуемый уровень теплозащиты при сохранении прежних проектных решений зданий. Сложившиеся экономические условия в стране предопределяют новый подход к выбору эффективных строительных материалов для жилищного строительства [5]. Поэтому в последнее время сложилась острая потребность в новых стеновых материалах, обладающих повышенными теплозащитными свойствами.

Анализ публикаций по разработке новых видов пористой стеновой керамики в стране и за рубежом показал, что их проектирование и внедрение возможно по следующим направлениям. На кирпичном глинистом сырье -это высокопустотная и пустотело-пористая керамика, газо- и пенокерамика с использованием эффективных современных пено- и газообразователей, а также изделий с ячеистой структурой, получаемых путем частичного вспучивания пиропластического расплава. На керамзитовом сырье - это ультралегкие ячеистые керамические материалы, получаемые за счет термоудара и значительного вспучивания при этом пиропластического расплава.

Крупные производители строительной керамики в Европе в 70-е годы прошлого столетия, когда ячеисто-бетонные блоки начали вытеснять с рынка строительства керамические стеновые материалы, сделали ставку в основном на производство крупноразмерных керамических камней и блоков повышенной пустотности с поризованным черепком. Изделия имели коэффициент теплопроводности в пределах 0,14-0,33 Вт/(м-К) при средней плотности 600-1100 кг/м3, механическая прочность 5-15 МПа. Производство таких изделий на душу населения в РФ на порядок уступает производителям в Германии, Испании, Австрии, Бельгии, Италии, Китая и т.д.

Установлено [277] что при использовании ограждающих конструкций с термическим сопротивлением R=3 (м2-К)/Вт экономия топлива за отопительный сезон может достигать 5 кг условного топлива на 1 м2 стены. Сравнительные расчеты экономической целесообразности производства путотелых поризованных блоков [277,278] в зависимости от вида и количества поризующей добавки позволяют снизить расход топлива по сравнению с автоклавными ячеисто-бетонными блоками плотностью 550 кг/м3 на 27-38 кг усл. топлива.

В РФ блоки пустотностью 45%, средней плотностью 770-1000 кг/м3, теплопроводностью 0,17-0,26 Вт/(м-К) выпускает предприятие «Победа-ЛСР» в Санкт-Петербурге.

Несмотря на определенные достижения в производстве пустотелых и пустотело-пористых керамических изделий и имеющийся определенный опыт их производства в стране и за рубежом, идет очень медленное их внедрение в регионах России, в особенности высокопористых, обеспечивающих ресурсо- и энергосбережение как в процессе их производства, так и эксплуатации. Это связано с необходимостью привязки современных технологий к местному сырью, которое имеет свои особенности, оптимизации составов шихт, их регулирования, а, следовательно, соответствующей корректировки технологических режимов производства. Кроме того, необходимо проведение комплексных исследований на уровне структурных изменений, происходящих вследствие изменения характеристик сырья и технологических параметров. Для эффективных керамических материалов, обладающих высокой пористостью (свыше 60-80%), следует особое внимание уделить изучению влияния характера макроструктуры в виде порового пространства и микроструктуры на физико-механические и эксплуатационные свойства, в особенности теплофизические, так как этот параметр оказывает решающее влияние на энергоэффективность изготовленных из этих материалов ограждений.

В то же время, установление корреляционной связи между параметрами структуры, теплофизическими свойствами и исходными свойствами сырья, добавок и параметрами технологии является многопараметрической и сложной задачей, для решения которой необходимо привлечение компьютерного материаловедения. Баженов Ю.М., Воробьев В.А. и Илюхин А.В. [279] отмечают, что в настоящее время кардинального изменения понятий и подходов к строительным материалам, происходит полный переход от эмпирической отрасли к научному строительному материаловедению. Это потребовало создания единой теории структурообразования и свойств строительных материалов, а для математического описания влияния структурных составляющих на свойства материала привлечения и внедрения компьютерных технологий. При этом любая решаемая задача должна разделяться на два направления -моделирование структуры композита и на основании полученной модели структуры моделирование и расчет свойств композитов в зависимости от свойств исходных компонентов и их объемных концентарций в готовом материале. Воробьев В.А. и Илюхин А.В. [280] считают, что краеугольным камнем компьютерного материаловедения является модель структуры композита, поэтому задачу молелирования и исследования'' свойств композитов предлагается разделять на два направления: структурное и структурно-зависимое. Структурное компьютерное материаловедение направлено на понимание процессов формирования внутренней структуры композитов и изучает взаимодействие отдельных элементов. Моделирование структуры материала позволяет получать цифровые модели материала, хранящиеся в памяти компьютера, и учитывает особенности конкретных материалов, например, размер пор, их упаковку, размер кристаллических новообразований и т.д. Такие модели должны строится на основе вероятностно-геометрической концепции [281], когда процесс формирования структуры материала имитируется процессами случайной упаковки элементов. Вторая задача моделирования и исследования свойств композитов - это структурно-зависимое моделирование, исследующее влияние различных факторов на физико-механические и эксплуатационные (прочностные, теплофизические, газовлагопроницаемости и т.д.) свойства.

Поэтому актуальной задачей является не только разработка научных и технологических основ производства высокопористых керамических материалов, изучение их структуры и свойств, но и разработка научных и технологических основ управления их структурой и свойствами, в том числе с применением компьютерного моделирования, обеспечивающих создание эффективной энерго- и ресурсосберегающей строительной керамики с оптимальными свойствами и структурой на основе наиболее распространенных в РФ видов глин.

Баженов Ю.М. и Рахимов Р.З. [282] отмечают, что сегодня перспективным направлением в области строительного материаловедения является развитие компьютерного материаловедения в части оптимизации составов строительных материалов и технологических режимов и процессов их производства. Кроме того, ими подчеркивается, что в свете реализации программ по энерго- и ресурсосбережению, перспективными являются исследования по созданию заданой пористости керамических материалов и разработке теоретических аспектов влияния пористости на прочность и теплопроводность.

В связи с этим представляет интерес использование опыта производства ячеистых бетонов пониженной плотности на минеральных вяжущих для развития более эффективных материалов - ячеистой керамики, которая при прочих равных свойствах превосходит ячеистые бетоны по морозостойкости и долговечности. При этом необходимо расширить номенклатуру эффективных керамических материалов в сторону снижения их плотности менее 800 кг/м путем разработки новых технологий, обеспечивающих выпуск изделий с теплопроводностью менее 0,2 Вт/(м-°С). Несмотря на то, что в настоящее время все большее число исследований посвящено разработке новых технологий, обеспечивающих получение материалов с пониженной теплопроводностью и использование их в новых конструктивных решениях стен [6-10], до настоящего времени ни в мире, ни в РФ не разработана совершенная технология производства конструктивно-теплоизоляционных и теплоизоляционных высокопористых керамических материалов, имеющих структуру ячеистых бетонов.

В настоящее время наблюдается интенсивное расширение номенклатуры керамических материалов [11-14], как за счет расширения разнообразия по геометрическим размерам, формам, цвету [15], так и за счет улучшения качественных характеристик материалов и изделий: повышения марочности по прочности [15-18], снижения плотности и теплопроводности [15,19,20], повышения кислото- и щелочестойкости, огнестойкости и огнеупорности, долговечности и т.д.

Хотя основной строительной керамической продукцией в России является конструкционный штучный кирпич, камни и блоки с плотностью более 1300 кг/м3, все большим спросом начинают пользоваться облегченные конструкционно-теплоизоляционные стеновые изделия с плотностью 4001000 кг/м3, а также теплоизоляционные с плотностью менее 400 кг/м3. В связи с этим актуальным является развитие производства широкой номенклатуры эффективных керамических материалов.

В настоящей работе представлены данные анализа результатов технологических и теоретических разработок, результаты лабораторной и опытно-промышленной апробации возможности производства различных эффективных керамических строительных материалов:

• - конструкционных с плотностью - 900-1900 кг/м ,

• - конструкционно-теплоизоляционных - 500 - 800 кг/м ,

• -теплоизоляционных - 100-400 кг/м3

Исследованы и разработаны научные положения механизма формирования микро- и макроструктуры с учетом распределения пор различной размерности в объеме черепка применительно к рассмотренным выше пористым и высокопористым эффективным керамическим материалам.

Представлены результаты разработки на их основе научных и технологических основ управления структурой и свойствами энерго- и ресурсосберегающей строительной керамики, анализ результатов экспериментов и их обобщение в части исследования формирования микро- и макроструктуры и влияния на них различных технологических факторов.

Цель исследований: разработка научных и технологических основ управления структурой и свойствами при производстве пустотело-пористых и ячеистых (от 100 до 1200 кг/м3) энерго- и ресурсосберегающих конструкционных, конструкционно-теплоизоляционных и теплоизоляционных керамических материалов из типичных кирпично-черепичных и керамзитовых глин, модифицированных различными выгорающими и химическими добавками в виде вторичных продуктов промышленности и сельского хозяйства.

Для достижения цели в исследованиях были поставлены следующие задачи:

• изучение и анализ опыта производства особо легких эффективных керамических материалов в стране и за рубежом и установление наиболее перспективных направлений их развития;

• изучение сырьевой базы, анализ известных и разработка уточненных требований к выбору сырья и добавок для производства эффективной строительной керамики;

• лабораторно-технологическая апробация производства эффективных керамических материалов на основе местных глин и наработка данных для формирования научных и технологических основ управления их свойствами и структурой;

• разработка программного комплекса для исследования порового пространства и структуры разработанных материалов в системах «микропоры-резервные поры-макропоры» и «поры-стеклофаза-кристаллические новообразования»;

• разработка методики и программного комплекса для расчета теплопроводности пустотело-пористой и ячеистой керамики;

• разработка научных и технологических основ управления структурой и физико-техническими свойствами энерго- и ресурсосберегающих керамических материалов;

• установление научно-обоснованных базовых нормативных требований к основным свойствам конструкционных, конструкционно-теплоизоляционных и теплоизоляционных ячеистых керамических материалов;

• разработка методологии моделирования поведения пористой керамики в условиях эксплуатационной влажности и прогнозирования ее теплофизических свойств;

• промышленная апробация результатов исследований.

Научная новизна

1. Разработаны научные основы управления структурой энерго- и ресурсосберегающей пустотело-пористой и ячеистой строительной керамики, базирующиеся на установленных закономерностях двухуровнего изменения параметров структуры: на макроуровне - регулированием порового пространства в системе «микропоры - резервные поры -макропоры», на микроуровне - регулированием структуры черепка в системе «поры - стеклофаза — кристаллическая фаза». Сформулированы принципы интенсификации процессов формирования пористого черепка за счет комплексного введения в шихту выгорающих добавок растительного происхождения, легирующих Na- и А1-содержащих добавок и оптимизации режимов формования полуфабриката, обеспечивающих ускорение процессов высокотемпературного структурообразования.

2. Разработан программный комплекс «Структура», позволяющий для пустотело-пористой и ячеистой керамики определять динамику трансформации дифференциальной пористости черепка при изменении сложных составов шихт. На основе этого установлены закономерные взаимосвязи в системе «состав - поровое пространство - структура», полученные построением новых структурных моделей в системах «микропоры — резервные поры — макропоры», «поры-стеклофаза — кристаллические новообразования» («Поры-СФ-Кр.Ф»). Это позволило разработать методологию изменения и управления структурой пористой керамики путем введения в состав шихт комплексных модифицирующих добавок, и на основе этого разработать технологию получения энерго- и ресурсосберегающих пустотело-пористых и ячеистых керамических материалов с высокими физико-техническими свойствами. Впервые расчетно-графическим методом на треугольных диаграммах показана возможность регулирования структуры керамики по перемещениям фигуративных точек и областей расположения «порового облака» и структурных составляющих черепка.

3. Разработан программный комплекс «База-Теплопрогноз 1.0», обеспечивший расчет теплопроводности воздуха в порах в зависимости от их размеров и на основе этого расчет теплофизических свойств пустотело-пористых и ячеистых керамических материалов. Это позволило установить взаимосвязи в системе «состав - поровое пространство - структура -термическое сопротивление» и разработать методологию управления теплофизическими свойствами керамики при изменении ее состава, структуры и технологии. Установлено, что введение в состав шихт комплексных добавок и увеличение давления прессования полуфабриката позволяет управлять физико-техническими свойствами и производить энерго- и ресурсосберегающую пустотело-пористую и ячеистую керамику с высокими теплофизическими свойствами, из которых создавать эффективные ограждающие конструкции зданий и сооружений. Впервые расчетно-графическим методом на треугольных диаграммах показана возможность регулирования теплофизических свойств керамики по траекториям перемещениям фигуративных точек и областей расположения «термического сопротивления» с изменением состава шихт и давления прессования полуфабриката.

4 Лабораторно-технологическими и опытно-промышленными исследованиями установлены технологические основы целенаправленного регулирования структуры пустотело-пористой и ячеистой строительной керамики в системах «микропоры- резервные поры - макропоры» и «Поры -стеклофаза - кристаллические новообразования» («Поры- СФ- Кр.Ф»):

- для пустотело-пористой керамики (ППК) путем изменения соотношения структурных составляющих в черепке за счет механо-химико-термической активации шихт на основе средне-, умеренно или малопластичных кирпично-черепичных глин и комплексных добавок, включающих выгорающие (опилки, шелуха гречихи, древесная пыль) и химические (гиббсит и подмыльный щелок);

- для высокопористых ячеистых изделий в виде керамзита шарообразной формы (КШФ), новых блочных высокопористых изделий вспученной керамзитокерамики (ВКК) и контактно-спеченной керамзитокерамики (КСКК), путем изменения соотношения структурных составляющих в черепке на основе бездобавочны активированных добавками хорошо-, средне или слабовспучиваемых керамзитовых глин, за счет использования комплексного эффекта «механо-химико-термической активации», увеличения авления при прессовании сырцовых шарообразных гранул до 5-25 МПа.

5 Выявлено, что при химико-термической активации обеспечивается дополнительное повышение пластичности шихт и оптимизация ее гранулометрии за счет введения мелкодисперсной гиббситсодержащей добавки и раствора подмыльного щелока (ПЩ), которые при обжиге обеспечивают дополнительное повышение марочности кирпича на 1-2 марки, за счет раннего формирования муллита, армирующего стеклофазу.

6. Разработана методология моделирования изменения теплофизических свойств пористой керамики в условиях различной эксплуатационной влажности. Путем имитационного моделирования увлажнения порового пространства черепка изучены особенности функционирования и взаимосвязи отдельных ее блоков, дана инженерная интерпретация модели. Анализ данных эксперимента позволил установить зависимости изменения теплофизических свойств пористой керамики от условий ее увлажнения.

7. Установлены научно-обоснованные базовые нормативные показатели прочности, водопоглощения и теплопроводности для ячеистых керамических материалов в интервале средней плотности от 100 до 1200 кг/м . Для этого в расчетах введено новое понятие «коэффициента технологичности» в виде некоей константы, связывающей между собой изохорные зависимости изменения свойств ячеистой керамики и средней плотности, полученные авторами при различных технологиях.

8. Разработан новый класс особо легких керамических материалов в виде КШФ (150-300 кг/м3), блочных высокопористых изделий ВКК (197-800 кг/м3), КСКК (300-500 кг/м3) и технология их получения, основанная на эффекте значительного увеличения вспучиваемости при термоударе с 200-400°С до 900-1200°С сырцовых шарообразных гранул, сформованных при повышенных давлениях прессования - 5-25 МПа. При этом ВКК получают синтезом технологии производства КШФ и керамического кирпича, где свежесформованные гранулы в виде свободной засыпки вспучиваются при обжиге в огнеупорных формах, а КСКК получают спеканием при обжиге в точках контакта обожженных гранул КШФ, пропитанных водными растворами Na- и А1-содержащих добавок. Разработан новый класс керамзита с повышенным выходом в товарной смеси песчаной фракции (до 35%), получаемой спеканием в печи глиняной мелочи шихты с частицами зол гидроудаления ТЭЦ, подаваемых во вращающуюся печь одновременно с сырцовыми гранулами.

Автор выражает особую благодарность своему научному консультанту, доктору технических наук, профессору, член-корр. РААСН Рахимову Р.З. за помощь в постановке проблемы, полезные советы и консультации, а также кафедре ТСМиК КГАСУ, кафедре минералогии и петрографии КГУ и сотрудникам ФГУП «ЦНИИгеолнеруд», оказавшим большую помощь при проведении экспериментальных исследований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны научные основы управления структурой энерго- и ресурсосберегающей пустотело-пористой и ячеистой строительной керамики, базирующиеся на установленных закономерностях двухуровнего изменения параметров структуры: на макроуровне - регулированием порового пространства в системе «микропоры - резервные поры -макропоры», на микроуровне - регулированием структуры черепка в системе «поры - стеклофаза — кристаллическая фаза». Сформулированы принципы интенсификации процессов формирования пористого черепка за счет комплексного введения в шихту выгорающих добавок растительного происхождения, легирующих натрий и алюминий содержащих добавок и оптимизации режимов формования полуфабриката, обеспечивающих ускорение процессов высокотемпературного структурообразования.

2. Разработан программный комплекс «Структура», позволяющий для пустотело-пористой и ячеистой керамики определять динамику трансформации дифференциальной пористости черепка при изменении многокомпонентных составов шихт. На основе этого установлены закономерные взаимосвязи в системе «состав - поровое пространство -структура», полученные построением новых структурных моделей в системах «микропоры — резервные поры — макропоры», «поры-стеклофаза — кристаллические новообразования» («Поры-СФ-Кр.Ф»). Разработана методология управления структурой пористой керамики введением в состав шихт комплексных модифицирующих добавок. Разработана технология получения энерго- и ресурсосберегающих пустотело-пористых и ячеистых керамических материалов с высокими физико-техническими свойствами. Впервые расчетно-графическим методом на треугольных диаграммах показана возможность регулирования структуры керамики по перемещениям фигуративных точек и областей расположения «порового облака» и структурных составляющих черепка.

3. Разработан программный комплекс «База Теплопрогноз 1.0», обеспечивший расчет теплопроводности воздуха в порах в зависимости от их размеров и на основе этого расчет теплофизических свойств пустотело-пористых и ячеистых керамических материалов. Это позволило установить взаимосвязи в системе «состав - поровое пространство - структура -термическое сопротивление» и разработать методологию управления теплофизическими свойствами керамики при изменении ее состава, структуры и технологии. Установлено, что введение в состав шихт комплексных добавок и увеличение давления прессования полуфабриката позволяет управлять физико-техническими свойствами и производить энерго- и ресурсосберегающую пустотело-пористую и ячеистую керамику с высокими теплофизическими свойствами, из которых создавать эффективные ограждающие конструкции зданий и сооружений. Впервые расчетно-графическим методом на треугольных диаграммах показана возможность регулирования теплофизических свойств керамики по траекториям перемещениям фигуративных точек и областей расположения «термического сопротивления» с изменением состава шихт и давления прессования полуфабриката.

4. Разработаны технологические основы регулирования структуры пустотело-пористой и ячеистой строительной керамики в системах «микропоры-резервные поры-макропоры», «Поры-СФ-Кр.Ф» и их физико-технических свойств:

- для пустотело-пористой керамики путем изменения соотношения в черепке пор, стеклофазы и кристаллических новообразований за счет механо-химико-термической активации шихт на основе средне-, умеренно или малопластичных кирпично-черепичных глин и комплексных добавок, включающих выгорающие составляющие в виде древесных опилок, древесной пыли и шелухи гречихи в количестве до 60 об.% и химические — в виде гиббсита и подмыльного щелока в количестве от 0,5 до 3%;

- для высокопористых ячеистых изделий в виде КШФ, новых блочных высокопористых изделий ВКК и КСКК, путем изменения соотношения структурных составляющих в черепке на основе бездобавочных и химически активированных добавками хорошо, средне- или слабовспучиваемых керамзитовых глин, за счет использования комплексного эффекта «механо-химико-термической активации», обеспечиваемого добавками и увеличением давления при прессовании сырцовых шарообразных гранул до 5-25 МПа.

5 Выявлено, что при химико-термической активации обеспечивается дополнительное повышение пластичности шихт и оптимизация ее гранулометрии за счет введения мелкодисперсной гиббситсодержащей добавки и раствора подмыльного щелока (ПЩ), которые при обжиге обеспечивают дополнительное повышение марочности кирпича на 1-2 марки, за счет раннего формирования муллита, армирующего стеклофазу.

6. Разработана методология моделирования изменения теплофизических свойств пористой керамики в условиях различной эксплуатационной влажности. Путем имитационного моделирования увлажнения порового пространства черепка изучены особенности функционирования и взаимосвязи отдельных ее блоков, дана инженерная интерпретация модели. Анализ данных эксперимента позволил установить зависимости изменения теплофизических свойств пористой керамики от условий ее увлажнения.

7. Установлены научно-обоснованные базовые нормативные показатели прочности, водопоглощения и теплопроводности для ячеистых керамических материалов в интервале средней плотности от 100 до 1200 кг/м3. Для этого в расчетах введено новое понятие «коэффициента технологичности» в виде некоей константы, связывающей между собой изохорные зависимости изменения свойств ячеистой керамики и средней плотности, полученные авторами при различных технологиях.

8. Разработан новый класс особо легких керамических материалов в виде КШФ (150-300 кг/м3), блочных высокопористых изделий ВКК (197-800

Л <1 кг/м), КСКК (300-500 кг/м ) и технология их получения, основанная на эффекте значительного увеличения вспучиваемости при термоударе с 200-400°С до 900-1200°С сырцовых шарообразных гранул, сформованных при повышенных давлениях прессования — 5-25 МПа. При этом ВКК получают синтезом технологии производства КШФ и керамического кирпича, где свежесформованные гранулы в виде свободной засыпки вспучиваются при обжиге в огнеупорных формах, а КСКК получают спеканием при обжиге в точках контакта обожженных гранул КШФ, пропитанных водными растворами Na- и А1-содержащих добавок. Разработан новый класс керамзита с повышенным выходом в товарной смеси песчаной фракции (до 35%), получаемой спеканием в печи глиняной мелочи шихты с частицами зол гидроудаления ТЭЦ, подаваемых во вращающуюся печь одновременно с сырцовыми гранулами.

9. Результаты исследований прошли апробацию путем выпуска опытно-промышленных и серийных партий ресурсо- и энергосбергающих пористых, пустотело-пористых и высокопористых керамических материалов на базах Арского ОАО «АСПК», Казанского ДГУП ККСМ, Казанского керамзитового завода и Казанского КАПО им. С.П. Горбунова, Казанского завода «Серп и молот» и КПСК. Общий реальный экономический эффект от внедрения разработок по теме диссертации составил 1 млн. 664 тыс. рублей, а предполагаемый - 3 млн. 707 тыс. рублей.

1. О директиве Европейского парламента и Совета Европейского союза по энергетическим характеристикам зданий // Вентиляция, отопление, кондиционирование.- 2003. -№ 1.

2. Ильичев В.А. Энерго- и ресурсосбережение : штамп и творчество /Ильичев В.А. // Труды годичного собрания РААСН. Ресурсо- и энергосбережение как мотивация творчества в архитектурно-строительном процессе. Москва-Казань. - 2003. - С.6-17.

3. Бондаренко В.М. О нормативных требованиях к тепловой защите зданий /

4. B.М. Бондаренко, JI.C. Ляхович, В.Р. Хлевчук, Ю.А. Матросов. БСТ. -№11.-2001.

5. Румянцев Б.М. Технология и оборудование для производства пенобетонов методом сухой минерализации пены / Б.М. Румянцев, Е.А. Зудяев, Д.С. Критарасов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. -1999. №3-4. - С.36-37.

6. Чентемиров М.Г. Новая технология производства строительной порокерамики / М.Г. Чентемиров, А.Н. Давидюк, И.В. Забродин, М.Ч. Тамов // Строительные материалы. 1997. - №11. - С. 14-16.

7. Гогосашвили Н.В. Строительная порокерамика на основе горных пород Грузии: автореф. дис. канд. техн. наук, ВЗИСИ. -М. 1990.

8. Черепанов Б.С. Взаимосвязь структуры и свойств пористой керамики / Б.С. Черепанов, Д.И. Давидович, С.Ю. Фарсиянц // Промышленность строительных материалов. Сер. 5. Керамическая промышленность / ВНИИЭСМ. М., 1986.-Вып. 1.-С.2-4.

9. А.с. № 527399 СССР МКИ С 04 В 33/02. Способ изготовления изделий из ячеистой керамики // Р.Б. Оганесян. Опубл. 5.09.76. - Бюл. № 33.

10. П.Гуров Н.Г. Выбор эффективных технологий при производстве стеновых керамических изделии в современных условиях / Н.Г. Гуров, JI.B. Котляров // Строительные материалы. 2004. - №2. - С.6-7.

11. Черепанов Б.С. Особенности технологии пенокерамических материалов / Б.С. Черепанов // Промышленность строительных материалов. Сер. 5. Керамическая промышленность. Обзор. М.: ВНИИЭПСМ- 1992. Вып.1. -С.9-11.

12. Соков В.В. Кварцевые легковесы на основе микрокремнезема / В.В. Соков // Материалы X межд. науч.-тех. конф. «Информационная среда ВУЗа». Иваново, 2003. - С.270-272.

13. Кукса П.Б. Высокопористые керамические изделия, полученные нетрадиционным способом / П.Б. Кукса, А.А. Акберова // Строительные материалы. 2004. - № 2. - С.34-35.

14. Комов В.М. Теоретические и технологические принципы производства крупноразмерной поризованной керамики: автореф. дис. д-ра техн. наук. Санкт-Петербург. - 2004. - 47 с.

15. Гончаров Ю.И., Варенникова Т. А. Разработка технологии высококачественного кирпича на основе суглинков с повышенным содержанием оксида кальция / Ю.И. Гончаров, Т.А. Варенникова // Строительные материалы. 2004. - № 2. - С. 46-47.

16. Патент № 2082692 РФ МКИ С 04 В 33/02. Способ производства керамического кирпича // В.Ф. Рассказов, А.В. Рассказов. Опубл. 27.06.97. - Бюл. № 18.

17. А.с. № 1433941 СССР МКИ С 04 В 33/02. Способ изготовления кирпича // Ю.Я. Будиловский, В.Ю. Станайтис, Б.Ю. Имбрасене, Е.Б. Вербавичюс, В.Б. Жвирблис, М.Р. Пташекас. Опубл. 30.10.88. - Бюл. № 40.

18. Патент № 2005111 РФ МКИ С 04 В 32/00. Способ получения смеси для изготовления керамических изделий // Н.В. Шепелев, М.А. Тетерин, М.Я. Бобрик, И.В. Арбитман, A.M. Мечкало Опубл. 30.12.93. - Бюл. № 47-48.

19. Патент № 2087449 РФ С 04 В 33/02, 38/06. Способ получения стеновой строительной керамики / Т.Р. Мередов, А.А. Крупа, B.C. Палейчук, В.Ф. Рудиченко Опубл. 20.08.97. - Бюл. № 23.

20. Федеральный закон «Об энергосбережении» № 28-ФЗ от 03.04.96 г.

21. Матросов Ю.П., Бутовский И.Н. Стратегия по нормированию теплозащиты зданий с эффективным использованием энергии // Жилищное строительство. 1999. -№ 1. - С.2-5.

22. Калантаров Ю.М. Эффективная система теплозащиты зданий решение проблемы энергосбережения // Жилищное строительство. 1998. - № 5. - С. 10-11.

23. Хихлуха В.В. Ресурсосбережение при строительстве и реконструкции жилья // Строительные материалы. 1995. - № 5. - С. 14-17.

24. Wilhelm Scholz. Baustoffkenntnis. Werner-verlag GmbH. Dusseldorf, 1984. -P. 829.

25. Стеновые блоки с улучшенными теплотехническими свойствами (Венгрия) // Промышленность строительных материалов. Сер.25. Промышленность стеновых материалов, пористых заполнителей и местных вяжущих. Экспресс-информация. М.: ВНИИЭПСМ. Вып. 1,1988.

26. Изготовление легковесного кирпича на заводе «Мартин» (ЧССР) / Sedliacek Z. / Moznostivysokol ahcenytoholv SST, n.p.v. Zavoge Martin, Ahlarsky spravodaj. 1988.

27. Крупа А.А. Оптимизация формовочных свойств керамических масс для получения крупноразмерных изделий / А.А. Крупа, Е.Г. Иванова, Б.М. Доценко // Стекло и керамика. 1988. - №4. - С.12-14.

28. Мамбештаев С.В. Промышленность строительной керамики остро нуждается в перевооружении //Строительные материалы.-№2. -2005.-С.9-II.

29. Глинистое сырье России для производства керамических изделий. // Промышленность строительных материалов. Сер.5. Керамическая промышленность. Экспресс-информация. М.: ВНИИЭПСМ.- 1993. Вып.3-4. - С. 6-9.

30. Левицкий И.А. Глазурованные майоликовые изделия однократного обжига / И.А. Левицкий, В.А. Бирюк // Стекло и керамика. 2000. - №12. -С.27-30.

31. Левицкий И.А. Керамические массы для производства печных изразцов / И.А. Левицкий, Ю.Г. Павлюкевич // Стекло и керамика. 1997. - № 5. -С.14-15.

32. Современная технология производства плиток фирмы Porcelanosa // Porcelanosa uses up-to-the-minute technology. Ceramic Forum Internetionel, 1991. (Германия). Vol.68. - № 5. - P.230-236.

33. Верещагин В.И. Расширение сырьевой базы для производства строительной керамики в Сибири / В.И. Верещагин, В.И. Кащук, Р.А. Назиров, А.Е. Бурученко // Строительные материалы. 2004. - №2. -С.39-42.

34. Методическое руководство по поискам, оценке и разведке месторождений твердых полезных ископаемых РТ. Часть 1 под редакцией Хайретдинова Ф.М. Казань: КГУ. -1999. - С.249.

35. Хайретдинов Ф.М. Геология твердых полезных ископаемых Республики Татарстан / Ф.М. Хайретдинов. Казань. - 1999. - 405 с.

36. Морозов В.И. Физические основы пластического формования кирпича / В.И. Морозов. М.: Стройиздат. - 1973. - 135 с.

37. Мороз И.И. Технология строительной керамики / И.И. Мороз. Киев: Вища школа. - 1980. - 382 с.

38. Августиник А.И. Керамика. Изд.2-е, перераб. и доп./ А.И. Августиник. -Л.: Стройиздат, Ленинградское отд. - 1975. -592 с.

39. Патент № 2089526 РФ, МКИ С 04 В 33/02. Способ производства керамического кирпича // Д.Б. Народницкий, А.Н. Кузнецов. Опубл. 10.09.97.-Бюл. №25.

40. Заявка № 97118519/03 Россия МКИ С 04 В 33/00. Керамический кирпич, камень и способ изготовления керамического кирпича, камня // В.К. Тихов, Ю.И. Марченко, А.И. Ананьев, В.Н. Селиванов. Опубл. 10.04.99. -Бюл. № 10.

41. Заявка № 3193678 Япония МКИ С 04 В 38/00. Состав пористого керамического изделия // Хирота Тамоцу, Китадзе Наохару, Нисимуро Микио.-Опубл. 23.08.91.

42. Книгина В.И. Лигнин в производстве стеновой керамики / В.И. Книгина // Строительные материалы. 1984. - № 10. - С.13-15.

43. Книгина В.И. Строительные материалы из горелых пород / В.И. Книгина. -Москва. -1966.

44. Куликов О.Л. Способ увеличения прочности пористого керамического кирпича /О.Л. Куликов // Строительные материалы. 1995. - № 11. - С. 13-15.

45. А.с. № 1738793 СССР МКИ С 04 В 33/02. Способ изготовления дырчато-пористого кирпича / A.M. Гольдман. Опубл. 07.06.92. - Бюл. № 21.

46. Увеличение термического сопротивления кирпичей // Р.Ж. Химия. 19М. -1996.-№9.-С.13.

47. Einflub der Porenstruktur auf die Frostbestandigkeit von Ziegelprodukten / Sveda M., Unciks. // Ziegelind.Int. 1999. - 52, № 7. - P. 80-85.

48. A.c. № 658111 СССР МКИ С 04 В 32/00. Керамическая масса для изготовления строительных изделий / В.И. Мороз, Р.Н. Хорьков. Опубл. 25.04.79. -Бюл. №15.

49. Заявка № 3518318 ФРГ МКИ С 04 В 38/06. Пористый глиняный кирпич // Clay brick rendered porous /Grotjan Hartmut; Schade Hartmut. Опубл. 27.11.86.

50. Инструкция по применению добавок в производстве керамзитового гравия. Куйбышев. - 1987. - 176 с.

51. Une experienct de production de briques legeres avec in corporation de perlit // Ind. ceram. 1993. -№ 6. - C. 404.

52. A.c. №2053974 РФ МКИ С 04 В 33/02. Способ получения керамики // O.JI. Куликов. Опубл. 10.02.96. - Бюл. № 4.

53. Влияние различных порообразующих добавок на прочность кирпича при сжатии // Р.Ж. Химия. 19М.-1984.-№ 19.-С.18.????????

54. Третинник В.Ю. Повышение качества сырья для производства керамики / В.Ю. Третинник, Б.В. Лобанов / -Киев.: Будивельник. 1989. - С.112.

55. Круглицкий Н.Н. Физико-химические основы регулирования свойств дисперсий глинистых минералов. Киев.: Наукова Думка. - 1971. - 320 с.

56. Круглицкий Н.Н., Лобанов Б.В., Кузьмович В.В., Зинченко Л.Д. Активационное диспергирование глинистого сырья в технологии строительной керамики // Известия СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1983. -Вып. 3.-№ 6.-С. 26-30.

57. Лобанов В.В., Малчевская А.Н., Кузьмович В.В. Струйная мельница для измельчения глинистого сырья // Строительные материалы и конструкции. -1980.-Xa3.-C. 18.

58. Роговой М.И. Технология искусственных пористых заполнителей и керамики. М.: Стройиздат. - 1974. - 319 с.

59. Разработка и внедрение технологии получения пустотелого камня с лицевой поверхностью без высолов // Отчет о НИР МПС РФ Петербургского Государственного университета путей сообщения. Х° гос.рег.01.990008849, инв. X" 02.2.00 1 00651 от 22.12.2000.

60. А.С. №761441 СССР МКИ С 04 ВЗЗ/02. Способ приготовления шихты для изготовления керамики / А.К. Михайлов. Опубл. 07.09.80. - Бюл. X» 13.

61. А.с. Х° 2056388 РФ МКИ С 04 В 33/02. Способ изготовления строительных изделий / Е.С. Носков, И.А. Пучкин, В.В. Мирошниченко. -Опубл. 20.03.96.

62. А.с. Х°2049755 РФ МКИ С 04 ВЗЗ/02. Способ изготовления стеновых керамических изделий / В.Я. Толкачев, А.А. Сагатдинов. Опубл. 10.12.95. - Бюл. Х° 34.

63. А.с. Х°847710 СССР МКИ С 04 В 33/00. Способ изготовления лицевого кирпича / И.А. Рыбьев, А.А. Серегин, Д.К. Скрыльников. Опубл. 23.10.81. - Бюл. Ха 39.

64. Иванов И.А. Повышение качества керамзита исходя из задач развития легкобетонного строительства // Повышение качества пористых заполнителей. Сб. научных трудов ВНИИСТРОМ им. Будникова-Москва.- 1984. -С.152-169.

65. А.С. №1028638 СССР МКИ С 04 В 33/08. Способ изготовления керамических изделий // С.С. Брель, Ф.А. Пунтус., М.З. Лопотко. Опубл. 15.07.83.-Бюл.№ 6.

66. А.с. № 1213007 СССР МКИ С 04 В 33/08. Способ приготовления керамической массы на основе суглинков / В.В.Перегудов, Ю.В.Богачев, В.А.Шуров, Н.В.Зарубин. Опубл. 23.02.86. - Бюл.№7.

67. Алоян С.М. Изучение внутренней пористой структуры золокерамической шихты // Материалы X межд. науч.-тех. конф. «Информационная среда ВУЗа». Иваново, 2003. - С.358-361.

68. Павлов В.Ф. Физико-химические основы обжига изделий строительной керамики. М.: Стройиздат, 1977. - 240 с.

69. Черняк Л.П., Гонтмахер В.Е. Минералогический состав и спекание глинистых систем // Стекло и керамика. 1980. - №5. - С.22-23.

70. Дашенко Б.М., Мороз Б.И., Круглицкий Н.Н. Свойства керамики в системе каолинит-гидрослюда-монтмориллонит // Стекло и керамика. -1981.-№9.-С.19-21.

71. А.с. № 1217850 СССР МКИ С 04 В 33/00. Сырьевая смесь для производства стеновой керамики / В.Ф. Завадский, Г.И. Стороженко. -Опубл. 15.03.86.-Бюл. № 10.

72. А.с. № 962257 СССР МКИ С 04 В 33/00. Масса для изготовления керамических изделий / Р.Ш. Валишев и др. Опубл. 10.12.82.

73. А.с. № 485993 СССР МКИ С 04 В 33/00. Масса для изготовления строительных изделий // В.И. Ремизникова, А.В. Бейнарович, Г.Ф. Шумякова. Опубл. 30.09.75-Бюл. № 36.

74. А.с. № 1742264 СССР МКИ С 04 В 33/00. Сырьевая смесь для изготовления глиняного кирпича // Ф.П. Туренко, Л.П.Вивчарик, Г.А.Голощапов. Опубл. 23.06.92 - Бюл. № 23.

75. А.с. № 802235 СССР МКИ С 04 В 33/00. Сырьевая смесь и способ изготовления стеновых строительных изделий / В.М. Бобрик, B.C. Сахаров Опубл. 07.02.81.- Бюл. № 5.

76. Штакельберг Д.И., Манькова Г.А. Регулирование свойств керамического сырья органическими добавками // Сборник научных трудов ВНИИСтром. 1985. Вып.59 (87).-С. 35-41.

77. Каймаков А.И. Модификация кирпичных глин добавками глауконитсодержащих пород: автореф. дис.канд. техн. наук Казань, 2000. -15.с.

78. Вербавичус Е.Б. Утилизация токсичных отходов различных отраслей промышленности на Палемонасском керамическом заводе // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. М.: ВИНИТИ, 1987. - № 5-6 (68-69).-С. 73-80.

79. Коледа В.В., Сардик Э.М., Савченко В.Д. Исследование возможности использования гальванических отходов в производстве керамических материалов // Материалы Всероссийского совещания «Наука -экономике». Москва, 1995.

80. Дауноравичюте Д.С., Ярулайтис В.Ю., Станайтис В.Ю., Имбрасене Б.Ю. Применение отходов металлообрабатывающей промышленности для производства керамических стеновых материалов // Строительные материалы. -1989. -№ 2. С.23-24.

81. Kozelij Bogonur, V и К Drago- Novaproizu. 1985. - 35. - № 3-6.-P. 8183.

82. Использование шлама дубления кожи в качестве добавок в производстве кирпича (англ.) // Р.Ж. Химия. 1987. - № 4.

83. Prouty Mark F. Alleman James. Berman Neil Toxic and Hasardous Waste. Proc 15 th Mid Atlant. Ind. Waste Conf. 26-28 June, 1988.

84. A.C. № 1742263 СССР МКИ С 04 В 33/00. Способ изготовления строительной керамики / В.Э. Швинка, О.-Ф.М. Бауманис, А.Я. Циммерс, И.А. Тымма, А.В. Швинка, С.В. Валпетерс, Ю.Э. Экманичс, B.C. Шилов. -Опубл. 23.06.92. Бюл. № 23.

85. Ефимов А.И. Высокомарочный керамический кирпич с железосодержащими добавками, улучшающими реологию и спекание глинистых пород: автореф.дис. канд. техн. наук. Белгород, 2000. - 19 с.

86. Кучерова Э.А., Паничев А.Ю. Влияние гидратных железистых добавок на свойства глин // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1989.-№6.-С. 53-58.

87. Manns W., Schneider Н. Einsatzmoglichkeiten von Metallhydroxidschlamm bei der Mauerriegel herstellung. // Ziegelindustrie. 1977 - № 3. - P.l 10-127.

88. Паничев А.Ю. Стеновая керамика с гальваническими осадками машиностроительных предприятий: автореф. дисс.канд. техн. наук. -Новосибирск, 1990.-23 с.

89. Макаров В.М., Юсова А.П., Якунина Г.В. Некоторые направления утилизации сточных вод гальванических цехов // Тезисы докладов научно-технической конференции. Харьков, 1986. - С.718-722.

90. А.с. № 1076416 СССР МКИ С 04 В 33/00. Шихта для изготовления керамических изделий // В.И. Ремизникова, М.Г. Алтыкис, В.В. Герасимов и др.-Опубл. 11.12.84.-Бюл. №10.

91. А.с. № 1291571 СССР МКИ С 04 В 14/12. Сырьевая смесь для приготовления легкого заполнителя // М.Г. Габидуллин, И.А. Рыбьев, М.С. Низамов, В.И. Ремизникова, М.Г. Алтыкис, С.П. Шептицкий. -Опубл.23.02.87. Бюл. №7.

92. Берг Л.Г. Введение в термографию. М.: Наука, 1969. - 395 с.

93. Палицын Н.Д. Результаты геохимического изучения артинских карбонатных пород Ишимбаевского месторождения нефти // Труды Нефтяного геол.-развед. института. Серия А, 101,26 (1938); серия А, 15,206 (1939).

94. Потапенко С.В. Термический анализ доломитов. ЖПХ, 5,693 (1932).

95. Tamman G., Раре W. Z. Anorg. Chem., 127,45, (1923).

96. Incley Н., Ewell R.H. Термическое поведение каолиновых минералов. -J.Res. U.S. (Nat. Standart), 14 (5), 615 (1935); Pas. Paper 792; Ceram.Abstr., August, 201 (1935).

97. Белянкин Д.С., Иванова В.П. О превращениях каолина при нагревании // Сборник, посвященный академику Вернадскому, 1, 555 ( 1926).

98. Comeforo J.E., Fischer R.B., Bradley W.F. Муллитизация каолина. J. Amer. Ceram. Soc., 31,254 (1948).

99. Glass H.D. Высокотемпературные фазы из каолинита и галлуазита. -Amer. Mineralogist, 39, 193 (1954).

100. Арбузова Т.Б., Кичигин В.И., Чумаченко Н.Г. Как сделать и оформить научную работу или диссертацию (Справочное руководство): Учебное пособие для ВУЗов. М.: Изд-во АСВ, 1995. - 271 с.

101. Кузнецова Т.В., Талабер И. Глиноземистый цемент. М.: Стройиздат, 1988.-272 с.

102. Newsome J.W., Heiser H.W., Russel A.S., Strampf Н.С. Aluminia Propetis. -USA, Pittsburg.-1960.

103. Торопов H.A., Барзаковский В.П. и др. Диаграммы состояния силикатных систем: Справочник. Вып.2. Металл окислородные соединения силикатных систем-Ленинград: Наука, ленингр. отд. 1970. -С. 18-34.

104. Калинина A.M. Термические превращения синтетического каолинита, алюмосиликатных гелей и окиси алюминия: автореф. дис.канд. техн. наук, Институт химии силикатов им. И.В.Гребенщикова АН СССР. Л., 1963.

105. Айлер Р.К. Коллоидная химия кремнезема и силикатов. М., 1959. -176 с.

106. Чумаченко Н.Г. Методологические основы производства строительной керамики на основе природного и техногенного сырья: автореф. дис. .докт. техн. наук. Самара, 1999. - 37 с.

107. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологии вяжущих материалов. М.: Высшая школа. - 1973. - 315 с.

108. Габидуллин М.Г. Повышение однородности обжиговых заполнителей для улучшения качества ячеистых бетонов: автореф. дис.канд. техн. наук; ВЗИСИ. Москва, 1987. - 23 с.

109. Кропотов В.Н., Зайцев А.Г., Скавронский Б.И. Строительные материалы. М.: Высшая школа. - 1973. - 382 с.

110. Бокин П.Я., Ганахов Ф.Я. Прочность и структура щелочно-силикатных стекол // Механические и тепловые свойства и строение неорганических стекол. Материалы первого всесоюзного симпозиума. Москва, 1972. - С. 253-258.

111. Никоненко Е.А., Кочнева Т.П., Кащеев И.Д., Колесникова М.П. Анализ отходов угледобывающей промышленности для производства керамического кирпича // Строительные материалы. 2004. - №2. - С.48-49.

112. Мамыкин П.С., Стрелов К.К. Технология огнеупоров. М.: Издательство Цвет. Мет. - 1970. - 487 с.

113. Кара-Сал Б.К. Повышение качества керамических изделий из низкосортных глин путем изменения параметров среды обжига // Строительные материалы. 2004. - №2. - С.29.

114. Аппен А.А. Химия стекла. JL: Химия. - 1974. - 352 с.

115. Бокин П.Я. Механические свойства силикатных стекол. Л.: Наука. -1970.- 180 с.

116. Герасимов В.В. Неорганические полимерные материалы на основе оксидов кремния и фосфора. М.: Стройиздат. - 1993. - 285 с.

117. Ермоленко Н.Н. и др. Исследование стеклообразования и кристаллизационных свойств стекол системы SiCVAbCb-MgO-CaO-^O // Сборник «Новые стекла и стекломатериалы». Минск: Наука и техника.- 1965.

118. Бабосова В.А. О выборе фторидов в качестве кристаллизации системы Ca0-Mg0-Si02-R20-Al203 // Сборник «Новые стекла и стекломатериалы».- Минск: Наука и техника. 19651. I 7 г

119. Павлушкин Н.М. О влиянии соотношения Fe /Fe в стеклах на их кристаллизацию // Производство и исследование стекла и силикатных материалов. Ярославль, 1973. Вып.З. - С.15-18.

120. Завадский В.Ф., Путро Н.Б., Максимова Ю.С. Поризованная строительная керамика // Строительные материалы. 2004. - №2. - С.50-51.

121. Теплоизоляционные материалы в центре внимания НТС Госстроя России // Строительные материалы. - 2000. - №4. - С.38-39.

122. Путро Н.Б., Максимова Ю.С., Максимов Д.Е. Свойства формовочных масс для получения поризованных керамических материалов // Структура и свойства искусственных конгломератов: междун. сбор, научных трудов.- Новосибирск НГАУ, 2003. С.115-117.

123. Канаев В.К. Новая технология строительной керамики. М.: Стройиздат. - 1990. - 264 с.

124. Гузман И.Я. Высокоогнеупорная пористая керамика. М.: Металлургия. - 1971. - 208 с.

125. Носова З.А., Хресина В.В., Денисова Н.Н. Новый способ изготовления легковесных изделий из корунда и других непластичных материалов // Труды НИИстройкерамики. -1969. Вып.З 1. С.54-66.

126. А.с. № 238388 СССР МКИ С 04 Ь. Способ получения керамических легковесных изделий // ЗЛ.Носова, В.В.Хресина, В.М.Витохина, Б.С.Черепанова. Опубл. 20.11.69. - Бюл. № 9.

127. Хаснауи Буалем. Оптимизация состава газокерамического материала с использованием вторичных ресурсов Алжира: дисс. канд. техн. наук. -Ростов-на-Дону, 1989. 154 с.

128. Промышленное производство высокопористых строительных материалов // Technische Elerstellung von hochporosen Ziegelmaterialen / Junge Karsten, Rimpel E. // Ziegelind Inst. 1996. - №49, p. 195-197.

129. Гербовицкая Н.Б., Немченок З.О. Промышленность строительной керамики на выставке «Стройиндустрия-93» // Промышленность строительных материалов. Сер.5. Керамическая промышленность. Экспресс-информация. /-М.: ВНИИЭПСМ. 1993. Вып. 5-6. - С.26.

130. Патент № 2251540 РФ МКИ С 04 В 38/02. Способ изготовления пенокерамических изделий // К.В. Галаган, В.Ф. Черных, А.Ф. Маштаков. -Опубл. 10.05.05.

131. Усилов A.M. Искусственная пемза новый легкий строительный материал для производства крупных блоков и панелей. Информационное письмо № 52. - Киев: ВНИИОМпромжилстрой. - 1956.

132. Гервидс И.А. Ячеистая керамика. // Эффективная строительная керамика. ЦНИИПС. Владимир: изд. по лит. и архитектуре. - 1953. - С. 4-53.

133. Гервидс И. А. Внедрение ячеистой керамики как средства эффективного использования глины в производстве строительных материалов. М.: АСиА СССР. - 1957.

134. Онацкий С.П. Производство керамзита. М.: Стройиздат. - 1971. -С.309.

135. А.с. № 370190 СССР МКИ С 04 В 33/02. Способ изготовления изделий из ячеистой керамики / Р.Б.Оганесян, И.А.Сухачев, А.В.Нехорошев. Ю.Л. Бобрик. Опубл. 15.11.73. - Бюл. №11.

136. Оганесян Р.Б. Производство эффективных керамических изделий и конструкций из легкоплавких кирпичных глин для сельского строительства. М. - 1973.

137. Оганесян Р.Б., Большаков В.Н. Технологическая схема по производству бесцементных поризованных керамических изделий на основе легкоплавких глин: сб. научных трудов ЦНИИЭПсельстроя. М. - 1975.

138. Грошев И. А. Получение теплоизоляционной керамики из лессового сырья Казахстана: автореф. дис.канд. техн. наук, МУТИ. -М. 1984.

139. Опалейчук Л.С., Романова В.И. Керамические тонкопористые фильтрующие элементы // Промышленность строительных материалов.

140. Сер.5. Керамическая промышленность. Реферативная информация М., ВНИИЭСМ МПС. - 1977. Вып.11. - С.9-10.

141. Калугина JI.B. Крупноразмерная стеновая керамика из алтайских суглинок с применением воздухововлекающих добавок: автореф. дис. канд. техн. наук. М. - 1974.

142. Патент № 1945811 ФРГ МКИ С 04 В 38/06. Expanded clay objects / Sundermann Е-Опубл. 11.03.71.

143. Патент № 2548983 ФРГ МКИ С 04 В 38/06. Опубл. 21.04.77.

144. Бочаров В.А. Волокнистый теплоизоляционный материал на глинистом связующем: автореф. дис.канд. техн. наук. -М. 1988.

145. Езерский В.А. Пористокерамические стеновые изделия на основе трепела: автореф. дис.канд. техн. наук. -М. 1985.

146. Кабатова М.А. Технология и свойства бетона на обжиговой связке для стеновых камней: автореф. дис.канд. техн. наук. -М. 1988.

147. Перегудов В.Н. Новые стеновые материалы из глины // Строительные материалы. 1956.-№ 10.-С. 14.

148. Балкевич В.А. Техническая керамика. М.: Стройиздат. - 1984. -С.255.

149. Черепанов Б.С. Разработка и внедрение технологии производства стеклокристаллической пенокерамики // Отчет по НИР. № Гос. per. 01870078762. Инв. № 028.90018344. 1988. - С.44.

150. Чентемиров М.Г., Давидюк А.Н., Забродин И.В., Тамов М.Ч. Новая технология производства эффективной порокерамики для стеновых и теплоизоляционных материалов // Промышленное и гражданское строительство. -1997. № 9.

151. Гиндина В.Е., Иващенко П.А., Грудяев В.И. К вопросу о получении пористокерамических изделий пониженной объемной массы // В сб. трудов ВНИИстром. -М. 1988. Вып. 64 (92).

152. Тамов М.Ч. Разработка технологии изготовления стеновых порокерамических элементов плотностью 300-800 кг/м3 на базе легкоплавких глин Северо-Кавказкого региона: автореф. дисс.канд. техн. наук.-М.-1998.-22 с.

153. Габидуллин М.Г. Новые технологии изготовления керамических материалов с плотностью 250-800 кг/м3 / М.Г.Габидуллин, Р.З.Рахимов //

154. Новые технологии 96 . Материалы междун. науч.-тех. семинара: тез. докл.-Казань, 1996.-С.11-12.

155. А.с. № 1796854 СССР МКИ F 27 В 13/00. Кольцевая печь / Р.Б. Оганесян. Опубл. 23.02.93. - Бюл. № 7.

156. Габидуллин М.Г. Исследование и разработка технологии керамопрокатных изделий для комплексного благоустройства. / М.С.Низамов, М.Г.Габидуллин и др. // Отчет Казанского инженерно-строительного института по теме 33/5-30 № Гос. per. 7902542 б. 1980.

157. Бутт JI.M. Производство пеностекла // Труды совещания по расширению производства и ассортимента теплоизоляционных и акустических материалов. Рига. - 1958.

158. Демидович Б.К. Пеностекло. Минск: Наука и техника. - 1975. -С.248.

159. Заявка № 3538783 ФРГ МКИ С 04 В 38/00. Способ производства пористых керамических изделий с использованием отпрессованных гранул. Опубл. 07.06.87.

160. Наназашвили И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции. -М.: Высшая школа. 1990. - С.495.

161. Заявка № 403643 СССР МКИ С 04 В 21/00. Керамическая масса / С.И. Пупкин, Х.С. Сороцкин. Опубл. 26.10.73. - Бюл. № 43.

162. Черепанов Б.С., Давидович Д.И. Макроструктура порокерамики и ее прочностные свойства // Стекло и керамика. 1981. - №3. - С. 13-14.

163. Патент № 2057742 РФ МКИ С 04 В 38/08, 33/00. Сырьевая смесь для изготовления золокерамических теплоизоляционных изделий / В.И. Шаталов, А.Ф. Бернацкий, В.П. Михеев, С.В. Рогачева. Сибирский НИИэнерг. Опубл. 10.04.96. - Бюл. № 10.

164. Глебов С.В. и др. Легковесные огнеупоры. Свердловск: Металлургиздат. -1945.

165. Горяйнов К.Э., Прожога В.Т. Крупноразмерные бесцементные виброкерамические блоки и панели // Строительные материалы. 1961. — №5.

166. А.с. № 75102 СССР МКИ 80 Ь. Способ изготовления пористых строительных деталей / С.П. Онацкий. Опубл. 30.04.49.

167. Бурлаков Г.С. Основы технологии керамики и искусственных пористых заполнителей. -М.: Высшая школа. 1972. - С.424.

168. Бурлаков Г.С., Бак Динь Тхиен, Баландина В.В. Крупноразмерные стеновые блоки из легкого бетона на обжиговой связке с использованием производственных отходов // Строительство и архитектура. 1984 . - №1.

169. Бак Динь Тхиен. Исследование технологии и свойств крупноразмерных блоков из легкого бетона на обжиговой связке: автореф. дис.канд. техн. наук. Ростов-на-Дону. - 1982. - 25 с.

170. Бурлаков Г.С. Дренажные трубы из легкого бетона на обжиговой связке // В сборнике. «Технология производства и повышение долговечности строительных изделий. Ростов-на-Дону. - 1976.

171. Бурлаков Г.С., Филатова С.И., Токман И.А., Бак Динь Тхиен. Рекомендации по изготовлению блоков на обжиговой связке и применению их в с/х строительстве. Ростов-на-Дону. - 1986. - С.36.

172. Бурлаков Г.С., Хаснауи Буалем и др. Газобетон на обжиговой связке // Научно-технический отчет. Ростов-на-Дону. - 1986.

173. Бурлаков Г.С. Технология изделий из легкого бетона. М.: Высшая школа.- 1986. -С.296.

174. Заявка № 96101615/20 РФ МКИ 38/14, Ul, 6F, 27В7/00 Установка для производства строительных изделий / Г.И. Еворенко Б.И. Опубл. 1997. -Бюл. № 3.

175. Заявка № 408937 СССР МКИ С 04 В35/72. Керамический материал / Д.М. Карпинос Опубл. 30.11.73. - Бюл. №5.

176. Заявка № 414236 СССР МКИ С 04 В35/72. Керамический материал / Д.М. Карпинос Опубл. 05.02.74. - Бюл. №5.

177. Заявка № 485989 СССР МКИ С 04 В 21/00. Шихта для изготовления легковесных керамических изделий / М.И. Шубин Опубл. 30.09.75. -Бюл. № 26.

178. Патент № 2057741 РФ МКИ С 04 В 38/00, 14/38. Композиция для получения теплоизоляционного материала / А.С.Николаев, В.А.Коробов, М.Ю.Нахшин, М.В.Каменьев. Опубл. 10.04.96. - Бюл. № 10.

179. Легковесный керамический материал «Schaumton», армированный отрезками стекловолокна (Франция). // Строительство и архитектура. Сер.5. Строительные материалы и изделия. Реферативная информация Вып.1.-М.: ЦИНИС. -1973.

180. Заявка № 4410242 ФРГ МКИ В 01 В 39/20, С 04 В 14/12. Керамическое склеивание и покрытие зерен керамзита /// Ceramic bonding and encapsulation of expanded clay //W.Jehra /Keramische Verklebung und Umhullung von Blahton. Опубл. 25.08.94.

181. Горлов Ю.П., Меркин А.П., Устенко А.А. Технология теплоизоляционных материалов. Учебник для ВУЗов. М.: Стройиздат, 1980.-399 с.

182. Торопова М.В. Цифровой метод обработки изображений в исследовании микроструктуры бетона // Материалы X межд. науч.-тех. конф. «Информационная среда ВУЗа». Иваново, 2003. - С. 133-135.

183. Лыков А.В. Теория сушки. М.: Энергия. -1968. - 472 с.

184. Сажин Б.С., Сажин С.Б. Техника сушки. М.: Химия. - 1988. - 488 с.

185. Пантелеев И.Б., Орданьян С.С. Количественный анализ пористости керамических материалов (с применением системы компьютерного анализа «Видеотест»). Уч. пособие. СПб: СПбГТИ. - 1997.

186. Фролкин О.А. Компьютерное моделирование и анализ структуры композиционных материалов: автореф. дис.канд. техн. наук Саранск.-2000.- 18 с.

187. Абу-Хасан Махмуд. Управление свойствами керамического кирпича на базе техногенного отощителя с учетом представлений о природе контактных фаз: автореф. дис.канд. техн. наук. Санкт-Петербург. -2004.-46 с.

188. Дементьев А.Г., Тараканов О.Г. Структура и свойства пенопластов. -М., Химия. 1983.-176 с.

189. Дементьев А.Г. Деформативность и прочность пенопластов // Механика композитных материалов. 1988. - №2. - С. 264-271.

190. Прикладная механика ячеистых пластмасс. Под ред. Хильярда Н.К. -М.: Мир.-1985.-360 с.

191. Шутов Ф.А.Структура и свойства газонаполненных композиционных реакционноспособных олигомеров: дисс.д-ра техн. наук. М. - 1987. -416 с.

192. Валуйских В.П., Прокофьев В.Ю. Стохастическая имитационная модель поропластов. Применение случайного поиска при решении прикладных задач. Кемерово, КГУ. - 1985. - С. 45-46.

193. Валуйских В.П., Маврина С.А. Построение адекватной имитационной модели пенопласта открытой полиэдрической структуры // Пластические массы. 1987. - №4. - С.28-30

194. Пономарев О.И., Ломова Л.М., Комов В.М. Использование пустотелого поризованного керамического камня и кирпича в строительстве // Строительные материалы. 1999. - №2. - С.22-24.

195. Габидуллин М.Г. «Структура» / М.Г.Габидуллин, И.Х.Киямов // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 20046611087 от 29.04.2004 г. в Роспатенте по заявке № 2003612545 от 4.12.2003 г.

196. Габидуллин М.Г. «База-Теплопрогноз 1.0.» / М.Г.Габидуллин, Р.З.Рахимов, А.В.Темляков, Р.Г.Валиуллин // Свидетельство об официальной регистрации базы данных № 2004620058 от 25.02.2004 г. в Роспатенте по заявке № 2003620297 от 25.12.2003 г.

197. А.с. № 996895 СССР МКИ G 01 М 7/00. Устройство для контроля физико-механических характеристик сферических тел / М.С.Низамов, М.Г.Габидуллин, А.И.Батанов, А.С.Рахимова, Р.Л.Семенова. Опубл. 15.02.83.-Бюл. №6.

198. А.с. №1132165 СССР МКИ G 01 М 7/00. Устройство для контроля физико-механических характеристик сферических изделий / Н.А.Пикулев., М.Г.Габидуллин, М.С.Низамов. Опубл. 30.12.84. - Бюл. №48.

199. Методические рекомендации по определению прочностных и структурных характеристик бетонов при кратковременном и длительном нагружении. М., НИИЖБ. - 1976. - 57 с.

200. Методика по определению прочностных и деформативных характеристик бетона при одноосном кратковременном статическом сжатии.-М.- 1975.-С.78

201. Патент № 2020454 РФ МКИ G 01 N 3/30, 3/52. Установка для неразрушающего контроля физико-механических свойств материалов //М.Г. Габидуллин, B.C. Камалетдинов, Д.В. Камалетдинов, В.М. Ершов, Р.Е. Сухарев.- Опубл. 30.09.94 г. Бюл. № 18.

202. Методические указания по испытанию глинистого сырья, отходов углеобогащения и сжигания углей для производства керамических стеновых изделий и дренажных труб. ВНИИстром им. П.П.Будникова. -Москва.-1984.-122 с.

203. Ахмадиев Ф.Г., Гильфанов P.M., Гиззятов Р.Ф. Основы корреляционного и регрессионного анализов // Методические указания к лабораторным работам по курсу «Экономико-математические методы в экономике». Казань. - 1998. - С.39.

204. Дудеров Ю.Г., Дудеров И.Г. Расчеты по технологии керамики. М: Стройиздат. - 1973. - 80 с.

205. Мавлюбердинов А.Р. Пустотело-пористая стеновая керамика на основе местного сырья: автореф. дис.канд. техн. наук. Казань. - 2001. - 19 с.

206. Патент №2177924 РФ МКИ С 04 В 33/00. Способ приготовления шихты для производства керамических стеновых изделий / А.Р. Мавлюбердинов, М.Г. Габидуллин, Р.З. Рахимов. Опубл. 10.01.02. -Бюл. № 1.

207. Патент № 2240294 РФ МКИ. Способ изготовления стеновых керамических изделий /М.Г. Габидуллин, Р.З. Рахимов, P.P. Гарипов, А.Р. Мавлюбердинов, Р.У. Фаезов, Т.И. Зарипов, Р.Г. Валиуллин, P.M. Горбач, Ш.Ю. Арсланов. Опубл. 20.11.04. - Бюл. № 32.

208. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. -М.: Стройиздат, 1973.-С.271.

209. Габидуллин М.Г. Разработка составов масс для производства эффективного кирпича методом пластического формования /

210. А.Р.Мавлюбердинов, М.Г.Габидуллин, Р.З.Рахимов // Материалы научной молодежной школы «Кластерные системы и материалы». Ижевск - 1997. -С. 28.

211. Габидуллин М.Г. Исследование поровой структуры эффективных стеновых материалов с помощью нового ПК «Структура» / М.Г.Габидуллин, И.Х.Киямов, А.В.Темляков, А.Р.Хузагарипов // Известия КазГАСУ. Юбилейный вып. Казань. - 2005. - №1(3). - С.84-88.

212. Камерер И.С. Теплоизоляция в промышленности и строительстве. Перевод с немецкого. М.: Стройиздат. - 1965. - С.377.

213. Горшков B.C., Савельев В.Г., Абакумов А.В. Вяжущие, керамика и стеклокристаллические материалы. Структура и свойства. Справочное пособие. М: Стройиздат - 1995. - С.575.

214. Емельянов А.Н. Новая вращающаяся печь для обжига керамзита. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2000-№5.-С. 14.

215. Гусев Б.В., Дементьев В.М. Энергосберегающая технология получения сверхлегкого (150 кг/м3) керамзита. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 1999. - №2. - С.24-25.

216. Вебер В.Ф. Повышение однородности керамзитового гравия и легких бетонов на его основе: автореф. дис.канд. техн. наук. -М. 1976. -2I.e.

217. Вебер В.Ф., Шарков В.М. Повышение качества сырцовых гранул керамзита // Сб. научных трудов НИИКерамзит «Повышение качества пористых заполнителей». М. - 1984. - С.23-33.

218. Будников П.П., Бережной А.С., Булавин И.Л., Каллига Г.П., Куколев Г.В., Полубояринов Д.Н. Технология керамики и огнеупоров. М.: Изд. литер, по стр., арх. и стр. мат. - 1962. - С.707.

219. Петров В.П., Вебер В.Ф., Шарков В.М. Структурно-механические характеристики глинистого сырья и влияние степени его переработки на качество керамзитового гравия // Труды ВНИИстрома. 1976. - № 9. -С.20-26.

220. Петров В.П., Милокумова Т.Н. Основные направления повышения качества керамзитового гравия // Труды ВНИИстрома «Повышение качества пористых заполнителей». М. - 1984. - С.3-23.

221. Низамов М.С. Плотный керамический заполнитель шарообразной формы для бетонов: автореф. дис.канд. техн. наук. Москва. - 1986. -18 с.

222. А.с. № 446422 СССР МКИ . Вальцовый пресс / Б.А. Демиденко, М.С. Низамов, Л.М. Гойхберг, З.Ш. Салимов, В.Н. Попко, В.П. Шмидт. -Опубл. 15.10.74.-Бюл. №36.

223. Низамов М.С., Демиденко Б.А., Попко В.Н., Рахимова Э.С. Шарообразный керамический заполнитель // Автомобильные дороги. -1975. №8. - С. 18-19.

224. Габидуллин М.Г. Процессы структурообразования керамзита шарообразной формы, легированного отходами травления алюминия / М.Г. Габидуллин, И.А. Рыбьев // Строительные материалы. 1996. - № 4. -С.21-22.

225. Габидуллин М.Г. Взаимосвязь структуры и теплофизических свойств пористой керамики / М.Г.Габидуллин, Р.А.Каюмов, Р.З.Рахимов, А.В.Темляков // Строительные материалы. 2005. - №9. - С.62-65.

226. Гальперина М.К., Егерев В.М. Взаимосвязь пористо-капиллярной структуры и морозостойкости фасадных керамических плиток // Труды НИИстройкерамики. -М. 1984. Вып.55. -С.5-15.

227. Fodoreanu V. Influence of texnological factors on the frost-resistence of porous facing ceramics // Industria Usoara. 1977. - Vol.24. - №3. - P.137-140.

228. Robinson G.S. The relationship between pore structure and durability of brick // American Ceramic Society Bulletin. 1984. - Vol.63. - №2. - P.295-300.

229. Velden, Jan H. Witterugsbeanspruchung und Frostprufimg von Baukeramik // Ziegelindustrie International. 1883. - №1. - P. 18-26.

230. Рыщенко М.И. Термостойкие малоусадочные и морозостойкие керамические строительные материалы: автореф. дис.д-ра техн. наук. -Харьков 1983. - 42 с.

231. Беркман А.С., Мельникова И.Г. Структура и морозостойкость стеновых материалов. М.-Л. - 1949.

232. Брилинг Р.Е. Миграция влаги в строительных ограждениях // В сб. статей «Исследования по строительной физике». М.-Л.: Стройиздат -1949. Вып.З.

233. Габидуллин М.Г. Исследование влияния добавки нефтешлама на качество керамзитового гравия / М.Г.Габидуллин, Р.М.Кадыров, А.Б. Адельшин // Исследование проблем водоснабжения и подготовки специалистов: межвуз. сборник. Казань. - 1999. - С.125-129.

234. Габидуллин М.Г. Технология изготовления ультра-легкого керамзита // Новые технологии 96. Сборник трудов международного науч.-тех. семинара. - Казань. - 1996. - С.21 -22

235. А.с. № 1675257 РФ МКИ С 04 В 14/12. Способ изготовления керамзита / М.Г. Габидуллин, В.И. Попов, В.И. Ремизникова, М.С. Низамов, Н.М. Хорев, П.Р. Самарин, А.Н. Ню. Опубл. 07.09.91. - Бюл. № 33.

236. А.с. № 1320201 РФ МКИ С 04 В 38/10. Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона / М.Г. Габидуллин, М.С. Низамов, И.А. Рыбьев, М.Г. Алтыкис. Опубл. 30.06.87. - Бюл. № 24.

237. А.с. № 1447777 РФ МКИ С04 В 14/12. Способ изготовления керамзита /

238. A.В. Бейнарович, М.Г. Габидуллин, В.И. Попов, В.И. Просвирнин, О.В. Коробовский, Г.Ф. Шакиров, И.В. Попов. Опубл. 30.12.88. - Бюл. № 48.

239. А.с. № 1447778 РФ МКИ С 04 В 14/12. Способ изготовления пористого заполнителя / А.В. Бейнарович, М.Г. Габидуллин, В.И. Просвирнин, О.В. Коробовский, И.Х. Галеев, В.И. Ремизникова, И.А. Рыбьев, Е.Н. Керпель, Р.Ф. Шакиров Опубл. 30.12.88. - Бюл. №48.

240. А.с. № 1544743 РФ МКИ С 04 В 14/12. Сырьевая смесь для изготовления легкого заполнителя / А.В. Бейнарович, М.Г. Габидуллин,

241. B.Г. Хозин, О.В. Коробовский, И.С. Крупин, В.Н. Луканин, Е.Н. Керпель. Опубл. 23.02.90. -Бюл. №7.

242. Патент № 1787983 РФ МКИ С 04 В 38/00, 33/00, 35/14. Способ изготовления пористых керамических изделий / М.Г. Габидуллин, Р.З. Рахимов, М.С. Низамов, А.И. Батанов, P.M. Газизов. Опубл. 15.01.93. -Бюл. № 2.

243. Габидуллин М.Г., Рахимов Р.З. Влияние размера пор на термическое сопротивление пористой керамики / М.Г.Габидуллин, Р.З.Рахимов // Строительные материалы. 2005. -№11. - С.49-51.

244. Габидуллин М.Г. Структурообразование новых видов пористой строительной керамики в присутствии Na- и А1-содержащих добавок // Керамические материалы: производство и применение. Материалы науч.-практ. конф. Москва. - 2003. - С. 141-143.

245. Габидуллин М.Г. Новый керамический материал «Чак-чак» // Академические чтения РААСН. Современные проблемы строительства -материаловедение. Казань, 1996. - С.25-27.

246. Василевич М.С. Некоторые аспекты разработки и производства керамических пустотелых поризованных блоков / М.С. Василевич // Строительные материалы. и2005. - №5. - С.40-41.

247. Мелешко В.Ю. Керамические стеновые материалы: некоторые проблемы производства и применения / В.Ю. Мелешко // Строительные материалы. 2001. - №7. - С.7-9.

248. Баженов Ю.М. Основные подходы к компьютерному материаловедению строительных композитных материалов / Ю.М. Баженов, В.А. Воробьев, А.В. Илюхин // Строительные материалы. 2006. - № 7. - С.2-4.

249. Воробьев В.А. Основные задачи компьютерного материаловедения строительных композитов / В.А. Воробьев, А.В. Илюхин // Строительные материалы. 2006. №7. - С. 19-21.

250. Воробьев В.А. Применение физико-математических методов в исследовании свойств бетона / В.А. Воробьев, В.К. Кивран, В.П. Корякин // М.:Высшая школа. 1977.

251. Кара-Сал Б.К. Использование глинистых пород Тувы для производства керамических изделий / Б.К. Кара-Сал // Строительные материалы. 2003. -№ 11.-С.43-45.

252. Мелешко В.Ю. Керамическая стеновая подотрасль Республики Беларусь / В.Ю. Мелешко // Строительные материалы. 2006. - №2. -С.8-9.

253. Шлегель И.Ф. Линия активации сырья ШЛ-340 / И.Ф. Шлегель, Г.Я. Шаевич, Л.А. Карабут, В.А. Астафьев, А.П. Ушаков, А.В. Андриянов // Строительные материалы. 2006. - №2. - С.26-27.

254. Шарипов Р.Я. Заводской опыт внедрения новых технологий для улучшения качества керамического кирпича / Р.Я. Шарипов, Г.И. Стороженко // Строительные материалы. 2005. - №6 .-С. 11-13.

255. Шлегель И.Ф. Промышленная установка «Каскад-13» для глиноподготовки / И.Ф. Шлегель, Г.Я. Шаевич, В.А. Астафьев, Л.А. Карабут // Строительные материалы. 2005. - № 10. - С.ЗО.

256. Кара-Сал Б.К. Повышение качества кирпича комбинированием составов глинистых пород / Б.К. Кара-Сал, Н.М. Биче-Оол // Строительные материалы. 2006. - №2. - С.54-55.

257. Уваров П.П. Эффективные строительные материалы из местного сырья для северных регионов / П.П. Уваров, В.М. Горин, С.А. Токарева, М.К. Кабанова // Строительные материалы. 2006. - №6. - С.84-85.

258. Волков Ю.С. Конструкции из легких бетонов за рубежом / Ю.С. Волков // Труды Всесоюзного семинара «Эффективные конструкции из легких бетонов». М. 1980. - С.25.

259. Комохов П.Г. Направленное структурообразование керамзитобетона повышенной прочности и пониженной объемной массы / П.Г. Комохов, В.В. Шарапов, И.П. Кромин // Вопросы надежности мостовых конструкций. Л.-ЛИСИ. 1984. - С. 135-146.

260. Бигильдеева Г.М. Пористые заполнители специального назначения на основе промышленных отходов: Дисс. докт. техн. наук. М. - 1989.

261. Рыбьев И.А. Общая теория и единая классификация строительных материалов на основе вяжущих веществ / И.А. Рыбьев // Строительные материалы. 1975. - №5. - С.29-31.

262. Тейлор Х.Ф. Химия цементов / Х.Ф. Тейлор // М.: Издательство литературы по строительству. 1969. - С.252-255.

263. Czernin W. Zement u Beton. 1959. - № 16. - C.21.

264. Рамачандран В., Фельдман Р., Бодуэн Дж. Наука о бетоне. М.: Стройиздат. - 1986. - 278 с.

265. Рекомендации по применению легких бетонов на пористых заполнителях в индустриальном домостроении. М.: ЦНИИЭПжилища. -1986.-78 с.

266. Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ. -М.: Высшая школа. 1978. - 62 с.

267. Роговой М.И. Пути совершенствования технологии керамзита и строительных материалов / М.И. Роговой // Строительные материалы. -1978. № 10. - С.35-36.

268. Филин Г.С. Эффективность применения добавок в производстве керамзита / Г.С. Филин // Строительные материалы. 1984. - №3. - С.24-25.

269. А.с. № 948955 СССР, МКИ3 С 04 В 31/02. Сырьевая смесь для получения легкого огнеупорного заполнителя / Гуревич А.Е., Розек К.В., Дудеров Ю.Г. и др. // Открытия. Изобретения. 1982. -№29. - С. 104.

270. А.с.№ 945136 СССР, МКИ3 С04 В 31/02. Способ получения заполнителя / М.Н. Баранов, Л.Л. Волчек // Открытия. Изобретения. -1982.-№27.

271. Алюмосодержащие промышленные отходы эффективный опудривающий материал / Н.М. Пензякова //ЦНТИ Коми АССР. Информ. листок № 104-85. - Сыктывкар. - 1985. - 4 с.

272. А.с. № 403648 СССР, МКИ3 С 04 В 31/20. Шихта для производства керамзита / Б.В.Гришин // Открытия. Изобретения. 1973. - №43.

273. Отчет о детальной разведке Верхне-Нурлатского и Тарн-Варского месторождения бентонитовых глин. II том. Казань. - 1962. - С.297.

274. Mabnahmen zur Begegnung von Schadens bildungen an Ziegeln Beim Brennen / Ziegelindustrie International (ФРГ). 1980. - №3.