УДК 666.712
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНОЙ ВОЛЛАСТОНИТОВОЙ ПОРОДЫ
Монтаева Н.С., Жарылгапов С.М.
ЗКАТУ им. Жангир хана, г. Уральск
Научный руководитель - Монтаев С.А., д.т.н., профессор
Одним из важных направлений развития промышленности строительной керамики является повышение качества выпускаемых изделий при максимальном использовании местного сырья.
Однако запасы качественных глин в Казахстане весьма ограничены и поэтому основным сырьем для производства строительного кирпича служит малопластичные лессовидные суглинки. В результате готовые изделия отличаются низкой прочностью, морозостойкостью и плохим внешним видом.
Получению качественных строительных материалов на основе лессового сырья посвящены многочисленные труды Казахстанских и зарубежных ученых. Одним из эффективных путей повышения качества стеновой керамики является введение добавок снижающих температуру обжига, интенсифицирующих процессы спекания и структурообразования.
Цель исследования – улучшение физико-механических свойств керамического черепка на основе лессовидных суглинков.
В качестве сырьевых материалов использованы суглинок Кызылординского месторождения и тальковые камни Шиелийского месторождения. Суглинок Кызылординского месторождения содержит до 12% монтмориллонитового компонента, находящегося в форме смешаннослойных образований и гидрослюдой и каолинитом.
Из кристаллических фаз в суглинке также содержится кварц d/n=4,23; 3,34; 1,974;
1,813; 1,538*10-10м, полевой шпат d/n=3,18; 2,286*10-10м, кальцит d/n=3,02; 2,018; 1,912*10-
10м и гематит d/n=1,839; 1,686; 1,590*10-10м.
По содержанию Al2O3 суглинок относится к группе кислого сырья, а по огнеупорности к легкоплавким. По содержанию Fe2O3 к сырью с высоким содержанием красящих оксидов (табл. 1).
132
Таблица 1- Содержание оксидов
Содержание оксидов, масс. %
SiO2 Al2O3 TiO2 CaO MgO P2O5 F SO3 CO2 Na2O Fe2O3 K2O п.п.п 48,63 11,2 0,55 12,64 2,54 - - 0,53 - 2,73 4,68 2,42 14,08
Тальк Шиелийского месторождения Mg3[Si4O10](OH)2 имеет серовато-зеленый цвет.
Твердость – 1, плотность – 2,7-2,8.
Исследуемый шихтовой состав сырьевых смесей приведены в табл.2.
Таблица 2 - Исследуемые составы керамических масс
№ Содержание компонентов, масс %
состава суглинок Тальковые сланцы
1 97 3
2 95 5
3 93 7
4 90 10
Сырьевые материалы сначала высушивались и размалывались в лабораторной шаровой мельнице до удельной поверхности 1300-1500г/см2. Затем компоненты отвешивались в нужных количествах и насухо перемешивались. После чего в сухую смесь добавлялась вода. Из полученной смеси формовали образцы кубы (5х5х5 см).
Отформованные изделия сушили в сушильном шкафу при t=100-110оС до постоянной массы.
Обжиг производили в электрической печи с карбидокремниевыми нагревателями в интервале температур 700-950оС с экспозицией 1 ч. Продукты обжига подвергались физико- механическим испытаниям. Результаты экспериментальных исследований приведены в табл.3.
Как показывают результаты экспериментальных исследований с увеличением содержания талька от 3,0% до 10%, наблюдается общая тенденция роста прочности при сжатии образцов. Так при температуре 9000С прочность образцов с содержанием талька 3%
составляет 20,54МПа, а при дальнейшем увеличении его содержание до 10% способствовали росту прочности образцов до 30,47 МПа.
Таблица 3. Изменение физико-механических свойств образцов в зависимости от состава и температуры обжига
№ Температура Воздушная Огневая Средняя Предел составов обжига, 0С усадка,% усадка,% плотность,г/см3 прочности
сжатии,МПа при
1 700 0,9-1,0 1,7085 8,5
900 4,0-6,0 1,2-1,3 1,8133 20,54
950 1,4-1,8 1,8485 21,37
2 700 0,91-1,1 1,7208 9,26
900 4,0-5,5 1,3-1,4 1,8246 22,72
950 1,7-1,9 1,8491 23,45
3 700 0,93-1,1 1,7871 5,99
900 3,5-4,5 1,42-1,54 1,8588 24,24
950 1,82-2,18 1,8723 25,37
4 700 0,92-1,2 1,7625 7,28
900 3,5-4,1 1,53-1,67 1,8788 30,47
133
950 1,91-2,5 1,8868 31,58 Анализ изменения свойств образцов в зависимости от температуры обжига показывает, что в интервале температур обжига 700-9500С и составляет 21,37-32,58 МПа.
Средняя плотность обожженных образцов увеличивается от 1,7085 до 1,8868г/см3.
По-видимому, в указанных интервалах температур обжига происходит интенсификация процессов спекания, и структурообразования керамических масс о чем свидетельствует и резкое увеличение показателей огневой усадки образцов от 1,2-1,3% до 1,91-2,5%.
Таким образом, установлено возможность получения качественного керамического кирпича в системе лессовидный суглинок-тальк при относительно низких температурах обжига (900-9500С). Результаты полученных экспериментальных исследований служат основой разработки ресурсо- и энергосберегающих технологий производства кирпича с использованием местных лессовидных суглинков.
