Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
В данной работе проведены эксперименты.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
39.98 Mб
Скачать

С.А. Галактионова, и.А. Христофорова, а.И. Христофоров

тел. 47-98-55, e-mail: khristoforov@mail.ru

Стеновая керамика на основе модифицированной кислой глины

Проблема обеспечения качественных эксплуатационных характеристик изделий остается одной из основных в производстве стеновой керамики. В данной статье рассматривается возможность введения в шихту добавки, способной повысить прочность изделий на основе кислой глины.

Одной из главных проблем современного производства стеновой керамики является истощение запасов качественного сырья. В такой ситуации для получения качественных изделий необходимо применение модифицирующих добавок, способных повысить пластичность глины и способствующих увеличению сцепления между частицами для обеспечения высокой прочности черепка, что и определяет актуальность исследований.

Месторождения глины Владимирской области относятся к истощенным, что является причиной низкого качества получаемых изделий. Целью работы являлась разработка состава для производства керамического кирпича с применением добавки, способной повысить марку изделия.

В качестве такой добавки в традиционную шихту вводился 1,2 – диоксипропан (ДП) со свойствами, представленными в табл.1

.

Таблица 1

Характеристика 1,2 - диоксипропана.

Наименование свойства

Показатель

Плотность при 20 °С, г/см3

1,0363

Температура кипения при 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), °С

187,4

Температура замерзания, °С

-60

Поверхностное натяжение при 25 °С, мН/м (дин/см)

36,5

Удельная теплоемкость при 20 °С, Дж/(г∙К)

2,483

Теплопроводность при 20 °С, Вт/(м∙К)

0,218

Вязкость при 20 °С, мПа∙с

56,0

1,2 - диоксипропан (НОСН2СНОНСН3) имеет молекулярную массу 76,09 у.е. и при обычных условиях является бесцветной прозрачной, вязкой жидкостью без запаха и со сладковатым вкусом. В нем могут растворяться вещества как гидрофильного, так и гидрофобного характера, что позволяет гомогенизировать несмешивающиеся компоненты. Практически не обладает токсическими свойствами.

1,2 - диоксипропан проявляет способность понижать температуру замерзания водных растворов, в которых он ассоциируют с водой, образуя гидраты. Такие растворы способны к переохлаждению [1].

Основные этапы получения керамического кирпича с применением модификатора аналогичны основным технологическим переделам на существующих производствах: подготовка материалов; приготовление шихты; прессование изделий; сушка и обжиг сырца; механическая обработка поверхности готового изделия.

При изготовлении керамического кирпича в лабораторных условиях глина перед приготовлением шихты подвергалась дополнительному просеиванию, так как крупные зерна в процессе обжига труднее вступают во взаимодействие.

В качестве образцов прессовались кубики размером 50 50 50 мм.

Отформованные изделия сушились для удаления из них механически примешанной воды с целью придания им прочности, достаточной для сохранения формы при перевозке, выдерживания нагрузки при садке в печь. Затем проводился обжиг при температуре 1000 °C с выдержкой при этой температуре 30 мин.

При формовании изделий большую роль играет правильный выбор влажности массы и давления прессования, которые для каждого состава подбираются индивидуально и зависит от технологических свойств глины. Влажность должна быть на таком уровне, чтобы масса легко сжималась и не прилипала при этом к рукам. Тогда на формование изделия расходуется минимум энергии, а отформованный сырец не деформируется. При повышении давления прессования повышается механическая прочность изделий. Но при полусухом прессовании слишком высокое давление приводит к расслоению массы вследствие неяркой выраженности упругих свойств у кислых глин. Кроме того, излишне высокое давление прессование приводит к увеличению энергетических затрат на производство [2].

В проведенных ранее исследованиях [3] было определено, что у образцов, сформованных из шихты на основе данной глины, высокие эксплуатационные показатели получаются при влагосодержании 8 масс.ч. на 100 масс.ч. глинистого сырья и давлении прессования 15 МПа. При этих условиях и было изучено влияние количества модификатора на свойства готовых изделий.

Согласно требованиям, предъявляемым ГОСТ 530-2007, для керамического кирпича определялись такие свойства, как плотность и водопоглощение (ГОСТ 7025-91), прочность при сжатии (ГОСТ 8462-85) и пористость.

Именно эти свойства были определены у готовых образцов. Результаты проведенных исследований представлены на рис.1.

Frame15

Frame16

Frame17

Frame18

Рис.1. Зависимость свойств материала от содержания 1,2 - диоксипропана

при влагосодержании 8 масс.ч. и давлении прессования 15 МПа.

а – прочность при сжатии; б – плотность; в – водопоглощение; г – пористость.

Кривая 1а показывает обратно пропорциональную зависимость между прочностью черепка керамического кирпича при сжатии и количеством вводимого модификатора. Плотность образцов (рис.1б) с увеличением количества 1,2 - диоксипропана также снижается. Водопоглощение изделий остается неизменным (рис.1в).

Для дальнейших исследований был выбран состав, соответствующий самым низким показателям, т.е. при введении ДП в количестве 1 масс.ч. Для выявления зависимости свойств керамического черепка от влажности при введении модифицирующей добавки, влагосодержание шихты изменялось в тех же пределах, что и при исследовании шихты без модификатора, а именно от 8 до 14 масс.ч. на 100 масс.ч. глины. Результаты исследования представлены на рис.2.

σсж, МПа ρ, кг/м3

а) Вода, масс.ч. б) Вода, масс.ч.

Wn, % W, %

в) Вода, масс.ч. г) Вода, масс.ч.

Рис.2. Зависимость свойств материала от влагосодержания

при давлении прессования 15 МПа и количестве добавки 1 масс.ч.

а – прочность при сжатии; б – плотность; в – водопоглощение; г – пористость.

Из кривой зависимости прочности черепка при сжатии от влагосодержания при постоянном количестве вводимого 1,2 – диоксипропана (рис.2а) видно, что максимальное значение параметра наблюдается при содержании воды на уровне 10-11 масс.ч. на 100 масс.ч. глины. Плотность образцов (рис.2б) при таком количестве воды изменяется не значительно. При увеличении влажности шихты выше 11 масс.ч. на 100 масс.ч. глинистого сырья плотность материала снижается. Одновременно снижается и прочность черепка керамического кирпича при сжатии. Из рис.2в и 2г мы видим, что с увеличением влагосодержания растут водопоглощение и пористость, приобретая слишком высокие значения. Анализ зависимостей позволяет сделать вывод о положительном влиянии увеличения количества воды до уровня 11 масс.ч. на 100 масс.ч. глины при содержании 1,2 – диоксипропана 1 масс.ч. на 100 масс.ч. глины, и снижении качества изделий при дальнейшем повышении влажности шихты.

Таблица 2

Сравнительная характеристика керамического кирпича, полученного по традиционной технологии, и кирпича из модифицированной шихты.

Свойства материала

Кирпич, изготовленный по традиционной технологии

Кирпич с добавкой 1,2 - диоксипропана

Прочность при сжатии, МПа

10± 0,4

20± 0,4

Плотность, кг/м3

1900± 24

1870± 24

Водопоглощение, %

8± 0,8

16± 0,8

Пористость, %

17± 0,8

29± 0,9

Анализ данных, приведенных в табл.2, позволяет сделать вывод о повышении качества изделий при введении в шихту традиционной технологии данной модифицирующей добавки. Это доказывает возможность использования 1,2 - диоксипропана в качестве добавки при производстве керамического кирпича. Введение этого модификатора способствует повышению прочностных характеристик черепка керамического кирпича за счет улучшения пластических свойств глинистого сырья.

Библиографический список

1. Дымент О.Н., Казанский К.С., Мирошников А.М. Гликоли и другие производные окисей этилена и пропилена / под. общей ред. Дымента О.Н.. – М.: Химия, 1976. – 376 с.

2. Мороз И.И. Технология строительной керамики. 3-е изд., перераб. и доп. – Киев: Вища школа, 1980. – 383 с.

3. Христофоров А.И., Ястребова С.А. Зависимость свойств керамических изделий от состава и технологических параметров // Огнеупоры и техническая керамика. 2006. № 9. – С.32