2.6. Анализ полученных результатов

По завершении экспериментальной части работы в данном разделе обобщают и сводят в табл.10 все полученные результаты; проводят сравнение их со стандартными показателями, приводимыми в ГОСТах.

Следует также сделать выводы по оптимизации технологии кирпича из исследуемого сырья.

Таблица 10

Свойства глины
Число пластичности	Содерж. част. менее 0,05мм	Содерж.част. более 0,5мм	Возд.усадка,%	Чувствит. к сушке

Продолжение таблицы 10

Состав керамической массы, %					Свойства керамической массы
Глина	Добавки		Формов. влажн.,%	Усадка,%					Чувств. к сушке
	Отощающ.	Пластифицир.		Возд.		Общ.	Огнев.

Продолжение таблицы 10

Свойства кирпича
Средняя плотность,кг/м3	Водопоглащение, %	Предел прочности, кг/см2 при		Морозостойкость, циклов
		изгибе	сжатии

Лабораторная работа № 3

3. Подбор состава сырьевой смеси для изготовления силикатнго кирпича

3.1. Общие положения

Силикатный кирпич изготовляется на основе смеси, состоящей из песка и известково-кремнеземистого вяжущего, способом полусухого прессования и последующей автоклавной обработки. Пески, как прави­ло, используются кварцевые, но могут быть использованы кварцево-полевошпатные (содержат 10-20 % полевых шпатов), а также алюмосиликатные промышленные отходы - металлургические и топливные шлаки, отсева дробления горных пород.

Известково-кремнеземистое вяжущее получают путем совместного тонкого помола воздушной извести и кварцевого либо кварцево-полевошпатного песков, а также вышеназванных промышленных отходов. В качестве кремнеземистого компонента вяжущего могут быть использованы также суглинки, содержащие до 50 % свободного тонкодисперс­ного кремнезема.

Наилучшие эксплуатационные характеристики силикатного кирпича получаются при использовании вяжущего состава СаО:SiO₂ =0,6-0,7, обеспечивающего наличие в цементирующей связке как высоко-, так и низкоосновных гидросиликатов кальция. Первые придают высокую стой­кость изделиям при замораживании и карбонизации, а вторые - высо­кую начальную прочность и стойкость в агрессивных средах.

Скорость образования гидросиликатов кальция в условиях автоклавной обработки возрастает с увеличением тонкости помола вяжущего и особенно кремнеземистого компонента. Но повышение тонкости помола вяжущего связано со снижением производительности мельниц и повыше­нием удельного расхода электроэнергии. Поэтому тонкость помола вя­жущего на основе извести и кварцевого песка ограничивают удельной поверхностью 4500-5000 см²/г, а на основе извести и суглинка -5500-6000 см²/г. Такая тонкость измельчения вяжущего обеспечивает удельную поверхность кремнеземистого компонента на уровне 2000 см²/г, которая обеспечивает высокую реакционную способность вяжущего.

При подборе состава силикатной смеси следует определить опти­мальное значение удельной поверхности кремнеземистого компонента /7/.

3.2.Материалы и оборудование Известь негашеная комовая.

Песок кварцевый либо кварцевополевошпатный.

Мельница шаровая.

Гасильный термоизолированный аппарат.

Чаша металлическая сферическая.

Мастерок круглый.

Весы технические и равновесы.

Прибор для определения удельной поверхности материала.

Кислота соляная, раствор 1:З.

Электроплитка.

Вытяжной шкаф.

Воронка фильтровальная.

Бумага фильтровальная.

Шкаф сушильный.

Набор cит для определения зернового состава заполнителя.

Пресс-форма.

Пресс гидравлический с усилием прессования 10 т.

Эксикатор. .

Печь муфельная.

Тигли фарфоровые.

3.3.Проектирование состава силикатной смеси

Проектирование состава силикатной смеси ведется из условия по­лучения кирпича заданной прочности.

Как правило на заводах силикатного кирпича в качестве сырья используют негашеную известь, содержащую 65-75 % активной СаО , и кварцевый песок с содержанием 90-95 % SiO₂ .Поэтому для обеспече­ния оптимального соотношения между СаО к SiO₂ (см. п.3.1) готовят вяжущее с соотношением валовой извести и молотого песка равным И:К=1:1. Увеличение в вяжущем содержания извести ведет к пе­рерасходу вяжущего. Так при И:К=1,5:1, удельный расход извести воз­растает на 20 %, а прочность при этом снижается на 5-7 %. Подобная закономерность справедлива для кварцево-полевошпатных песков, но прочность кирпича на их основе на 15-25 % ниже, чем на кварцевом песке,

Зависимость между прочностью полнотелого силикатного кирпича и водовяжущим отношением Ц/В выражается уравнениям

R=11,5(Ц/В-2)+С (30)

где R - предел прочности при сжатии кирпича, МПа.

Для кварцевых песков принимают

R = 11,5(Ц/В-2)+15, МПа (31)

а для кварцево-полевошпатных

R = 11,5(Ц/В-2)+10, МПа (32)

Поскольку обычно задаются необходимостью получения кирпича оп­ределенной прочности, то формулы 31 и 32 преобразуются в другую фо­рму:

для смесей на основе кварцевых песков

Ц/В=(33)

для смесей на основе кварцево-полевошпатных песков

Ц/В=(34)

При проектировании состава силикатной смеси исходят не только из условия получения кирпича заданной прочности, но и из условия получения сырца достаточной прочности - 0,35-0,5 МПа, т.к. при низ­кой прочности последнего будет наблюдаться его разрушение в процес­се укладки на вагонетки и транспортировании. Поэтому, несмотря на максимальную прочность кирпича при формовании его из смеси влажно­стью W_ср=4,5-5,5 %, реальная формовочная влажность смеси составляет W_ср =5-7 % - для полнотелого и W_ср =4,5-6 % - для пустотелого кирпи­ча, что обеспечивает необходимую прочность сырцу.

Так, например, при необходимости получения полнотелого кирпи­ча прочностью 15 МПа из массы W_ср =6,5% на основе кварцевого песка сначала рассчитывают Ц/В

Ц/В=

Содержание вяжущего Ц составит: Ц = Ц/В·В = 2·6,5= 13 %.

Поскольку исходят из использования вяжущего состава И:К=1:1, то ко­личество валовой извести в смеси должно составлять

И - Ц/2 =13,0/2 = 6,5 %.

Остальное 13-6,5=6,5 % приходится на кремнеземистый компонент вяжущего.

При проектировании состава силикатной смеси для изготовления пустототелого кирпича и камней необходимо учитывать снижение их проч­ности в сравнении с полнотелым кирпичом. Это снижение прочности необходимо компенсировать повышением прочности силикатного камня, т.е. для получения пустотелых изделий заданной марки необходимы смеси, обеспечивающие получение полнотелого кирпича повышенной марки. Изменение предела прочности при сжатии кирпича в зависимости от степени его пустотности приведено на рис.4

Например, если заданная прочность пустотелого кирпича с пустотностью 18% должна составлять 15МПа, то состав смеси следует рассчитывать как для полнотелого кирпича прочностью 15:0,7=21,4МПа.

Рисунок – 4. Зависимость предела прочности при сжатии кирпича от его

пустотелости

При использовании кварцевого песка

Ц/В=

и для формовочной влажности смеси 5,5%

Ц=Ц/В·В=2,56·5,5=14,1%

Таким образом расход вяжущего и формовочной смесив сравнении с расходом для полнотелого кирпича возрос на 1,1%, но удельный расход в связи с пустотностью изделий снизился и составляет

от расхода на изготовление того же вида изделий марки 150.

3.4. Уточнение составов вяжущих и силикатных смесей

В связи с большим разнообразием минералогического и гранулометрического составов вяжущего, а также химического состава язвести, компоненнты силикатной смеси чаще всего не отвечают условиям, принятым при проектировании смеси. Поэтому, как правило, возни­кает необходимость уточнения состава силикатной смеси.

На первом этапе этой работы следует уточнить состав вяжущего. С той целью задаются несколькими составами, близкими к рекоменду­емым в разделе 3.1. Так для кварцевого песка оптимальным является состав И:К=1:1. Наряду с ним целесообразно принять близкие к нему составы И:К=1,5:1 и 1:1,5, а в качестве контрольного, состава И:К=1:0, т.е. одну известь (на некоторых заводах получают кирпич удовлетворительного качества на чисто известковом вяжущем). Компоненты вяжущего (негашеная известь и песок) смешивают в заданном соотношении м размалывают до S_уд = 4500-5000 см²/г. Затем 25 % вяжущего каждого состава смешивают с 75 % песка, увлажняют и гасят в теплоизолированном сосуде. Далее смеси тщательно перетиpaют и при удельном давлении 18 МПа определяют максимальную молекулярную влажность.

Под максимальной молекулярной влажностью понимают относительное количество влаги, остающейся в диске диаметром 50 мм и толщиной 2-3 мм из силикатной смеси после его обжатия в пакетах 5-10 слоев фильтровальной бумаги на гидравлическом прессе.

Затем смеси на вяжущих резвых составов доводят до максимальной молекулярной влагоемкости и формуют по 6 образцов диаметром и высотой 50 мм при удельном давлении 20 МПа. По три образца из ка­ждой серии сразу после формования испытывают на прочность при сжа­тии, а остальные переносят в эксикаторы, на дно которых налита вода. Затем образцы из эксикатора запаривают в автоклаве. Образцы после запаривания испытывают на сжатие, после чего выбирают опти­мальный состав вяжущего. Он должен сочетать достаточную прочность сырья и запаренных образцов при возможно меньшем расходе извести.

При подборе состава вяжущего на основе нетрадиционного крем­неземистого компонента, например промышленного отхода - шлак, зо­ла и т.п., оптимальный его состав подбирается по такой же методи­ке, но число проверяемых составов увеличивают; опробуют трехкомпонентные составы вяжущих с применением кремнеземистой составляю­щей и обязательно сравнивают с известково-кремнеземистым вяжущим.

Следующим этапом подбора состава силикатной смеси является определение соотношения между вяжущим и заполнителем. Критериями оптимизации являются заданная прочность сырца и кирпича. Для опре­деления состава силикатной смеси составляют описанным выше спосо­бом шихты из 10, 15, 20 и 25 % выбранного ранее вяжущего оптималь­ного состава и соответственно 90, 85, 80 и 75 % песка. Проводят гашение, затем определяют максимальную молекуллярную влагоемкость каждой смеси; при этой влажности формуют сырец и испытывают свежесформованные и запаренные образцы.

По результатам испытаний строят график зависимости прочности запаренных образцов of водо-вяжущего отношения (рис. 5а). По этому графику находят Ц/В, при котором получается заданная прочность кирпича, а по соответствующей формовочной влажности - необходимое содержание вяжущего в силикатной смеси, Одновременно по графику зависимости прочности сырца от содержания вяжущего в смеси (рис. 5б) проверяют соответствует ли она заданной.

Рисунок – 5. Зависимость прочности образцов

В ряде случаев, при неоптимальной гранулометрии песка, проч­ность сырца получается ниже требуемой. В этом случае гранулометрия смеси может быть улучшена путем шихтовки двух песков один из них исходный отличающихся по своим средним размерам в 3-4 раза, что уменьшает пористость песчаной шихты. При отсутствии разнозернистых песков можно при размоле вяжущего использовать вместо кварце­вого песка суглинок, содержащий обычно 20-25 % глинистых коллоид­ных частиц, обеспечивающих наряду с известью высокую микрокапил-лярную пористость и прочность сырцу. Другим вариантом является ввод укрупняющих добавок размер 0,6-5 мм в количестве 5-10% и более.

Список использованных источников.

1. ГОСТ 21216.0-81 – ГОСТ 21216.4-81, ГОСТ 21216.6-81 – ГОСТ 21216.12-81. Сырье глинистое. Методы анализа. – Введ. с 01.07.82 – М.: Изд-во стандартов – 39 с.

2. ГОСТ 7025-91. Кирпич и камне керамические и силикатные. Методы определения водопоглащения, плотности и контроля морозостойкости. – Введ. с 01.07.91 – М.: Изд-во стандартов, 1991 – 16 с.

3. ГОСТ 8462-85. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе. – Введ. с 01.07.85 – М.: Изд-во стандартов – 8 с.

4. Книгина Г.И., Вершинина З.Н., Тацки Л.Н. Лабораторные работы по технологии строительной керамики и искусственных пористых заполнителей: Учебн. пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1977 – 208 с.

5. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Химическая технология керамики и огнеупоров» для студентов спец. 25.08.14./Л.А.Скоморохова, А.И.Нестерцов, И.С.Бельмов и др.; Белгород: Ротапринт БТИСМ, 1989 – 80 с.

6. Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича. – М.: Стройиздат,

1982 – 384 с.

7. Типовой технологический регламент на технологический процесс производства силикатного кирпича ТТР 21-21-12-87. – Таллин: НИПИсиликатобетон, 1987 – 85 с.