Введение

Вспучивание глин при обжиге известно с незапамятных времен. Самопроизвольное вспучивание нередко наблюдается в керамическом производстве при образовании пузырей, вздутий и других пороков изделий.

Первые опыты искусственного вспучивания глин для получения легких строительных материалов были начаты в России ещё в начале 20-го века мастером-самоучкой Ф.Ф. Собесским.

В 1913-1918гг. в США были проведены опыты по получению из вспученных глин и сланцев искусственных заполнителей для легких бетонов. Промышленное производство таких заполнителей под названием “хайдит” (по имени изобретателя H. Hayde, патент США № 1255878) было начато в 1918 году в круглых горнах периодического действия, туннельных и вращающихся печах.

В СССР систематические исследования по получению строительных материалов из глинистых пород, вспученных при обжиге, начаты в 1928 году Е. В. Костырко и П. А. Пшеницыным, а сам вспученный материал по предложению Г. Б. Красина назван - керамзитом.

Разработкой проблемы получения керамзита занимались многие исследователи, высказавшие различные предположения о физико-химической сущности процесса вспучивания глин.

В 1936-1938 гг. в с. Воронцово близ Москвы была запроектирована и построена опытная установка по получению керамзитового щебня путем обжига со вспучиванием насадки глиняного кирпича в туннельной печи.

В процессе пуско-наладочных работ выявилась техническая неприспособленность и экономическая нецелесообразность применения туннельной печи, для получения керамзита, и на ее месте была установлена вращающаяся печь с выносной полугазовой топкой для сжигания твердого топлива за пределами рабочего объема печи. Однако, длительные попытки отработать технологию получения керамзита на Воронцовской установке успехом не увенчались и опыты были прекращены.

Между тем широкое развитие индустриальных методов потребовало срочного решения проблемы массового производства эффективных легких материалов, типа керамзита для сборного легкобетонного домостроения.

В 1946-1957 гг. С. П. Онацким с сотрудниками, на основе исследования физико-химических процессов и технологических параметров получения керамзита, была разработана и приведена в действие заводская технология производства керамзита по пластинчатому, сухому и шликерному способам.

В 1950-1957 гг. были запроектированы, построены и введены в эксплуатацию первые керамзитовые цехи и заводы в гг. Москве и Волжском.

В 1958-1969 гг. в результате творческих разработок многих организаций и строительных коллективов, было запроектировано, построено и освоено около 150 керамзитовых заводов цехов и установок, общей мощностью 12 млн. м³ в год. Тем самым, СССР по объему производства керамзита вышел на первое место в мире. Керамзитобетон составлял до 80% всего объема производства легких бетонов для жилищного, гражданского и промышленного строительства в СССР.

В настоящее время керамзитобетон также является одним из наиболее перспективных строительных материалов для решения задач быстрого возведения массового, доступного и комфортного жилья – долговечного, с высоким уровнем экологической и пожарной безопасности. А сам керамзит входит в тройку самых востребованных искусственных пористых заполнителей (по данным ВНИИЭСМ), невзирая на то, что объемы его производства упали почти в 2 раза в период с 1985 (39,8 млн. м³) по 2005 (20,1 млн. м³) годы.

Применение керамзита и керамзитобетона. Наиболее широкое применение керамзитобетон находит в качестве стенового материала. В ряде районов страны стеновые панели из керамзитобетона стали основой массо­вого индустриального строительства. Особенно эффектив­но применение для стеновых панелей хорошо вспученного легкого керамзитового гравия марок по насыпной плотности 300, 400, до 500.

Плотность конструкционно-теплоизоляционного керам­зитобетона для однослойных стеновых панелей, как прави­ло, составляет 900—1100 кг/м³, предел прочности при сжа­тии — 5—7,5 МПа. Такой бетон в конструкции выполняет одновременно несущую и теплоизоляционную функции. В двух- или трехслойных стеновых панелях требуемую не­сущую способность может обеспечить слой (или два слоя) конструкционного керамзитобетона, а теплозащитную — слой крупнопористого теплоизоляционного керамзитобето­на плотностью 500—600 кг/м³.

Исследования, проведенные в Белорусском политехни­ческом институте (С.М.Ицкович, Г.Т.Широкий и др.), Алма-Атинском НИИстромпроекте (М.3.Вайнштейн, В.П.Грицай и др.), Уралниистромпроекте (Г.В.Геммерлинг, А.Н.Чернов и др.), показали, что переход от одно­слойной конструкции панелей к двух- или трехслойной с разделением несущей и теплозащитной функций стен, и возложением их на соответствующие слои конструкционно­го, и теплоизоляционного керамзитобетона повышает каче­ство, и надежность панелей, снижает их материалоемкость.

Теплоизоляционный крупнопористый керамзитобетон - самый легкий бетон, который можно получить на данном заполнителе. Его плотность при минимальном расходе це­мента лишь немного больше насыпной плотности керамзи­тового гравия.

На керамзите марок 700, 800 получают конструкцион­ные легкие бетоны с пределом прочности при сжатии 20, 30, 40 МПа, используемые для производства панелей пере­крытий и покрытий, в мостостроении, где особенно важно снизить массу конструкций.

Оценка технико-экономической эффективности производства керамзита. Для получения объективной технико-экономической оценки проектируемого вида искусственного пористого заполнителя, сравним технико-экономические показатели керамзита, шунгизита и аглопорита из глин.

Показатели	Керамзит	Аглопорит из глин	Шунгизит
Насыпная плотность (средняя) кг/м3	520	640	530
Себестоимость (средняя) руб/м3	11,1	9,3	9,6
Выработка на одного работающего в день чел./ м3	1219	1152	1362
Трудоемкость единицы продукции чел./ м3	1,2	1,1	1,1
Удельный расход ресурсов: Сырья, м3/ м3 Топлива, кг/ м3 Электроэнергии, кВт-ч/ м3	0,63 97 23	0,76 83,9 33,5	0,47 68 26,6

Анализируя данные вышеприведенной таблицы можно сказать, что у производства керамзитового гравия есть свои достоинства и недостатки.

Достоинства: низкая средняя насыпная плотность, относительно большая выработка на одного работающего человека, низкий расход электроэнергии, малый удельный расход ресурсов сырья. Недостатки: высокая себестоимость готового продукта, высокая трудоемкость единицы продукции, большой расход топлива.