» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Июнь, 2017 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №3 2017

Автор: Захаров Даниил Евгеньевич, Студент
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Исследование добавок, увеличивающих морозостойкость керамического кирпича

Статья просмотрена: 321 раз

УДК 691

ИССЛЕДОВАНИЕ ДОБАВОК, УВЕЛИЧИВАЮЩИХ МОРОЗОСТОЙКОСТЬ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА.

Захаров Даниил Евгеньевич

Студент,

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого,

Россия, г. Санкт-Петербург,

Аксенов Александр Игоревич

Студент,

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого,

Россия, г. Санкт-Петербург,

Николаенко Владислав Валерьевич

Студент,

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого,

Россия, г. Санкт-Петербург,

 

Аннотация. На сегодняшний день в строительной отрасли необходимо знать физико-химические свойства материалов. Также нужно уметь предсказывать поведение строительных материалов в тех или иных условиях. В данной статье на примере керамического кирпича рассматривается экспериментальное определение одного из важнейших физических свойств – морозостойкости.

Ключевые слова: Строительство, морозостойкость, ограждающие конструкции.

 

Введение

Улучшение качества стеновой керамики - одна из важнейших проблем для промышленности строительных материалов.  Как известно, сроки эксплуатации возведенных зданий до главного капитального ремонта стен будут находиться в зависимости от долговечности используемых при строительстве материалов, среди которых на первый план попадает керамический кирпич, отличающийся от других материалов сочетанием подходящих свойств и архитектурной выразительностью. [1,7]

В связи с тем, что одной из основных причин разрушения стеновых конструкций является совместное воздействие воды и мороза, то встает вопрос первостепенной важности об обеспечении сохранения прочностных и других характеристик, зависящих от морозостойкости используемых строительных материалов.

В условиях нашего изменчивого климата это одна из важнейших характеристик для кирпича. Морозостойкость кирпичей измеряется числом циклов замораживания и оттаивания насыщенного водой изделия: чем больше циклов оно способно преодолеть, не изменив требуемых свойств, тем дольше прослужит. Морозостойкость во многом зависит от степени водопоглощения материала: ведь вода, замерзая и оттаивая при перепадах температур, разрушает его структуру. А это означает, чем меньше влаги находится в порах керамики, тем лучше. [1,14,15]

Способы повышения морозостойкости кирпича, которые существуют на данный момент, обладают многими недостатками и часто не обеспечивают увеличение морозостойкости черепка. Например, введение в глиномассу топливосодержащих выгорающих добавок не всегда позволяет увеличить морозостойкость, и при этом ухудшается внешний вид изделий из-за появления темных пятен. Повышение обжиговой температуры дает положительный эффект не для всех видов глинистого сырья.

Для значительного улучшения морозостойкости керамического кирпича, гарантирующей долговечность наружных стен, требуются инновационные технологические способы создания оптимальных структур керамического черепка, безопасных для циклов замораживания и оттаивания воды в его порах. [2,4,5]

Поэтому сегодня важной задачей является развитие теоретических основ структурообразования и технологических способов получения керамического кирпича необходимой морозостойкости, модифицированного добавками, без ухудшения его внешнего вида и физико-механических показателей. [6]

1. Обзор литературы

При написании работы были использованы научные материалы и статьи о керамическом кирпиче, керамической массе, натуральных и химических добавках, применяемых в технологии создания кирпича.

Само понятие «морозостойкость», используемое в данной работе, а также современные способы ее определения у керамического кирпича приведены в работе Огурцова В. П. «Кирпич и камни керамические. Технические условия»[3]. Также актуальность и основные опасности этой проблемы для строительства сегодня рассматривались в статье             Будникова П. П. и Полубояринова Д. В. «Химическая технология керамики»[9].  

Физические свойства и особенности химического состава основных кальцийсодержащих минеральных добавок перечислены и подробно описаны в работе Наумова А.А. и Юндина А.Н. «Повышение морозостойкости керамического черепка из глинистого сырья Шахтинского завода» (из материалов  международной научной конференции)[1]. Применение пирофиллита с целью получения малоусадочного морозостойкого кирпича без снижения механико-прочностных характеристик, согласно ГОСТ 530-2012, описано в статье Усачева А. М. «Оценка свойств керамических изделий, изготовленных способами»[13] и Дуденковой Г.Я. «Кирпич и керамические. технические условия»[15].

Таблицы, прилагаемые к работе, были из учебно-методической литературы Лысенко М.Г. «Технология материалов и изделий» .  

2. Цель исследования

Целью данного исследования является нахождение самого подходящего выбора добавки в состав керамического кирпича для обеспечения максимального показателя морозостойкости.

В рамках исследования решаются следующие задачи:

1. обзор всех добавок         

2. сравнение функциональных свойств каждой добавки

3. исследование показателя морозостойкости модифицированного добавками кирпича

Объект исследования представляет собой совокупность всех возможных добавок.

3. Морозостойкость

Морозостойкость кирпича - материала цикличное и оттаивание в водой состоянии. (обозначается "Мрз" или "Р" с значением) в циклах (Р=20;25;30). [1,2]
Цикл
из двух процессов: 

     1) кирпич в воду на 8 часов;

     2) переносят в камеру так же на 8 часов.

Испытание проводят и до тех пор, пока не менять свои показатели (массу, и т. п.). В этом испытания и вывод о кирпича. Как правило, морозостойкость кирпича не менее 25-50, реже - 75 циклов.[1,2,10]

Морозостойкость определяет стеновых в их в условиях на них среды. в изделий с высокой позволяет конструкции из них с минимальными в нормативного эксплуатации

В наше существуют разные способы показателя керамического кирпича, например:

-Добавление древесных повышает образца на 5-10%, эта разница не в условиях.[12]

-Добавка к каолинитовых глин увеличивает морозостойкость, но это экономически не целесообразно. это негативно на прочностных и характеристиках кирпича.[12-15]

Однако экономически и способов не много. является гидрофобизация кирпича, в пирофиллита и минеральных добавок.

4.1. Гидрофобизация кирпича

Кирпич, полученный глиняного сырца, внушительным водопоглощением (значение достигать 30%). Влага, внутрь кладки, может вызвать высолов на  наружной поверхности стен. этого, физические кладки ухудшаются, в том и теплопроводность, увеличивается в 1,5 раза при повышении влагосодержания на 10%. установлено, что глиняному кирпичу достаточно капиллярный -   глиняный обладает значительным капиллярным -  влага по кирпичной может на до 2 м, в происходит отсыревание стен, плесени. поверхности стен в процессе эксплуатации загрязняются. глиняного кремнийорганическими соединениями улучшает его качества. Кирпич практически способность к подсоcy воды и растворов солей, меньше в условиях. Существенное снижение кирпича в его обеспечивает повышение кирпича. Для глиняного кирпича пригодны кремнийорганические (водные растворы алкилcиликонатов натрия, алхлоpсиланы или остатки от их производства полиaлкилгидросилоксаны и др.)[8]

Гидрофобизация кирпича ГКЖ (гидрофобизирующие соединения)-94, метил- и этилcиликонатов значительно поверхностное поглощение ими воды и солей (табл. 1). Даже пребывания гидрофобизованных кирпичей и керамических в воде в месяца водопоглощение их в 13-45 раз ниже, чем у необработанных. Еще снижается поглощение гидрофобизованными 5%-ных NaCl и СаС. Это подтверждает, что гидрофобизация предотвращает подсос воды и растворов солей материалами. [10]

Особенно большой интерес гидрофобизация неморозостойкого кирпича. показали, что неморозостойкого кирпича, делает его морозостойким. того при такого на поверхностное  поглощение 5%-ого , оказалось что 10 пребывания образцов в растворе   (образцы в на 1,5 см) последние разрушаться, в то как кирпичи практически не раствор и не внешнего вида и даже через 30 дней.[8,10]

 

C:\Users\Daniil\Desktop\таблица.png

На основании можно заключить, что кирпича – весьма эффективный повышения его морозостойкости, водопоглощения, повышение долговечности.

4.2. Добавление пирофиллита

Изобретение к промышленности материалов, к масс для получения кирпича. результатом является снижение и морозостойкости массы, достигается добавлением в керамическую массу, легкоплавкую глину и шлак от меди с FeO 30-35% при следующем соотношении (%):

-легкоплавкая (40-60)

-металлургический шлак от выплавки меди с FeO (30-48)

-пирофиллит (5-12)

Пирофиллит, имеющий повышенное Al2O3 (более 30%),  способствует при образованию муллита (3Al2О3·2SiO2), придает керамическому черепку водонепроницаемость и, как следствие, повышенную морозостойкость(таблица 2)[9]

 


                                        Содержание пирофиллита

                                                  в шихте, %

Показатели

 

 

5

 

 

7

 

 

10

 

 

12

Усадка, %

5,5

5,2

4,8

4,5

Морозостойкость, циклы

62

68

72

77

Таблица 2. Зависимость показателя морозостойкости от содержания в шихте пирофиллита

Как видно из табл.2, ввод в керамических масс способствует снижению и морозостойкости.

Применение в керамических масс позволит малоусадочный кирпич без снижения механико-прочностных и внешнего вида. [9]

4.2. Кальцийсодержащие добавки

Проведенными лабораторными было установлено, что образцы полусухого прессования, из сырья как в виде, так и с 4 % добавки – «Сатен», по не соответствует ГОСТ (табл. 1).[11]


Состав масс, %

Темпера-тура обжига, 0С

Прочность, МПа

Водопогло-щение, %

Морозо-стойкость, циклы

при сжатии

при изгибе

Глинистое сырье - 100

1050

24,1

6,1

13,2

4

Глинистое сырье – 96
Шлам «Сатен»      – 4

1050

17,6

5,8

17,3

15

Глинистое сырье        – 95
Минеральная добавка - 5

1050

35,7

8,5

13,7

52

Таблица 1

Для морозостойкости керамического черепка, результаты проведенных исследований, в качестве компонента использовали добавку – отходы, образующиеся в производства удобрений. материал представляет тонкодисперсный с сферической формы, не диспергирующими в воде. состав добавки в табл. 2[11]

 

 


Наименова-ние материала

SiO2
свобод-
ный кварц

Химический состав, %

SiO2

Al2O3

Fe2O3
общ.

CaO

MgO

SO3
общ.

K2O

Na2O

Пр.в-ва

Глинистое сырье

30,73

58,76

10,76

5,40

8,51

2,86

0,03

1,14

2,06

9,89

Минеральная добавка

-

0,68

1,04

0,44

45,97

2,13

4,00

1

0,03

44,08

Таблица 2

Были образцы, 5 % материала. Добавку с пластической массы и последующей грануляцией. Физико-механические обожженных полусухого прессования, минеральную добавку, в табл. 1. Введение отходов увеличить изделий как при сжатии, так и при изгибе – до 35,7 и 8,5 МПа, соответственно, и морозостойкость опытных образцов до 52 циклов. результаты исследований по получению керамического позволили рекомендовать рациональный и параметры для выпуска опытной керамического в условиях.

Таким образом, исследования и результаты по полузаводским испытаниям принципиальную изготовления морозостойкого керамического кирпича, кальцийсодержащей минеральной добавкой, даже из глинистого сырья.

5. Заключение

В результате работы можно сделать вывод:

Современные керамические изделия, в том числе – кирпичи, изготавливаются по технологии, обеспечивающей максимально длительный срок эксплуатации материала. Данное исследование показало, что такими способами как гидрофобизация, добавление пирофиллита и минеральных добавок можно добиться увеличения показателя морозостойкости на несколько десятков циклов. Что положительно скажется на долговечности и прочности материала.

После обзора каждого из этих способов, видно, что, несмотря на разный химический состав и принцип действия этих элементов в составе кирпича, - это эффективное решение данной задачи.

 



Список литературы:

  1. Наумов А.А., Юндин А.Н. Повышение морозостойкости керамического черепка из глинистого сырья Шахтинского завода // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Строительство-2012» – Ростов-на-Дону: РГСУ, 2012. – С. 46-47.
  2. Огурцов, В. П. «Кирпич и камни керамические. Технические условия» / В.П. Огурцов. — М.: ИПК «Издательство стандартов», 1996 г. — 256 с.
  3. Куколев Г. В. Химия кремния и физхимия силикатов.– М: высшая школа, 1966.– 250 с.
  4. Будников П. П., Полубояринов Д. В. Химическая технология керамики и огнеупоров.– М.: Стройиздат, 1972.– 550 с.
  5. Усачев, А. М. Оценка свойств керамических изделий, изготовленных различными способами/А. М. Усачев, А. А. Суслов, А. М. Хорохордин//Научный вестник Воронежского ГАСУ. Сер.: Высокие технологии. Экология. -2013. -№ 1. -С. 61-63.
  6. Дуденкова Г.Я. Введение в действие ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие техническиеусловия». Строительные материалы. 2013. № 4. С. 4-7.
  7. Лысенко М.Г. Технология керамических материалов и изделий. Ростов-на-Дону: РГСУ, 1998. 126 с.
  8. Ананьев А. И., Можаев В. П., Никифоров Е. А., Елагин В. П. Теплотехнические свойства и морозостойкость кирпича в наружных стенах зданий//Строительные материалы. 2003. №7. С. 14 -16.
  9. Клофт Т., Белоусов В. К. Поризованная керамика на русском рынке и энергосберегающий потенциал при ее производстве//Строительные материалы. 2009. №4. С. 54 -57.
  10. Орлович Р.Б., Деркач В.Н. О вентилируемой воздушной прослойке слоистых каменных стен//Архитектура и строительство. 2010. №6 (217).
  11. Кушнарев Н.Н., Яхшук В.И. и др. Опыт использования железоуглеродсодержащих брикетов в электросталеплавильном производстве//Металлург. 2003. № 1. С. 43-45.
  12. Кудяков А.И., Радина Т.Н., Иванов М.Ю. Зернистый теплоизоляционный материал на основе жидкого стекла из микрокремнезема и золы-уноса. Строительные ведомости. 2006b. № 2(32). С. 19-21
  13. Краснобай Н.Г., Лейдерман Л.П., Кожевников А.Ф. Производство железоокисных пигментов для строительства//Строительные материалы. 2001. № 8. С. 19.Федосеева Е.Н., Зорин А.Д., Занозина В.Ф. и др. Железооксидный пигмент из отходов металлургических производств для окраски силикатного кирпича//Строительные материалы. 2013. № 9. С. 21-25.
  14. Арютина В.П., Камалова З.А., Дьяков И.В. Природные пигменты разного типа из местного сырья//Изв. КГАСА. 2004. № 1(2). С. 51-53.
  15. Федосеева Е.Н., Зорин А.Д., Занозина В.Ф. Пигмент для окраски кирпича и бетона на основе отхода «пыли металлургического производства»//Вест. Нижегородского ун-та им. Н.И.Лобачевского. 2013. № 4(1). С. 103-108.


Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: