Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
Состояние вопроса, рабочая гипотеза и задачи исследования 10
-
Зарубежный и отечественный уровень развития кирпичной 10 промышленности
-
Исследования по улучшению сушильных свойств 11
-
Основные сведения о процессе сушки 11
-
Дефекты изделий, возникающие при сушке, и способы их 13 устранения
1.3. Исследования по устранению вредного влияния карбонатных 20
включений
-
Влияние вида, активности, дисперсности и количества 20 карбонатных включений на «дутикообразование»
-
Способы обезвреживания карбонатных включений 28
1.4. Использование гальваношлама в производстве керамического 38
кирпича
1.5. Рабочая гипотеза и задачи исследования 39
Характеристика кирпично-черепичных глин Башкирии 42
-
Расположение и запасы кирпично-черепичного сырья Башкирии 42
-
Качество кирпично-черепичного сырья Башкирии 42
-
Качество кирпично-черепичной продукции из сырья Башкирии 46
-
Белебеевский кирпичный завод: сырьевая база, технология, 47 качество готовой продукции
-
Общие сведения 47
-
Сырьевая база 47
-
Особенности технологии 49
-
Номенклатура выпускаемой продукции 50
-
Дефекты керамического кирпича 50
2.4.6. Анализ качества сырья и готовой продукции 50
2.5. Выводы по главе 2 53
Методика исследования и характеристика исходных материалов 55
3.1. Методики, используемые в работе 55
-
Стандартные методики 55
-
Нестандартный метод расчета количества и состава 56 расплава, образующегося в керамических массах при обжиге
-
Применение вероятностно-статистических методов 61 исследований
-
Характеристика используемого в экспериментах сырья 62
Применение метода расчета количества и состава расплава, 73
образующегося в керамических массах при обжиге, для оценки кирпично-черепичных глин Башкирии
-
Расчетная оценка характерного кирпично-черепичного 73 глинистого сырья Башкирии
-
Расчетная оценка глинистого сырья Белебеевского 75 месторождения
4.3. Выводы по главе 4 79
Улучшение сушильных свойств керамического кирпича S1
5.1... Устранение свиливатости 81
-
Разработка моделей структуры шихт с изменением 81 гранулометрического состава отощающей добавки
-
Исследования по влиянию гранулометрического состава 86 отощающих добавок на свиливатость
5.2. Исследования по улучшению сушильных свойств обработкой 91
свежеотформованных изделий влагоизолирующими составами
5.2.1. Исследования по использованию нефтешлама в качестве 91
влагоизолирующего состава
5.2.2... Исследования по использованию нефтешлама с 97
ультразвуковой обработкой свежеотформованных
изделий
5.2.3. Исследования по использованию нефтешлама, 99
предварительно обработанного ультразвуком
5.3. Выводы по главе 5 104
Исследования по устранению вредного влияния карбонатных 107
включений
-
Влияние вида карбонатных включений на интенсивность 107 дутикообразования
-
Твердые растворы и их роль в нейтрализации вредного влияния 113 карбонатных включений
-
Улучшение качества кирпича за счет «капсулирования» СаО 118 оболочкой из твердых растворов
-
Роль шлифовального шлама в нейтрализации карбонатных 123 включений в керамических шихтах
-
Исследование свойств шламовых суспензий 124
-
Исследование свойств карбонатных зерен, обработанных 130 шламовой суспензией
-
Определение оптимального состава керамической шихты 138 на основе мергелистых глин и шлифовального шлама
6.5. Исследования по повышению прочности керамического кирпича 141
6.6. Выводы по главе 6 141
Промышленная апробация разработанных составов и способов 143
-
Условия проведения 143
-
Резул ьтаты апробации 143
-
Выводы по главе 7 146
8. Экономическая эффективность внедрения в производство
разработанных составов ОБЩИЕ ВЫВОДЫ СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ:
Приложение 1.
Приложение 2. Приложение 3.
Приложение 4. Приложение 5.
Приложение 6.
Приложение 7. Приложение 8.
Сведения о расположении и запасах кирпично-черепичного сырья Башкирии Качество кирпично-черепичного сырья Башкирии Качество кирпично-черепичной продукции из сырья Башкирии
Результаты статистической обработки данных Химический состав кирпично-черепичного сырья Башкирии неэксплуатируемых и эксплуатируемых месторождений
Заключения о пригодности кирпично-черепичного сырья Ниязгуловского, Гусевского, Раевского, Кармышевского, Сараевского и Идрисовского месторождений для производства частично спекшихся материалов
Акт промышленных испытаний (Белебеевский кирпичный завод)
Акт промышленных испытаний (Уфимский комбинат строительных материалов)
Введение к работе
Производство изделий строительной керамики переживает в настоящее время второе рождение. Этому способствовал ряд объективных факторов: доступность сырьевой базы; возможность получения широкого ассортимента изделий - от стеновых материалов, плиток для полов и облицовки стен, кровельных изделий до сантехнических и изделий специального назначения; низкий радиационный фон; архитектурная выразительность зданий, возводимых с применением керамических материалов.
Наблюдается тенденция не только увеличения мощности предприятий строительной керамики, но и выпуска на одном предприятии различных по назначению изделий. Однако, несмотря на интенсивное развитие этих производств, промышленность еще не полностью удовлетворяет потребность строительства в таких изделиях. Ряд зарубежных фирм помогают решить эту проблему за счет поставок полностью автоматизированных технологических линий.
Среди изделий строительной керамики керамическому кирпичу отводится ведущая роль в настоящее время и на ближайшую перспективу. Кирпичная стена отвечает самым высоким требованиям комфортности и износостойкости, аккумулирует тепло, благоприятно воздействует на климат жилища. Возрастающая потребность в большом многообразии экологически чистых, качест- -венных керамических изделий вызывает необходимость изменения традиционных составов и технологий.
Налаженное: производство керамического кирпича, особенно на новых современных технологических линиях, не вызывает существенных проблем при изготовлении рядового керамического кирпича марок 100-150. Тщательная переработка сырья и большая доля автоматизации процессов гарантируют стабильное качество продукции. На таком оборудовании, при отлаженной технологии, можно выпускать кирпич без традиционных дефектов: сколы углов, коробление. Однако даже самое современное оборудование не гарантирует выпуск лицевой керамики без таких дефектов как «дутики» (карбонатные включения), сушильные трещины и свиливатость. Наличие карбонатных включений не только ухудшает декоративные свойства лицевой керамики, но и, аналогично влиянию сушильных трещин, снижает морозостойкость изделий, т.е. их долговечность. Характерным регионом, где при производстве керамического кирпича из легкоплавких глин и суглинков наблюдаются перечисленные дефекты, является Башкирия.
Известные технологические решения в настоящее время не решают проблему повышения качества керамического кирпича из мергелистых глин. Разработка ее актуальна и позволит повысить кондиционность кирпично-черепичного сырья из мергелистых глин и качество керамического кирпича, устранив такие дефекты как свиливатость, сушильные трещины, «дутики». Очевидно, изучив основные причины, которые вызывают образование перечисленных дефектов, можно разработать оптимальные структуры и составы, обеспечивающие получение качественного керамического кирпича.
Цель настоящей работы — разработка составов и способов производства керамического кирпича на основе мергелистых глин, обеспечивающих устранение таких дефектов как «дутики», свиливатость, сушильные трещины.
Задачи исследования:
Анализ причин образования таких дефектов керамического кирпича как свиливатость и «дутики», а также низкой прочности.
Обоснование оптимальной структуры формовочных масс, включающих глинистые компоненты и отощители, с целью устранения свиливатости.
Обоснование оптимального влагоизолирующего состава для улучшения сушильных свойств керамического кирпича.
Выбор вида добавки к глинистому сырью с карбонатными включениями, обеспечивающей образование на поверхности СаО оболочки из твердых растворов.
Разработка составов керамических шихт, устраняющих свиливатость.
Разработка составов керамических шихт, нейтрализующих вредное влияние карбонатных включений.
1. Разработка составов керамических шихт, обеспечивающих повышение прочности. 8. Проверка оптимальных составов в производственных условиях.
Научная новизна работы.
Научная новизна заключается в теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении составов и способов, позволяющих устранить такие дефекты керамического кирпича как «дутики», свиливатость, сушильные трещины^
При этом:
Определены причины образования таких дефектов керамического кирпича на основе мергелистых глин как свиливатость и «дутики», а также низкой прочности.
Обосновано влияние вида карбонатных включений на интенсивность «ду-тикообразования» с позиций контракции продуктов гидратации.
Разработаны оптимальные модели структуры керамических шихт, обеспечивающих устранение свиливатости.
Впервые обоснована эффективность применения нефтешлама (нефтеиз-вестковой эмульсосуспензии полной заводской готовности) в качестве влагоизолирующего состава для обработки свежеотформованного бруса при производстве керамического кирпича с целью улучшения сушильных свойств.
Определена роль железосодержащих добавок к мергелистым глинам для нейтрализации карбонатных включений.
Разработаны составы, устраняющие свиливатость, нейтрализующие вредное влияние карбонатных включений, повышающие прочность керамического кирпича.
Достоверность полученных результатов.
Обоснование составов керамических шихт на основе мергелистых глин, обеспечивающих устранение таких дефектов керамического кирпича как «дутики» и свиливатость, выполнено с позиций современных представлений фундаментальных наук.
Достоверность исследований обеспечена: количеством образцов - близнецов в партии, обеспечивающим при фактической статистической изменчивости значения исследуемых характеристик с доверительной вероятностью 0,95-0,97, при погрешности 5-10 %; применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов; сходимостью полученных эксплуатационных данных с результатами других исследователей; использованием аттестованного лабораторного оборудования; использованием комплекса современных физико-химических методов: химического, рентгенографического, дифференциально-термического, петрографического и электронно-микроскопического; проверкой результатов лабораторных исследований в производственных условиях.
Основные результаты внедрены в учебный процесс.
Практическая значимость работы.
Выполненная работа имеет большое практическое значение для: прогнозирования качества керамических материалов из кирпично-черепичных глин Башкирии; повышения кондиционности кирпично-черепичного сырья, из мергелистых глин; повышения качества керамического кирпича и устранения таких дефектов как свиливатость, сушильные трещины, «дутики».
Реализация результатов исследований.
Разработанные составы прошли производственную проверку на Белебе-евском кирпичном заводе и Уфимском комбинате строительных материалов.
Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных лабораторных исследований и промышленной апробации используются в учебном процессе СГАСУ при подготовке инженеров по специальности 290600 при чтении лекций и выполнении курсовых работ по дисциплине «Керамические и плавленые материалы», а также при чтении лекции по дисциплине «Совершенствование технологии производства строительных материалов» при подготовке магистров; при выполнении дипломных проектов. Отдельные разработанные положения включены в учебное пособие «Разработка составов сырьевых шихт для производства керамических материалов».
Результаты работы также рекомендуется использовать: кирпичным заводам для устранения таких дефектов как свиливатость, сушильные трещины, «дутики», а также для повышения марки керамического кирпича по прочности; при организации новых кирпичных заводов; геологическим службам по природным ресурсам для разработки рекомендаций по использованию разведанных месторождений глинистого сырья; промышленным предприятиям для выбора направлений использования промышленных минеральных отходов.
На защиту выносятся:
Результаты оценки качества кирпично-черепичных глин Башкирии и керамического кирпича из этих глин.
Обоснование причин, вызывающих образование такого дефекта как свиливатость.
Обоснование влияния вида карбонатных включений на интенсивность «дутикообразования» с позиций контракции продуктов гидратации.
Оптимальные модели структуры керамических шихт, обеспечивающей устранение свиливатости.
Способ обработки свежеотформованного бруса при производстве керамического кирпича с целью улучшения сушильных свойств влагоизолирую-щим составом, в качестве которого используется нефтешлам — нефтеизвестко-вая эмульсосуспензия полной заводской готовности.
Определении роли железосодержащих добавок к мергелистым глинам для нейтрализации карбонатных включений.
Зависимости изменения свойств суспензий на основе железосодержащего шлифовального шлама, применяемого для нейтрализации карбонатных, включений.
Составы керамических шихт, устраняющие свиливатость, нейтрализующие вредное влияние карбонатных включений, повышающие прочность керамического кирпича.
Результаты производственной апробации.
Апробация работы.
Основные положения и результаты диссертационной: работы доложены на международных, всесоюзных, республиканских и. межотраслевых конференциях: III международной НТК при III Международной специализированной выставке "Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство - 99": Проблемы строительного комплекса России" (Уфа, 1999); Всероссийской XXXI науч.-техн. конф. "Актуальные проблемы современного строительства" (Пенза, 2001); Региональных 58-60 НТК СамГАС А "Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды" и "Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика." (Самара, 2001, 2002, 2003); III Международной НПК молодых ученых, аспирантов и докторантов памяти В.Г. Шухова "Современные проблемы строительного материаловедения" (Белгород, 2001); VII Всероссийском конгрессе "Экология и здоровье че- ловека" (Самара, 2001); VIII Всероссийском конгрессе "Актуальные проблемы экологии человека" (Самара, 2002); II Всероссийской научно-практической конференции "Процессы, технологии и оборудование для переработки отходов и вторичного сырья. Полигоны по захоронению отходов" (Самара, 2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ. Подано две заявки на изобретение.
Автор выражает искреннюю благодарность всему коллективу кафедры «Строительные материалы» Самарского государственного архитектурно-строительного университета за помощь в процессе выполнения диссертации.
