Введение к работе
Актуальность работы. Промышленность строительных материалов и изделий является одной из динамично развивающихся отраслей, в которой производство керамического кирпича занимает одну из ведущих позиций. Количественное и качественное развитие промышленности строительных материалов базируется на требованиях строительного комплекса. В последнее время научные исследования направлены на расширение сырьевой базы, повышение качества сырьевых материалов путем их предварительной подготовки, применение модифицирующих добавок и изменения в технологических режимах производства. Существенный вклад в развитие технологии производства керамического кирпича внесли Баженов Ю.М, Комар А.Г., Мороз И.И., Горчаков Г.И., Августинник А.И. и др.
Обзор исследований, связанных с производством керамического кирпича на основе низкосортных глин (Al2O3 < 8,7-13,5% ), показал, что известные решения зачастую приводили к незначительным результатам.
В связи с этим разработка шихты на основе низкосортных глин с модифицирующими добавками, позволяющей получить кирпич с высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками несомненно является актуальной задачей.
Цель работы заключается в повышении прочности при сжатии керамического кирпича на основе низкосортной глины месторождения Владимирской области за счет применения модифицирующих добавок и изменений в технологических режимах производства.
Исходя из цели работы, решались следующие задачи:
1. Выбор модифицирующих добавок и подбор основных технологических режимов (формовочная влажность, давление прессования, температуры сушки и температура обжига) для производства керамического кирпича высокого качества.
2. Повышение прочности при сжатии керамического кирпича на основе глины месторождения Владимирской области с сохранением эксплуатационных свойств (морозостойкость и теплопроводность) на уровне, удовлетворяющем требованиям ГОСТ 530-2007.
3. Исследование влияния добавок и технологических режимов производства на физико-механические (плотность, прочность при сжатии, открытая пористость, водопоглощение) и эксплуатационные свойства керамического кирпича.
4. Проведение активного эксперимента для анализа влияния добавок шихты на свойства керамического кирпича и расчет уравнений регрессии, характеризующих взаимосвязь состава шихты со свойствами керамического кирпича. Определение точного количества вводимых в шихту добавок.
Научная новизна работы:
- Теоретически обоснована и подтверждена опытным путем возможность совместного использования в малых объёмах боя тарного зеленого стекла и олеата натрия для производства керамического кирпича с повышенными физико-механическими свойствами.
- Установлены закономерности влияния боя тарного зеленого стекла и олеата натрия на физико-механические и эксплуатационные свойства керамического кирпича.
- Определен механизм структурообразования модифицированного керамического кирпича в ходе технологического процесса производства.
- Оптимизированы составы шихты для получения изделия с заданными свойствами на основе разработанной с применением активного эксперимента модели «состав шихты – свойства материала».
Практическая ценность. Разработан состав шихты и выбраны технологические режимы для производства полнотелого керамического кирпича на основе низкосортных глин по методу полусухого прессования, позволяющие получать изделия с классом прочности М 250 при численных значениях эксплуатационных свойств, отвечающих требованиям ГОСТ 530-2007, обеспечивающие высокую степень уплотнения и однородную структуру материала на протяжении всего технологического цикла, а также снижающие возможность трещинообразования. Это позволяет в полной мере использовать имеющуюся во Владимирском регионе сырьевую базу для производства керамического кирпича и другой строительной керамики, увеличить срок службы зданий и сооружений. Модифицированный керамический кирпич на основе низкосортной глины в соответствии с разработанной технологией обладает высокой конкурентоспособностью, а, следовательно, его внедрение в производство технически и экономически обосновано. Результаты проведенных исследований внедрены в учебный процесс, используются для выполнения госбюджетных и хоздоговорных научно-исследовательских работ направления НИОКР № 298/2008 «Разработка и совершенствование существующих материалов и технологий в производстве силикатных материалов». В рамках договора о научно-техническом сотрудничестве они приняты ООО НПО "ТИС" (г. Владимир) для продвижения на производство и рынок строительных материалов.
На защиту выносятся результаты экспериментальных исследований по разработке технологии получения керамического кирпича на основе низкосортной глины и оценки процессов структурообразования исследуемого материала, а также результаты математического моделирования совместного влияния компонентов в системе "вода - стеклобой - ПАВ" на свойства кирпича и оптимизация состава шихты для его производства.
Апробация результатов работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: 16 Научно-техническая конференция "Информационная среда ВУЗА" (Иваново, 2009); Региональная научно-методическая конференция "Патентно-лицензионная деятельность в государственном научно-образовательном секторе и организациях, образующих национальную нанотехнологическую сеть Владимирской области" (Владимир, 2009); Международная научно-техническая конференция "Строительная наука 2010" (Владимир, 2010).
Публикации. По материалам исследований опубликовано 9 научных работ, в т. ч. 4 работы в журналах, входящих в номенклатуру ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена в 5 главах на 169 страницах, состоит из введения, обзора литературы, методической части, двух глав экспериментальной части, экономической части, основных выводов, библиографического списка, включающего 154 источника, и приложений. Диссертация содержит 36 таблиц, 62 рисунка.
