Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время для реализации национального проекта «Доступное и комфортное жилье - гражданам России» необходимо интенсифицировать жилищное строительство и к 2010 году объем ввода жилья увеличить в два раза.
Рост объема строительства в нашей стране взаимосвязан не только с соответствующим увеличением выпуска строительных материалов, но и с их качеством и стоимостью.
В керамической подотрасли строительных материалов выпуск качественного кирпича ограничивается сырьевой базой, так как большая часть месторождений высокосортных кирпичных глин уже выработана. Основным сырьем для производства кирпича в целом ряде регионов являются низкокачественные кислые суглинки. Из данного сырья возможен выпуск кирпича с пределом прочности при сжатии 7,5...10 МПа и маркой по морозостойкости не более F15, что не соответствует требованиям ГОСТ 530 -2007.
Задача повышения качества керамического кирпича на основе кислых суглинков связана с выбором рациональных железо- и алюмосодержащих компонентов с оптимизацией составов керамических масс несомненно является актуальной.
Одним из перспективных способов повышения физико-механических свойств керамических стеновых изделий является корректировка кислых суглинков железо- и алюмосодержащнми добавками - отходами производства и полукислыми легкоплавкими глинами с повышенным содержанием А1203, Fe203. Использование железо- и алюмосодержащих компонентов позволяет не только расширить сырьевую базу, но и улучшить состояние окружающей среды за счет утилизации промышленных отходов и некондиционного для стеновой керамики сырья.
На основании известных положений о влиянии оксидов сырьевой шихты на физико-механические свойства стеновой керамики сформулирована рабочая гипотеза о возможности улучшения спекания кислого глинистого сырья путем оптимизации его химического состава оксидами железа и алюминия.
Работа выполнена в рамках тематического плана инициативных работ ТулГУ и по госбюджетной НИР №27.06 «Актуальные проблемы технологии строительных материалов и проектирования конструкций».
Цель диссертационной работы: разработать составы и технологию получения стеновой керамики на основе низкокачественных кислых суглинков, железо- и алюмосодержащих добавок.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- установить влияние химического состава кислых суглинков (преимущественно Fe203; А1203; ТЮ2) на прочность керамического черепка из глин некоторых месторождений Центрального региона России, используя
данные геолого-разведовательных лабораторий Орловской, Калужской, Тульской областей;
- установить оптимальное содержание Ре2Оз в химическом составе кислых
суглинков, соответствующее максимальной прочности при сжатии
керамического черепка;
- исследовать влияние на прочность низкокачественных кислых суглинков
железо- и алюмосодержащих добавок из числа отходов производства;
разработать методику проектирования составов масс для изделий стеновой керамики на основе кислых суглинков и керамзитовых глин, содержащих повышенное количество Fe203 и А1203;
разработать оптимальный состав керамической массы на основе низкокачественных местных кислых суглинков и комплексной добавки с необходимым содержанием Fe2C>3 и А12Оз для керамического кирпича;
оценить технико-экономическую эффективность получения стеновой керамики на основе разработанных составов шихт.
Научная новизна работы:
-выявлена возможность использования в кислых суглинках в качестве корректирующих добавок керамзитовых глин и отходов производства (железосодержащая пыль — осадок в циклонах от очистки стальных конструкций дробеструйным аппаратом; скоп - шламообразный отход от производства картона), увеличивающих количество оксидов железа и алюминия и повышающих эксплутационные свойства стеновой керамики за счет улучшения спекания керамического черепка;
- установлено оптимальное соотношение в составе керамических масс оксидов Ре2Оз, А12Оз, ТЮ2, повышающих физико-механические свойства керамических изделий;
установлено оптимальное содержание оксида железа 5...5,4 % и глинозем-титан-железистого модуля Al203+Ti02/Fe203 2,45...2,6 в химическом составе кислых суглинков, соответствующее максимальной прочности керамического черепка;
теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность повышения физико-механических свойств стеновой керамики на основе кислых суглинков с добавлением железо- и алюмосодержащих добавок.
Практическая значимость работы:
- показана возможность и перспективность применения в качестве
корректирующих добавок в керамических массах керамзитовых глин и
промышленных отходов, что позволит расширить минерально-сырьевую базу
для производства стеновой керамики;
- разработана методика определения составов керамических масс на основе
различных месторождений кислых суглинков и керамзитовых глин для
получения керамического кирпича, что позволяет значительно сократить время
проведения экспериментальных исследований;
разработаны составы масс на основе кислых суглинков, железо- и алюмосодержащих компонентов для производства керамического кирпича с маркой по прочности Ml50.. .200, с маркой по морозостойкости не менее F35;
разработаны практические рекомендации для ОАО «Тульский кирпичный завод» и выпущена опытно-промышленная партия образцов керамического кирпича по разработанным составам масс.
На защиту выносятся:
1) результаты аналитического исследования влияния на прочность обожженных кислых суглинков оксидов Ре^Оз, АЬ03; ТЮ2;
-
результаты исследований влияния железосодержащих компонентов на свойства шихт и керамического кирпича;
-
результаты определения состава керамических масс для получения стеновой керамики из низкосортных кислых суглинков и керамзитовой глины, обеспечивающие наибольшую прочность керамического черепка;
-
методика проектирования рациональных составов на основе кислых суглинков и керамзитовой глины;
5) разработанные составы для производства керамического кирпича из кислых низкокачественных суглинков, железо- и алюмосодержащих добавок;
6) результаты опытно-промышленной апробации разработанных составов и оценка экономической эффективности производства керамического кирпича на основе кислых суглинков и железо- и алюмосодержащих добавок.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях всероссийского и международного уровней: 41-й научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава «Секция строительные конструкции и материалы» (Тула, 2005 г.); VI Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (Тула, 2005 г.); на VII Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (Тула, 2006 г.); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства» (Пенза, 2007 г.); III Международной заочной научно-практической конференции "Достижения учёных XXI века (Тамбов, 2007 г.); II Всероссийской конференции «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (Пенза, 2007 г.).
Публикации. По результатам работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 статьи в журналах, входящих в перечнь ВАК, получен патент РФ №2006100855/03, опубл. 10.06.2007, Бюл. №16, подана заявка на патент РФ №2008112538, приоритет от 3.04.08.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка использованной литературы из 117 наименований и
приложений. Работа изложена на 164 страницах, содержит 49 таблиц и 23 рисунка.
Похожие диссертации на Разработка составов для стеновой керамики на основе кислых суглинков, железо- и алюмосодержащих добавок
