Введение к работе
Актуальность проблемы. Расширение ассортимента и увеличение выпуска качественных стеновых изделий непосредственно связаны с улучшением их эксплуатационных, декоративных и гигиенических свойств. Большое значение среди широкой гаммы конструкционных стеновых материалов имеют материалы керамические. Это объясняется их высокой долговечностью, улучшенными антикоррозионными, тепло- и звукоизоляционными свойствами, комфортностью и архитектурной выразительностью.
Увеличение производства эффективных стеновых керамических изделий ограничено рядом причин, одной из которых является недостаточная распространенность качественного глинистого сырья. В связи с этим большинство действующих предприятий стеновой керамики вынуждены работать на низкокачественном сырье, что предопределяет выпуск изделий, отличающихся пониженной проч -ностыо, морозостойкостью и плохим внешним видом.
Решить эту проблему можно, используя новое нетрадиционное сырье, - кремнистые опал-кристобалитовые породы, к которым, в частности, относятся опоки. Выбор указанного объекта исследования обоснован следующим. Во-первых, до настоящего времени не проводилось систематизированного изучения опок на предмет получения на их основе эффективной стеновой керамики с улуч -шенными технологическими и эксплуатационными свойствами; во-вторых, возможное расширение минерально-сырьевой базы строй-индустрии России в условиях быстрого истощения запасов качественных глин представляет собой весьма актуальную задачу, поскольку характерной особенностью глин является небольшая мощность полезного ископаемого при значительной площади распространения. Это приводит в процессе открытой разработки сырья к уничтожению уходящих во вскрышу плодородных черноземных почв на обширных территориях. Особенностью же рельефообразующих, залегающих вблизи поверхности месторождений опок, является их значительная, порой доходящая до 100 м, мощность. Не менее важно и то обстоятельство, что эти месторождения расположены в основном на малоценных и бросовых в сельскохозяйственном отношении землях. Таким образом, ни ресурсные, ни технические,
ни экономические факторы не препятствуют, а только благоприят-? ствуют освоению этих природных материалов с целью использования их в качестве исходного сырья для производства обжиговых стеновых изделий и исследования в данном направлении являются весьма актуальными.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с программой ГК РСФСР "Новые материалы и перспективные технологии для народного хозяйства-', раздел "Керамические материалы"; разделом программы 0.50.05, которым предусматривается "Разработать основы и методы прогноза, поисков и оценки малоизученных и новых видов минерального сырья, оценить их ресурсы, создать методы комплексного использования, включая геотехнологические ". Предпринятый научный поиск проводился с учетом постановления Госкомитета СССР по науке и технике » 56 от 10.03.86 "Соадание научных основ и методов повышения эффективности рационального комплексного освоения месторождений полезных ис -копаемых и охраны недр на период до 2000 года".
Цель работы. На основании детального изучения вещественного состава, физико-механических и технологических свойств различных литологических разностей опок теоретически обосно -вать и экспериментально подтвердить возможность получения на их основе эффективных обжиговых стеновых изделий.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
Изучить особенности опок как сырья для получения стеновых керамических материалов;
выявить особенности производства керамических материалов на основе кремнистых пород;
определить пути повышения эффективности стеновых изделий Н8 бетона на обжиговой связке;
установить возможность использования кремнистых опал-крнстосадитовых пород - опок в качестве обжигового связующего и заполнителя в бетонах на обжиговой связке, форыуеша компрессионным методом;
разработать принципы расчета параметров получения изде -лий из обжигового опокобетона;
исследовать влияние основных технологических факторов, обеспечивающих получение эффективных стеновых изделий из опок
различных литологияеских разностей;
разработать рекомендации по технологии производства эффективных стеновых керамических изделий на основе опок с опытно-промышленной апробацией и технико-экономическим обоснованием предлагаемой технологии.
Научная новизна. Установлены особенности технологических свойств опок различных литологических разностей как сырья для стеновых керамических материалов.
Шявлены физико-химические, фазовые и минеральные преобразования, связанные с обжигом кремнеземистого опсковидного сырья. Показано, что в процессе обхига опаловый кремнезем переходит в крастооалит и наиболее интенсивно это происходит при температурах выше Ю50С. Высокую степень структурного совершенства кристобалит приобретает при температуре обхига П00С. За счет высокой реакционной способности опалового кремнезема ухе при температуре 950С в карбонатных опоках наблвдается образование волластонита.
Определены зависимости между химико-минеральным составом опок, их технологическими особенностями и свойствами материалов, полученных на их основе. Установлено, что наибольшим коэффициентом конструктивного качества обладают изделия из глинисто-карбонатных опск.
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения способом полусухого прессования изделий из опокобетона на обжиговой связке. Изучены его свойства.
Разработаны основы расчета параметров получения ттесс-опокобетона на обжиговой связке с применением ЭШ.
Разработана (функциональная технологическая схема производства изделий из пресс-опокобетона.
Практическая ценность. Установлена возможность производства эффективных стеновых керамических изделий на основе нетра -диционного, ранее не используемого в таком качестве сырья -опок. Данное обстоятельство позволяет существенно расширить сырьевую базу промышленности стеновой керамики. Невысокая средняя плотность полученного материала (1,2...1,5 г/см3) обуславливает снихение топливно-энергетических затрат как на стадии лроиаводства изделий, так л на стадии эксплуатации.
&
Разработанная технологическая схема производства стеновых изделий на основе опок позволяет применять ее без существенной реконструкции на заводах по выпуску керамического кирпича полусухим способом. Опытно-промышленные испытания разработанной технологии были проведены на кирпичных заводах г.Ростова-на--Дону и г.Семикаракорска. Расчетный экономический эффект, связанный с производством и эксплуатацией стеновых керамических изделий из опоковидного сырья в сравнении с кирпичом глиняным, составляет 900 рублей на 10 тыс.шт. условного кирпича (в ценах 1991 г.).
Апробация -работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзном диалогическом совещании "Осадочные формации и связанные с ними полезные ископаемые" (Ростов-на-Дону, 1990); УШ Всесоюзной конференции "Геология и минерально-сырьевые ресурсы Западно-Сибирской плиты и ее складчатого обрамления" (Тюмень, 1991); трех научно-технических конференциях Ростовской государственной академии строительства (I99I-I993).
Публикации. Ш теме диссертации опубликовано 5 научных работ. По результатам выполненных исследований получено положительное решение по заявке на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 192 страницы состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и. приложений. Работа содержит 116 страниц машинописного текста, 37 рисунков, 25 таблиц, список литературы, включающий 165 наименований на 17 страницах, и приложения на 3 страницах.
