Лицевой керамический кирпич на основе низкосортного глинистого сырья


Скачать 412,24 Kb.
НазваниеЛицевой керамический кирпич на основе низкосортного глинистого сырья
страница1/2
СОЛОПОВ Сергей Владимирович
Дата конвертации17.08.2012
Размер412,24 Kb.
ТипАвтореферат
СпециальностьСтроительные материалы и изделия
Год2010
На соискание ученой степениКандидат технических наук
  1   2


На правах рукописи





СОЛОПОВ Сергей Владимирович


ЛИЦЕВОЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ КИРПИЧ НА ОСНОВЕ

НИЗКОСОРТНОГО ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ


Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Иваново – 2010

Работа выполнена в Архитектурно-строительном институте

Г


ОУВПО «Орловский государственный технический университет»


Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Гончаров Юрий Иванович

ГОУВПО «Орловский государственный

технический университет»







Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Христофорова Ирина Александровна

ГОУВПО «Владимирский государственный университет»










кандидат технических наук, доцент

Шамшуров Алексей Владимирович

ГОУВПО «Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова»







Ведущая организация:

ГОУВПО «Ярославский государственный технический университет»


Защита состоится «2» июля 2010 г. в 10:00 часов на заседании объединенного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций
ДМ 212.060.01 при ГОУВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 153037, г. Иваново, ул. 8 Марта, д. 20, ауд. Г-204 (www.igasu.ru).


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного архитектурно-строительного университета (153037, г. Иваново, ул. 8 Марта, д. 20).


Автореферат разослан «25» мая 2010 г.


Ученый секретарь

диссертационного Совета,

к.т.н., доцент Н.В. Заянчуковская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность темы

Керамический кирпич на протяжении многих веков являлся основным строительным материалом. Это значение он не потерял и поныне и именно в этой области особенно ярко проявляется отсталость отечественной промышленности стройматериалов. Излишнее увлечение бетоном, железобетоном, панельным домостроением наряду с рядом объективных причин поставило эту отрасль в тяжелое положение. Повышение качества керамических материалов (особенно лицевого кирпича), снижение энергетических и материальных затрат на их производство, расширение номенклатуры керамических изделий, увеличение объемов производства остаются на сегодняшний день важнейшими задачами для многих предприятий керамической отрасли, которая на сегодняшний день хотя и развивается достаточно высокими темпами, но не полностью удовлетворяет запросам современного строительства. Действующие заводы выпускают продукцию в недостаточных объемах, а нередко и невысокого качества ввиду неизученности исходного сырья и отсутствия разработок технологических линий, ориентированных на использование местного сырья. По уровню технического оснащения и качеству продукции мы по-прежнему отстаем от передовых стран Европы и Американского континента.

Закупка импортного оборудования не в состоянии решить все возникающие проблемы керамической промышленности, так как не может компенсировать низкий уровень технологических разработок с учетом особенностей местных сырьевых ресурсов. Глины, являясь основным сырьем керамической промышленности, представляют собой сложные структуры и требуют серьезного подхода к разработке технологий с учетом специфики сырья. Еще с древнейших времен (Китай, Средний Восток) переработке сырья уделялось первостепенное внимание. Технологии изготовления различного рода керамических изделий складывались на основе практического опыта, который передавался из поколения в поколение на протяжении веков. Панельное домостроение и излишнее увлечение железобетоном привели в 50-60-е годы к упадку отечественной керамической отрасли. Был утерян опыт и традиции, складывающиеся в течение многих десятилетий. Как результат, на предприятиях керамической промышленности стало уделяться меньше внимания вопросам качественной подготовки и переработки сырьевых материалов с учетом специфики производства. В связи с этим исследование комплекса технологических и физико-химических особенностей глинистого сырья, основанное на современных научных концепциях, приобретает особую важность и актуальность. Во многих регионах центрального федерального округа РФ остро стоит проблема производства высококачественного керамического лицевого кирпича. Большинство сезонных заводов выпускает низкомарочную продукцию (М 75-100, F<25), часто не соответствующую требованиям нормативных документов, отсутствует расширенный ассортимент, не выпускается декоративный кирпич, необходимый для строительства малоэтажных домов (дачные, коттеджные застройки), поскольку для реализации подобной программы необходимо, прежде всего, детальное изучение технологических и физико-химических особенностей глинистого сырья. В связи с этим актуальным является разработка составов и технологии получения лицевого керамического кирпича более высокого качества с учетом специфики местного сырья.


Цель диссертационной работы – получение высококачественного лицевого керамического кирпича, в том числе его декоративных разновидностей, из низкосортного глинистого сырья (суглинков и супесей).


Задачи диссертационной работы:

– исследование минералогического, химического составов и технологических свойств глинистого сырья некоторых месторождений центрального региона РФ;

– исследование влияния условий подготовки глинистого сырья на качество продукции;

– изучение влияния на процессы фазовых превращений и спекание керамического черепка физико-химических процессов, происходящих при обжиге изделий;

– изучение влияния способа формования изделий на закономерности изменения физико-механических свойств керамических изделий с внесенными в шихту различными добавками;

– на основе проведенных исследований разработать составы и технологическую схему получения лицевого керамического кирпича, в том числе его декоративных разновидностей.


Научная новизна работы:

– установлена возможность использования четвертичных суглинков и супесей с низким содержанием глинистого компонента для получения лицевого кирпича марки 250-300 без использования корректирующих добавок;

– выявлено, что глинистый компонент, содержащийся в исследуемых суглинках и супесях в небольших количествах (<10%), влияния на процесс фазообразования в исследуемой системе не оказывает, а ограниченное содержание алюминия смещает процесс фазообразования в сторону формирования волластонита в результате взаимодействия карбоната кальция и кварца. Образующийся ортосиликат кальция обеспечивает на стадиях твердофазных реакций (700-900°С) начало спекания глинистой массы. Глинистый компонент при этом играет роль лишь пластифицирующей добавки. Вторая стадия спекания (жидкофазное спекание), связанная с образованием низкоплавкой эвтектики, образующейся в результате взаимодействия между полевыми шпатами и оксидом железа, начинается выше 1000°С;

– учитывая установленные экспериментальны результаты и теоретические предпосылки, выявлена возможность использовать теоретически обоснованные искусственные составы (включая компоненты шихты в виде побочных продуктов промышленных производств) для получения керамического кирпича с заданными физико-механическими и эстетическими параметрами, а в качестве пластификатора использовать или монтмориллонитовые глины или любой недорогой органический пластификатор;

– научно обоснована возможность использования каолинитовых глин в качестве добавок, устраняющих высолы на поверхности керамических изделий.


Автор защищает:

– разработанные составы шихт для получения лицевого кирпича объемного окрашивания широкой цветовой палитры с высокими эксплуатационно-техническими характеристиками;

– результаты экспериментальных исследований по определению физико-механических свойств керамических образцов, изготовленных на основе разработанных составов шихт;

– предложенную технологическую схему производства керамического кирпича методом полусухого формования с подготовкой сырья по пластическому методу.


Достоверность и обоснованность предложенных в диссертационной работе технических решений, сформулированных научных положений и выводов основывается на том, что:

– научно-технические разработки базируются на основных положениях физической химии и законах фазовых превращений в силикатных системах;

– использовались комплексы современных физико-химических методов анализа (химический, рентгенофазовый, в том числе количественный);

– экспериментальные исследования выполнены с необходимым количеством повторных испытаний, с привлечением непосредственных методов изучения структуры и с использованием вычислительной техники;

– при анализе и определении свойств сырья использовались широкомасштабные исследования, включающие отбор проб по простиранию и глубине разреза месторождений.

Методы исследований

Экспериментальная часть работы выполнена с использованием комплексных методов исследований, включающих стандартные методики определения технологических и физико-механических характеристик исходного сырья и получаемого конечного продукта. Применены программные средства диагностики (программные комплексы «Дифрактометры», «PDWin 3.0», «PELDos», «Difwin») и расчеты на ЭВМ, методы химического и рентгенофазового (в том числе количественный) анализов.


Практическое значение и реализация результатов работы

С учетом особенностей технологических свойств глинистого сырья (высокая чувствительность к сушке, наличие растворимых солей, низкое содержание глинистой составляющей, высокое содержание полевых шпатов, наличие карбонатных включений) предложен полусухой метод формования, упрощающий процесс сушки и снижающий возможность трещинообразования. При этом в связи с невысокой формовочной влажностью (8-10%) значительно замедляются процессы диффузии влаги в сырце и вынос водорастворимых солей к поверхности изделий.

Комплексным исследованием 16 месторождений глинистого сырья центрального региона РФ определены минералогический, химический составы и технологические свойства суглинков и супесей четвертичного возраста. Экспериментально доказана возможность получения высококачественного керамического кирпича, в том числе различной цветовой гаммы, на основе глинистого сырья с содержанием глинистой составляющей менее 10-15%. Составлен технологический регламент изготовления керамического кирпича, особенностью которого является подготовка сырья по пластическому методу. Полученные научные и практические результаты диссертационных исследований включены в план развития промышленного комплекса Орловской области, выполняемого ОАО «Орелдорстрой».

Результаты проведенных исследований были использованы автономной некоммерческой организацией «Орловский академический научно-творческий центр Российской академии архитектуры и строительных наук» при выполнении научно-исследовательских работ и внедрены в учебный процесс Архитектурно-строительного института ГОУВПО «Орловский государственный технический университет» при подготовке студентов по специальностям 270100.62 «Строительство»; 270102 «Промышленное и гражданское строительство»; 270105 «Городское строительство и хозяйство»; 270301 «Архитектура»; 270114 «Проектирование зданий».


Апробация работы и публикации

Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на:

– научных чтениях «Вопросы механики нелинейных сплошных сред и конструктивной безопасности», посвященных 80-летию со дня рождения чл.-корр. РААСН, Заслуженного деятеля науки РФ, д.т.н., профессора Г.А. Гениева. – Орел: Российская академия архитектуры и строительных наук (РААСН), ГОУВПО «Орловский государственный технический университет», Центральное региональное отделение РААСН, АНО «Орловский академический научно-творческий центр Российской академии архитектуры и строительных наук», 2007;

– 12-ой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов «Неделя науки – 2007» Орловского государственного технического университета. – Орел: ОрелГТУ, 2007;

– Международных академических чтениях «Биосферно-совместимая безопасная среда обитания с позиции архитектурно-градостроительного комплекса», 29-30 ноября 2007 г. – Брянск: Брянская инженерно-технологическая академия (БГИТА), 2007;

– 13-ой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов «Неделя науки – 2008» Орловского государственного технического университета. – Орел: ОрелГТУ, 2008;

– 14-ой и 15-ой научно-технических конференциях преподавателей, сотрудников и аспирантов «Неделя науки» Архитектурно-строительного института ОрелГТУ. – Орел: АСИ ОрелГТУ, 2009-2010.

– VII Международной научно-практической конференции «Развитие керамической промышленности России: КЕРАМТЭКС-2009».

Диссертационная работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы: «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.

В полном объеме работа доложена и одобрена на расширенном заседании кафедры «Строительные конструкций и материалы» («СКиМ») Архитектурно-строительного института ГОУВПО «Орловский государственный технический университет» (г. Орел, АСИ ОрелГТУ, 29.12.2009 г.).

По материалам диссертационной работы опубликовано 5 статей в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ, в которых должны быть опубликованы результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук («Известия ОрелГТУ». Серия «Строительство. Транспорт»; «Строительные материалы»).


Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения с основными выводами и результатами, списка литературы, трех приложений и содержит 158 страниц машинописного текста, 22 рисунка, 21 таблицу. Список используемых источников включает 142 позиции.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Во введении обосновывается актуальность рассматриваемой темы, раскрывается научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведена общая характеристика работы и ее основные положения, которые автор выносит на защиту.

В первой главе отражены состояние и перспективы развития керамической отрасли в России и за рубежом. Проведен анализ состояния вопроса, аналитический обзор патентной и научно-технической литературы по теме исследования, связанной с производством керамического кирпича, и возможностью применения различных добавок с целью повышения качественных характеристик керамических изделий.

Большой вклад в разработку технологических принципов повышения качества керамических изделий внесли: П.П. Будников, А.И. Августиник, И.А. Альперович, И.И. Мороз, В.И. Верещагин, В.А. Кондратенко, Ю.И. Гончаров, Ф.З. Рахимов, И.Ф. Шлегель, А.Г. Комар, П.И. Боженов, М.А. Буз, В.П. Варламов, П.А. Земятченский, П.А. Иващенко и др.

Основным требованием современного рынка кирпичной продукции к керамическим стеновым изделиям является стабильное высокое их качество. Причем повышенные требования предъявляются не только к стабильности прочностных показателей изделий, но и к их размерам, четкости формы, цветовым оттенкам. Однако за последние 20-25 лет по убеждению генерального директора ОАО «Стройполимерстройкерамика», профессора С.В. Мамбетшаева в России не разработано ни одной современной технологической линии по производству керамического кирпича на основе отечественного оборудования. Закупка же импортного оборудования не в состоянии решить все проблемы керамической промышленности, так как не может компенсировать низкий уровень технологических разработок с учетом особенностей местных сырьевых ресурсов. Не уделяется должного внимания разработке технологий с учетом специфики местного сырья, не решена проблема использования высокочувствительных к сушке глин и нейтрализации водорастворимых солей. Прочность производимого керамического кирпича в редких случаях превышает марку 100-125. Ассортимент отечественных производителей ограничивается номенклатурой из 2-3 позиций с очень узкой цветовой гаммой.

Для производства строительной керамики в настоящее время используется в основном два метода: пластическое и полусухое формование. Однако каждый из них в классическом варианте не лишен недостатков и не всегда подходит для конкретных производственных условий, касающихся особенностей местного глинистого сырья. В этом отношении в какой то мере универсальным методом может являться метод «жесткой экструзии», но переход от существующей технологической линии на линию «жесткого» экструдирования пока не нашел широкого распространения у нас в стране, хотя эта технология наилучшим образом подходит почти для всех типов сырья. Для производства керамики используются в основном глины в сочетании с различными добавками, способствующими улучшению формовочных, сушильных свойств глиномассы, повышающими прочность и морозостойкость изделий.

В известных публикациях приведена далеко не вся информация об особенностях глинистого сырья месторождений центрального региона РФ, хотя еще в 60-х годах геологоразведочными партиями выявлено более 130 месторождений глин и суглинков. В связи с изложенным в работе была поставлена цель – изучить технологические свойства суглинков и супесей некоторых месторождений РФ, разработать составы и технологию получения лицевого керамического кирпича из низкосортного глинистого сырья, в том числе его декоративных разновидностей.

  1   2

Разместите кнопку на своём сайте:
поделись


База данных защищена авторским правом ©dis.podelise.ru 2012
обратиться к администрации
АвтоРефераты
Главная страница