Ресурсосбережение в производстве силикатного кирпича

Обновлено: 02.05.2024

Строительство - одна из наиболее восприимчивых отраслей к достижениям науки и техники. Требования к современному строительству настолько высоки, что их не удовлетворить без внедрения современных строительных материалов и наукоемких технологий, которые к тому же способствуют снижению себестоимости работ, повышению производительности труда, а значит - повышению рентабельности отрасли в целом.

Из-за недостатков архитектурно-планировочных и инженерных решений, плохой теплоизоляции зданий, некачественных строительных материалов, отсутствия приборов учета, контроля и регулирования тепло- и водоснабжения, а так же игнорирования нетрадиционных и вторичных источников энергии происходят потери теплоэнергии и электроэнергии. Поэтому в настоящее время важен переход к энергоэффективному и экологически чистому строительству, широкое применение должны получать инновационные ресурсосберегающие технологии.

К основным путям ресурсосбережения можно отнести:

1. Разработку проектов зданий, сооружений, коммуникаций, планировки и комплексной застройки, обеспечивающих минимизацию затрат на строительство, эксплуатацию, реконструкцию или ликвидацию. Ресурсосберегающее проектирование основывается на понимании характера и поведения окружающей среды, должны учитываться местные климатические особенности. Ориентация зданий выбирается так, чтобы максимально использовать солнечное тепло и свет. Необходимо учитывать влияние формы и расположения здания на ветровые потоки.

2. Создание и использование ресурсосберегающих видов строительных материалов, изделий и соответствующих технологий их производства. Применение таких материалов предотвращает непродуктивную потерю тепла, помогает сократить в дальнейшей эксплуатации потребление энергоресурсов.

3. Использование ресурсосберегающих инженерных систем, которые помогают вести учет, контроль и регулировать использование тех или иных ресурсов. Это индивидуальные тепловые пункты, приборы учета тепловой энергии на отопление здания с автоматической передачей данных учета на диспетчерские пункты, в том числе теплосчетчики, расходомеры холодного и горячего водоснабжения.

4. Экономичную эксплуатацию зданий с постоянным мониторингом критериев энергоэффективности и экологичности. Как показывает опыт, в процессе эксплуатации любой энергосистемы ее нельзя рассматривать как простой набор запрограммированных технических элементов, конечный эффект энергосбережения при внедрении тех или иных решений существенно зависит от поведения людей - жителей, сотрудников и обслуживающего персонала.

На сегодняшний день существует множество ресурсосберегающих технологий, в статье указаны наиболее важные пути ресурсосбережения. Благодаря проектированию, учитывающему местные условия, использованию экологичных и энергоэффективных материалов, установке современных инженерных систем учета и контролю потребленя ресурсами, и так же соблюдение правил ресурсосберегающей эксплуатации можно добиться сокращения потребление энергетических и водных ресурсов более чем на 50% по сравнению с обычными зданиями и, следовательно, значительно повысить ценность недвижимости. Таким образом, к решению проблем ресурсосбережения необходим комплексный подход, учитывающий различные аспекты строительства, что в итоге поможет снизить стоимость эксплуатации здания, повысить производительность труда и повысить рентабельность отрасли.

Особенности требований к конструкциям жилых и общественных зданий.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. При проектировании зданий необходимо соблюдать требования стандартов СЭВ по обеспечению пожарной безопасности, надежности, защиты от коррозии и шума, охраны труда и окружающей среды, параметров микроклимата.

1.2. Проектирование зданий необходимо вести с учетом природно-климатических условий.

1.3. Геометрические параметры (основные координационные размеры) зданий должны соответствовать требованиям СТ СЭВ 1405-78.

1.4. Конструкции жилых и общественных зданий должны быть преимущественно сборными из изделий заводского изготовления.

1.5. Этажность здания следует определять по числу надземных этажей, пол которых расположен выше планировочной отметки земли. При различном количестве этажей в разных частях здания этажность надлежит определять отдельно для каждой его части.

1.6. Жилые и общественные здания должны иметь, как правило, централизованные системы инженерного оборудования: водоснабжение, канализацию и водостоки, отопление, вентиляцию, электроосвещение, слаботочные устройства (для радио, телефона, телевидения), а в газифицированных районах также и газоснабжение.

1.7. Эффективность принимаемых проектных решений жилых и общественных зданий следует рассчитывать по технико-экономическим показателям нескольких вариантов.

1.8. Перечень взаимосвязанных стандартов СЭВ приведен в информационном приложении.

STEELMAKING SLAG / A SILICATE BRICK / A FIRM WASTE OF SODA MANUFACTURE (FWSI) / DURABILITY / QUARTZ SAND / СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЙ ШЛАК / СИЛИКАТНЫЙ КИРПИЧ / ТВЕРДЫЙ ОТХОД СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА (ТОСП) / ПРОЧНОСТЬ / КВАРЦЕВЫЙ ПЕСОК

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Джандуллаева Мунавара Сапарбаевна, Кабулова Лола Балтамуратовна, Атакузиев Темиржан Азим Угли

В статье предложена технология силикатного кирпича с использованием сталеплавильного шлака в качестве как вяжущего, так и заполнителя. Исследовано физико-химические и физико-механические свойства силикатного кирпича на основе кремнеземисто-шлакового вяжущего с добавкой твердых отходов содового производства (ТОСП).I

Текст научной работы на тему «Силикатный кирпич по ресурсосберегающей технологии»

Silicate brick on resource-saving technologies

ride of the particle of ground of the different sizes in witness of copolymer.

The Method sedimentation analysis was studied influence synthesized us copolymer on dispersing different mineral suspending. The experiences conducted with 0,2% suspending, which in 24 hours after preparation added the solutions copolymer in corresponding to dosage. The influence studied in kinetics through 5, 10, 15 and etc minutes. It is revealed that degree dispersing change under influence copolymer and the other values, connected with size of the particles suspending. The balance is fixed already after 5 minute contacts suspending with polymer. Regardless of type of the mineral system radius the best likely particles it increases that is indicative of aggregation particles dispersing phases under influence of the polymeric additive. Aggregating dispersing of the phase occurs within optimum dosage ofthe polymer. The

most further increasing to concentrations copolymer promotes increase dispersing and, accordingly, reduction of the value of the best likely radius of the particles that can be due to disintegration unit under influence polyelectrolyte and stabilization of the particles suspending.

Thereby, structuring in mineral suspending under influence copolymer is found in complex dependency from concentration copolymer. The results of the studies physic-chemical characteristic new copolymers, as well as their influence upon shaping firm to influence aggressive fluids unit have shown that designed by us copolymers in significant measure create the happy circumstances for provision of stability wall bore holes. They are revealed main applied, physic-chemical and rheological characteristic bore solution. The practical application of the development can, will solve many economic and technological problems to branches.

1. Bulatov A.I., Magazov R.R., Shaman S.A. The Influence of the factors characteristic bore solution and their types on velocity of the boring // Sb. scientific works of the research centre OOO “Kubanigazprom - Krasnodar, 2001.

2. Ryazanov A.V. The encyclopedia bore solutions. - M; Depths, 2002. - 641 s.

Djandullaeva Munavara Saparbaevna, Tashkent chemical-technological institute, the senior researcher-investigator, the competitor of the department

"Technology of inorganic substances" E-mail: djandullaeva@mail.ru. Kabulova Lola Baltamuratovna, Tashkent chemical-technological institute, the investigator, the competitor of the department "Technology of inorganic substances" Atakuziev Temirjan Azim ugli, Tashkent chemical-technological institute, the doctor of technical sciences, professor, the department of "Technology of inorganic substances"

Silicate brick on resource-saving technologies

Abstract: In this paper the technology of manufacture of silicate brick with use of steelmaking slag as a binder, and a filler has been offered. It has been investigated physical -chemical and physical — mechanical properties of silicate brick on the basis of siliceous slag binder with an additive of firm waste of soda manufacture (FWSI).

Keywords: steelmaking slag, a silicate brick, a firm waste of soda manufacture (FWSI), durability, quartz sand.

Section 11. Chemistry

Кабулова Лола Балтамуратовна, Ташкентский химико-технологический институт, соискатель, кафедра «Технология неорганических веществ»

Атакузиев Темиржан Азим угли, Ташкентский химико-технологический институт, доктор технических наук, профессор, кафедра «Технология неорганических веществ»

Силикатный кирпич по ресурсосберегающей технологии

Аннотация: В статье предложена технология силикатного кирпича с использованием сталеплавильного шлака в качестве как вяжущего, так и заполнителя. Исследовано физико-химические и физико-механические свойства силикатного кирпича на основе кремнеземисто-шлакового вяжущего с добавкой твердых отходов содового производства (ТОСП).

Ключевые слова: сталеплавильный шлак, силикатный кирпич, твердый отход содового производства (ТОСП), прочность, кварцевый песок.

В статье показана возможность получения без извести силикатного кирпича на сталеплавильном вяжущем. В состав такого вяжущего входят,% по массе: отходы Бекабадского металлургического комбината — сталеплавильный шлак 47-49,5, тонкомолотый кварцевый песок 50 и активизатор в виде отходов содового производства 0,5-3 (дистиллерная жидкость с содержанием CaCl2 и NaCl). После переработки шлак имеет следующий химический состав,%: CaO-30-35; SiO2 -25-30; MgO - 10-12; MnO - 4-6; Al2O3-10-12; Fe2O3-10-15; P2O5-0,1-0,7.

Кремнеземисто-шлаковое вяжущее готовили совместным измельчением в лабораторной шаровой мельнице высушенного шлака и песка с ТОСП

до удельной поверхности 3000-3500 см 2/г. Из кремнеземисто-шлакового вяжущего после увлажнения прессовали балочки размером 3х3х3 см при удельном давлении 20 МПа. Формовочная влажность кремнеземисто-шлакового вяжущего составляла 11-19%. Образцы имели четкие грани и ребра. После формовки образцы подвергались гидротермальной обработке-запариванию в лабораторном автоклаве. Одним из основных достоинств кремнеземисто-шлакового вяжущего является замена в них извести шлаком.

Результаты испытаний механических свойств вяжущих из тонкомолотых сталеплавильных шлаков и кварцевых песков различного количества приведены в таблице 1.

Таблица 1. - Механическая прочность образцов

Состав смеси шлак+ песок по массе Количество воды затворения,% Возраст образцов

1 28 90 180 360

Прочность при сжатии, МПа

1:0 19 28 41 52 53 60

1:1 12 48 59 68 68 82

1:3 11 34 37 38 40 49

Из таблицы 1 видно, что средние пробы смеси шлака и песка 1:1 проявили себя как активные вяжущие автоклавного твердения. Прочность при сжатии у запаренных образцов, испытанных через сутки, находятся в пределах 28 МПа в тесте, 48 МПа в растворе 1:1 и 34 МПа в растворе 1:3.

Характерно, что самую низкую прочность имеют образцы в тесте и что добавление к тонкомолотому шлаку тонкомолотого песка повышает прочность. Максимальная прочность соответствует составу раствора 1:1 (48 МПа).

У образцов автоклавного твердения, испытанные через год хранения на воздухе, нарастание прочности составов 1:0; 1:1; 1:3 составляет соответственно 200, 190 и 144% по сравнению с прочностью образцов испытанных в возрасте 7 суток.

Кремнеземисто-шлаковое вяжущее в количестве 50%, смешивали с 25% барханным песком и 25% шлаковым укрупнителем размером 0,6-5 мм.

Из подготовленной массы с влажностью 11-19% прессованием формовали при давлении 20 МПа силикатные образцы размерами 3x3x3 см, 4x4x4 см,

Silicate brick on resource-saving technologies

15x15x15 см и 20x20x20 см. Отформованные силикат- по режиму 2+6+2. После гидротермальной обработки

ные образцы подвергали гидротермальной обработ- образцы подвергались физико-химическим и физико-ке в лабораторном автоклаве при давлении 0,8 МПа механическим исследованиям (табл. 2).

Таблица 2. - Физико-механические свойства силикатных образцов на основе кремнеземисто-шлакового вяжущего размером 4x4x4 см.

Н/п Состав смеси,% Водо- поглоще- ние, % Предел прочность при сжатии, МПа Морозо стой- кость

Кремнеземисто-шлаковое вяжущее,% Укруп- ненный шлаковый песок,% Бар- ханный песок,% до автоклавирования после авто-клавирова-ния

Шлак: песок 1:1 Дистиллерная жидкость,%

Барханный песок Ургенчского месторождения

1 49,5 0,5 25 25 5,4 0,37 30 69

2 49,0 1,0 25 25 6,0 0,39 31 70

3 48,0 2,0 25 25 5,7 0,42 35 72

4 47,0 3,0 25 25 4,7 0,32 30 60

Барханный песок Муйнакского месторождения

5 49,5 0,5 25 25 6,2 0,40 33 70

6 49,0 1,0 25 25 6,3 0,42 34 73

7 48,0 2,0 25 25 5,7 0,44 38 75

8 47,0 3,0 25 25 4,5 0,30 30 67

Барханный песок Нукусского месторождения

9 49,5 0,5 25 25 5,5 0,44 31 70

10 49,0 1,0 25 25 5,9 0,36 35 68

11 48,0 2,0 25 25 6,7 0,41 38 74

12 47,0 3,0 25 25 4,9 0,33 34 65

Введение кремнеземистого-шлакового вяжущего в количестве до 50% в состав силикатной массы обеспечивает получение силикатных образцов с прочностью 35-38 МПа (ориентировочная марка кирпича 100— 150), морозостойкость которых составляет 75 циклов.

Эксперименты показали, что содержание 45% молотого песка в составе 1:1 с удельной поверхностью 3500 см 2/г в смеси в зависимости от количества укрупненного шлакового песка показывают, что образцы из композиционного состава силикатного кирпича имеют высокие прочностные показатели после автоклавной обработки и низкое водопоглошение.

Следует подчеркнуть, что Бекабадские шлаки обладают часто неравномерным изменением объема, приводящим в процессе автоклавной обработки

к растрескиванию и вспучиванию образцов. Введение дистиллерной жидкости уничтожило вспучивание этих шлаков и в несколько раз повысило прочность образцов (табл. 3).

Анализируя полученные результаты и химические составы шлаков в первом предположении установили, зависимость неравномерного изменения объема шлака от количественного содержания в них MgO и FeO. При использовании в общем количестве 50% шлака она уменьшается в 2 раза.

Нами было установлено, что изменение объема можно уменьшить и значительно улучшить механические свойства запаренных образцов введением дис-тиллерной жидкости с концентрацией 2% CaCl2 в состав шлакового вяжущего.

Таблица 3. - Влияние концентрации дистиллерной жидкости на свойства запаренных образцов (с размером кубиков 4x4x4 см) из кремнеземисто-шлакового вяжущего

Количество добавки дистиллерной жидкости,%

Без добавки 0,25 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Предел прочности при сжатии образцов, МПа

22 35 54 74 85 79 66 60

Характеристика образцов после автоклавной обработки

Образцы по- Трещины Трещины Трещины Трещины Трещины Трещины Трещины

крыты сетью в небольшом не обна- не обна- не обна- не обна- не обна- не обна-

трещин количестве ружены ружены ружены ружены ружены ружены

Section 11. Chemistry

Полученные результаты проверялись и на больших образцах размером 15*15X15 см и 20X20X20 см. Трещины и вспучивании после автоклавной обработки не обнаружено, образцы же на вяжущих без добавки дистиллерной жидкости были покрыты сеткой трещин.

Проведенные эксперименты дают основание утверждать, что дистиллерная жидкость является средством борьбы с явлениями изменения объема сталеплавильных шлаков. Кроме того дистиллерная жидкость обеспечивает рост прочности образцов.

Следует отметить, что из-за отсутствия извести в шлаково-кварцевом вяжущем можно получить силикатный кирпич по бессилосной технологии. Это упрощает и сокращает технологический процесс на 2-3 ч. и исключает необходимость строительство силосов. Изготовление силикатного кирпича на основе молотого сталеплавильного шлака и песка, позволяет также снять давление в автоклаве до 0,2-0,6 МПа и сократить время автоклавирования до 6 часов.

1. Омарова С. Д. Сырьевая база Каракалпакстана для производства силикатного кирпича.//Республиканская научно-техническая конференция. - Н. 1999. С. 27.

2. Омарова С. Д., Адылов Д. К. Получение силикатного кирпича на основе сырья Каракалпакстана.//Вторая научно-техническая конференция «Новые неорганические материалы». - Т. 2000. С. 86.

3. Рахимов Р. А., Атакузиев Т. А. Влияние некондиционного кремнеземистого сырья на свойства силикатного кирпича//Архитектура и строительство Узбекистана. - Т. 2007. № 1. С. 10-15.

Kabulova Lola Baltamuratovna, Tashkent chemical-technological institute, the investigator, the competitor of the department "Technology of inorganic substances" Djandullaeva Munavara Saparbaevna, Tashkent chemical-technological institute, the senior researcher-investigator, the competitor of the department

Atmospheric stability of Portland cement with 20 and 30% of tuffite additives which were burnt under 600 ° C

Abstract: Studied stability of the Portland cement in different condition of the air hardening with 20-40% dosages of tuffite. Tuffite Portland cement and pussolain Portland cement with 40% of tuffite additives start show tendency to waste of durability later than Portland cement.

Tuffite pussolain Portland cements behave in atmospheric circumstances like глиеж are stable in these circumstances so that it can be used in overground construction.

Keywords: Portland cemend, pussolain Portland cement, tuffite, physical and mechanical properties, activity, freezing, durability.

Кабулова Лола Балтамуратовна, Ташкентский химико-технологический институт, соискатель, кафедра «Технология неорганических веществ» Джандуллаева Мунавара Сапарбаевна, Ташкентский химико-технологический институт, старший научный сотрудник-соискатель, кафедра «Технология неорганических веществ»

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Воробьева Вероника Валерьевна, Леонов Владимир Григорьевич

Представлены результаты исследований возможности использования в производстве керамического строительного кирпича техногенного продукта TONSIL, который представляет собой промышленный отход от очистки растительных масел. Приведены показатели спекания керамики на основе легкоплавких средне и умеренно пластичных глин Тульской области с добавкой промышленного отхода, а также реологические и структурно-механические свойства формовочных масс исследуемых составов. Рекомендовано оптимальное содержание техногенного продукта TONSIL.

ECONOMY OF RESOURCES AND ENERGY IN MANUFACTURE OF A BUILDING BRICK

In article results of researches of possibility of use in manufacture of a ceramic building brick of technogenic product TONSIL which represents an industrial waste from clearing of vegetable oils are presented. Indicators of sintering of ceramics on the basis of middle and moderately plastic of clayes of the Tula area with the industrial waste additive are resulted, and also investigated reological properties of forming weights of investigated structures. The optimum maintenance of technogenic product TONSIL is recommended.

Текст научной работы на тему «Ресурсои энергосбережение в производстве строительной стеновой керамики»

РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНОЙ СТЕНОВОЙ КЕРАМИКИ

В.В. Воробьева В.Г. Леонов

Ключевые слова: строительный кирпич, технология, ресурсосбережение.

Общей тенденцией повышения эффективности технологических процессов в производстве различных видов керамических изделий в сложной экономической ситуации и борьбе производителей за рынки сбыта является реализация ресурсо- и энергосбережения. Особенно актуально данное направление для группы изделий строительного назначения, так как производство строительной керамики отличается высокой материалоемкостью, и затраты на сырье составляют значительную долю расходов в себестоимости изделий.

Основное направление ресурсосбережения в производстве различных видов строительной керамики - это использование совместно с природным сырьём техногенных продуктов, которые по своей сути представляют собой промышленные отходы различных отраслей промышленности, например углеперерабатывающей, металлургической и др. Расчеты показывают, что комплексное использование природного сырья и техногенных продуктов дает возможность увеличить выпуск многих видов продукции на 25 - 30 %. При этом, с учетом сокращения затрат на геологические изыскания, создание и хранение запасов сырья, рекультивацию земель и проведение комплекса природоохранных мероприятий себестоимость произведенной продукции в 2 - 4 раза ниже, чем при использовании сырья, добываемого по классической схеме. Экономический эффект, получаемый при утилизации техногенных продуктов, во многом обусловлен тем, что для вовлечения их в переработку не требуется затрат на добычу сырья. В настоящее время в мире насчитывается более 1000 наименований техногенных продуктов, перспективных для применения в качестве вторичного сырья. Из этого количества 780 наименований включены в различные банки данных как предмет использования, однако лишь 60 из них утилизируются. Основными видами вторичных сырьевых материалов являются золы и шлаки тепловых электростанций (ТЭЦ), сталеплавильные шлаки,

вскрышные глинистые породы отложений бурого угля, отходы от обогащения железных руд, кварцевых песков, полевых шпатов, стеклобой и др. [1]. Кроме того, некоторые виды техногенных продуктов по своему химико-минералогическому составу весьма близки к природному алюмоси-ликатному сырью. Так, например, золы ТЭЦ содержат до 30 % оксида алюминия и могут быть использованы совместно с низкосортными глинами. В результате возможно расширение сырьевой базы за счет местного несортного сырья, что также снижает расходы производителя на приобретение и транспортировку высокосортных глин. Снижение энергозатрат на технологический процесс связано, прежде всего, с тем, что при использовании техногенных продуктов, как правило, в состав масс вводят конечные продукты физико-химических процессов, протекающих при термической обработке продукции. Поэтому возможно сокращение времени и снижение температуры термической обработки.

Важнейшим видом строительной керамики является кирпич. Кирпич как стеновой материал занимает доминирующее положение благодаря доступности сырья, отсутствию необходимости в металле, долговечности возводимых из него зданий и их архитектурной выразительности, а также комфортности жилья. За эталон комфортности зданий (по двадцатибаль-ной шкале) принята стена из деревянного бруса - 1 - 2 балла, из керамического кирпича 3 - 4 балла, из ячеистого бетона 6-7 баллов, из силикатного кирпича 10 - 12 баллов, из железобетона 18 - 20 баллов [2]. Поэтому, каменные стеновые изделия являются в России - стране сложных климатических условий, основными видами стеновых материалов. Кроме того, использование кирпича также способствует сохранению от вырубки лесов, что составляет отдельную крайне сложную экологическую проблему.

Несмотря на высокий и постоянный спрос на кирпич, производители часто вынуждены занижать цену, чтобы сохранить спрос на свою продукцию в условиях жесткой конкуренции. Однако, как правило, заниженная цена на кирпич при постоянном росте цен на топливно-энергетические ресурсы, которые в себестоимости продукции достигли 40-60 %, привела к вымыванию оборотных средств, пополняющихся только за счет кредитования предприятия. Результат - малорентабельное производство. Качество продукции при этом начинает снижаться, ассортимент не расширяется [3].

Решение проблемы невозможно за счет повышения цен на стеновые керамические материалы, так как это повлечет за собой рост стоимости строительства, в том числе частного. Основной путь выхода из создавшейся ситуации - реализация ресурсосберегающих технологий, основным принципом которых является широкое внедрение различных техногенных сырьевых материалов. При этом следует отметить, что введение в составы строительных изделий техногенных компонентов, может привести к изменениям в свойствах этих изделий, которые регламентируют ГОСТы и технические условия на продукцию, а также вызвать изменения и в свойствах

промежуточных продуктов на протяжении всего технологического цикла. Подобные изменения требуют соответствующей корректировки состава масс и, возможно, изменения некоторых технологических режимов: например, формования, сушки или термообработки изделий, т. е. требуют проведения комплексного исследования.

На кафедре «Технология керамических и электрохимических производств» в течение нескольких лет проводили исследования, в которых рассматривали возможность использования для производства керамического кирпича пластического формования ранее не использованного техногенного продукта TONSIL совместно с местными глинами. Продукт представляет собой промышленный отход высокоактивной отбеливающей земли, получаемой путем кислотной активации бентонита кальция и содержащей около 10 % активированного угля. Удельная поверхность про-

дукта 2200 см /г, потери при прокаливании (температура прокаливания 1000 °С) 14,7 %. Исходный TONSIL применяют для тонкой очистки пищевых растительных масел. Исследования с помощью дифференциально-термического анализа (ДТА) показали (рис.1), что рассматриваемый отход, по сравнению с исходным продуктом TONSIL, имеет более значительные потери при прокаливании (44 %). Это, по всей видимости, связано с увеличением в продукте количества органической субстанции в результате ее адсорбции из растительных масел как компонентами продукта (активированным углем), так и его минералогической основой (бентонитом). Установлен температурный интервал, в котором происходит наиболее интенсивная потеря массы. Этот интервал, по данным ДТА, составил от 280 °С до 650 °С, что является типичным для выгорания органических примесей. Таким образом, добавка техногенного продукта должна способствовать повышению пористости изделий, и, следовательно, улучшению теплофи-зических характеристик кирпича. Вместе с тем, предположили, что в отличие от традиционных порообразователей, например, древесных опилок, минералогическая основа изучаемого компонента, может активно участвовать в процессе спекания и способствовать вследствие этого достижению высокой механической прочности.

Другие компоненты шихты: легкоплавкие глины Тульской области Новомосковская и Донская, - в настоящее время имеют практическое использование в производстве керамического кирпича. Глина Новомосковского месторождения желто-бурого цвета, запесоченная, умеренно пластичная (число пластичности 7 - 15), с высоким содержанием свободного кварца и пылевидной фракции, используется для производства лицевого красножгущегося кирпича с 33 %-ной пустотностью. При термообработке в интервале температур 900-1100 °С состояния спекания не достигает. Минимальное значение показателя водопоглощения имеет место при температуре 1050 °С и составляет 9,4 %. При увеличении температуры обжига

свыше 1100 °С возникают признаки пережога и показатель водопоглоще-ния возрастает до 15,8 % (рис. 1).

Рис. 1. Термограмма техногенного продукта TONSIL: 1- дифференциальная термограмма;2 - простая термограмма;

3 - изменение веса

Донская глина относится к среднепластичным глинам, характеризуется низкой чувствительностью к сушке и высокими потерями при прокаливании, за счет значительного содержания органических примесей (табл.1). Минимальное значение водопоглощения (3,5 %) имеет место при температуре 1050 °С. Таким образом, глина является низкоспекающейся с интервалом спекания менее 100 °С.

Химический состав глин

Глина Содержание оксидов, %

SiO 2 Al2 O3 Fe2 O3 CaO MgO ШШ SiO2своб.

Новомос- 74,5 11,2 3,6 1,1 1,4 3,0 38,8

Донская 45,1 28,8 0,9 1,2 0,9 21,1 7,1

Экспериментально установлено, что Донская глина способствует улучшению формовочных и сушильных свойств Новомосковской глины, в связи с чем ее используют как добавку к Новомосковской глине в количестве 15 - 20 %. Из шихт на основе Новомосковской и Донской глин производят лицевой кирпич марки М150 (состав 3, табл.2).

Установлено, что введение добавки техногенного компонента в шихты на основе Новомосковской глины в общем случае увеличивает показатель водопоглощения керамики, как и добавка Донской глины, но в большей степени. Так 10 % - е содержание TONSIL увеличивает рассматриваемый показатель практически на 3 % по отношению к Новомосковской глине, в то время как 10 % - я добавка пластичной глины не меняет рассматриваемый показатель. Вместе с тем, как следует из экспериментальных данных, совместное введение в состав шихты изучаемых добавок снижает влияние отдельного взятого компонента на показатель водопо-глощения. Так при комплексном содержании Донской глины и техногенного компонента в количестве 30 мас. %, водопоглощение составляет 8,0 -9,0 %, в то же время как при 30 % - м содержании отдельно взятых добавок рассматриваемый показатель варьируется в пределах 19,0 - 21,0 % (табл.2).

Выявленные закономерности обусловлены особенностями химического и минерального состава рассматриваемых добавок. В частности, интенсивное порообразующее действие TONSIL, несомненно, связано с высокими потерями массы при термообработке (рис.1). В Донской глине органических примесей содержится, практически, в два раза меньше.

Анализ усадки в обжиге показывает, что и TONSIL и Донская глина интенсифицируют процесс спекания Новомосковской глины. Причем, увеличение содержания добавок повышает усадку материалов в обжиге. Следовательно, можно утверждать, что степень спекания также возрастает. При этом наибольшая величина усадки, а значит и более высокое уплотнение, имеет место при совместном введении изучаемых добавок.

Показатель прочности на фоне возрастающей усадки изменяется слабо, что связано, по всей видимости, с достаточно интенсивно возра-

Показатели спекания керамики исследуемых составов при температуре обжига 1100 °С

№ Глина Содержание, % масс. Водопогло-щение, В, % Прочность при сжатии, о (сигма), МПа

1 Новомосковская 100 9,4+1,0 38+1

2 Новомосковская 90 9,8+0,9 37+1

3 Новомосковская 80 12,7+1,1 37+3

4 Новомосковская 70 19,4+0,3 16+4

5 Новомосковская 90 12,6+0,9 14+3

6 Новомосковская 80 17,0+0,5 16+2

7 Новомосковская 70 21,6+0,3 10+4

8 Новомосковская 70 8,4+0,2 44+2

9 Новомосковская 70 8,8+0,6 41+5

10 Новомосковская 80 12,8+0,6 31+2

стающей пористостью, которая нивелирует упрочнение материала, несмотря на его уплотнение. Тем не менее, введение в состав шихты исследуемого компонента и увеличение общего содержания комплексной добавки до 30 мас. % способствует повышению прочности образцов по отношению к образцам промышленного состава. На основании чего можно предположить, что использование техногенного компонента не приведет к

снижению марки изделий. Таким образом, выполненные исследования показывают, что использование рассматриваемого техногенного продукта в комплексе с природным алюмосиликатным сырьём возможно для производства строительного кирпича, так как это обеспечивает показатель водо-поглощения в требуемых ГОСТом пределах при удовлетворительных значениях механической прочности. Основным способом формования керамического кирпича лицевого и строительного является экструзия из пластичных масс. Этот способ обеспечивает получение полуфабриката с эффективной поровой структурой более высокой плотности, чем способ полусухого прессования. Кроме того, при пластическом способе производства возможна реализация простой и экономичной технологической схемы, исключающей промежуточную сушку глин. Однако пластический способ требует использования формовочных масс с определенным комплексом реологических и структурно-механических свойств, что в ряде случаев является непреодолимым препятствием для использования формовочных систем, не обладающих достаточной пластичностью. Поэтому, для установления возможности использования TONSIL в массах для пластического формования исследовали реологические свойства масс, составы которых наиболее благоприятны для изготовления стеновой керамики с точки зрения показателей спекания и прочности. Для исследований из приведенных в табл. 2 составов нами выбраны составы под номерами 3, 8, 9, 10. Эксперимент проводили с использованием стандартных методик на установках Ребиндера и Толстого.

Исследуемый техногенный продукт не обладает пластичностью вследствие накопления за счет физической адсорбции органических продуктов, входящих в состав пищевого растительного масла. Масляная пленка на поверхности минеральных частиц препятствует их смачиванию и взаимодействию с водой, характерного для минералов глин. Вследствие этого, не происходит образования развитых коагуляционных оболочек и пластичного теста не образуется. Тем не менее, нами определено, что при введении TONSIL в исследуемых количествах (10 - 30 мас. %) в состав глинистых масс, имеет место образование пластичного теста с удовлетворительными реологическими свойствами, сопоставимыми со свойствами масс на основе природных глин. Установлено, что глинистые массы обладают формовочной влажностью 18,5 %. Введение техногенного компонента, выполняющего в данном случае роль отощителя, позволяет незначительно снизить этот показатель. Наименьшее значение формовочной влажности 17 % отмечено при равновеликом содержании в массах пластичной (Донская глина) и непластичной (техногенный компонент) добавок. При этом следует отметить увеличение показателя пластической прочности масс от 750 кПа для массы, не содержащей техногенного компонента до 1800 кПа при равновеликом содержании добавок (состав 10 табл.2). Это объясняется увеличением количества конденсационных кон-

тактов в результате перераспределения воды между гидрофильными и гидрофобными частицами и вытеснением жидкой фазы за счет положительного расклинивающего давления в межзёренные пустоты.

Пониженные значения формовочной влажности и повышенные значения пластической прочности свидетельствуют о том, что для масс исследуемых составов эффективной является жесткая экструзия. Однако развитая конденсационная структура формовочных масс может привести к хрупкому разрушению полуфабриката в процессе формования при повышенном давлении, так как в этом случае возможно преимущественное развитие упругих деформаций. Поэтому далее исследовали деформационные свойства масс на приборе Толстого при приложении напряжения сдвига. Установлено, что формовочная масса на основе Новомосковской и Донской глин относится к 5 структурно-механическому типу согласно классификации С.П. Ничипоренко и, следовательно, удовлетворительно формуется при повышенных затратах энергии. Тип структуры конденсационно-коагуляционный. Введение техногенного продукта в количестве 20 % за счет снижения содержания Донской глины приводит к резкому уменьше-

Таким образом, установлено, что исследуемый техногенный компонент можно использовать как добавку в составе масс для производства керамического кирпича пластическим способом на основе легкоплавких умеренно - и средне пластичных глин. Оптимальным количеством добавки как с точки зрения показателей спекания, так и с позиции формовочных свойств масс, является интервал от 10 до 20 мас. %.

Известия ТулГУ. Естественные науки. 2014. Вып. 1. Ч.2 Список литературы

1. Утилизация отходов угледобычи в технологии производства керамических строительных материалов / В.Г. Лемешев [и др.] // Стекло и керамика. 2004. №9. С. 30-32.

2. Кондратенко В.А., Пешков В.Н. Проблемы кирпичного производства и способы их решения // Строит. материалы® Дайджест «Керамические строительные материалы» за 1996-2002 гг. 2003. С. 19-21.

3. Мелешко В.Ю. Керамические стеновые материалы, некоторые проблемы производства и применения // Строит. материалы® Дайджест «Керамические строительные материалы» за 1996-2002 гг. 2003. С. 13-15.

ECONOMY OF RESOURCES AND ENERGY IN MANUFACTURE OF A BUILDING BRICK

V.V. Vorobyova, V.G.Leonov

Key words: building brick - technology - savings of resources.

Рассмотрены преимущества использования цементно песчаного кирпича и неавтоклавного пенобетона в стеновых конструкциях жилых домов.

ENERGY SAVING TECHNOLOGIES IN CONSTRUCTION MATERIALS PRODUCTION

The practical advantages of concrete silicate building bricks and non autoclave foam concrete in construction of wall structures are analyzed.

Текст научной работы на тему «Энергосберегающие технологии в производстве строительных материалов»

А. Г. Конов, ген. директор, (4872) 36-06-72, stroipro дге ssltd@mail. ги (Тула, ООО «Стройпрогресс»)

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Рассмотрены преимущества использования цементно-песчаного кирпича и неавтоклавного пенобетона в стеновых конструкциях жилых домов.

Ключевые слова: стеновые материалы, кирпич цементно-песчаный, утеплитель, неавтоклавный пенобетон.

В последние два десятилетия доминирующим видом строительства в нашей стране является жилищное. В годы прошлого столетия, на которые приходится бум жилищного строительства, вопрос теплоизолирующей способности конструкций особенно не дискуссировался, так как цены на энергоносители были чрезвычайно занижены. Это привело к тому, что в России затраты на отопление жилых домов были в 23 раза выше, чем в развитых странах. Данная ситуация заставила пересмотреть нормативные требования к тепловому сопротивлению применяемых конструкций и в первую очередь к ограждающим стеновым материалам.

В 1995 году были введены поправки к СНиП 11379 «Строительная теплотехника», предусматривающие повышение теплового сопротивления стеновых конструкций в 33,5 раза. В связи с этим были кардинально пересмотрены конструктивные решения наружных стен.

За основу, как правило, принята трехслойная конструкция, включающая внутреннюю несущую (самонесущую) часть, теплоизолирующий слой и облицовочный (фасадный) слой. Это потребовало перестройки в сфере производства строительных материалов. Тем более, что в 90-х годах были обозначены структурные изменения в архитектуре и градостроительстве, предусматривающие резкое сокращение панельного домостроения и постепенный переход на малоэтажное строительство. Исходя из этого, основным видом стеновых материалов для жилых домов становятся мелкоштучные изделия и утеплитель.

Первое место среди мелкоштучных изделий традиционно занимает кирпич (керамический и силикатный). В многослойной стене облицовочный слой из кирпича выполняет не только функцию защиты утеплителя, но и определяет фасад здания. Поэтому, кроме требований по повышенной морозостойкости к кирпичу, добавляются более жесткие требования по точности, четкости геометрической формы, по цветовой гамме.

Производство керамического и силикатного кирпича основано на энергозатратных технологиях. Керамический кирпич требует тщательной подготовки глиняной массы, сушки сырца, а затем обжига при температуре 950. 1100 °С. Опыт многих отечественных кирпичных заводов показал,

что для обжига 1000 кирпичей требуется 120. 140 кг условного топлива. Технология производства силикатного кирпича предусматривает тепловую обработку сырца в автоклавах при давлении пара 0,8. 1,2 МПа при температуре 170. 200 °С. При этом на 1000 кирпичей расходуется 400. 500 кг пара.

В последние годы на рынке строительных материалов появился це-ментно-песчаный кирпич, изготавливаемый методом полусухого прессования формовочной массы из мелкодисперсного заполнителя и цементного вяжущего.

ОАО "ВНИИстрой им. П.П. Будникова" провел комплексные исследования и разработал технологию производства цементно-песчаного кирпича. На основе теории физико-химической механики дисперсных систем разработана и осуществлена концепция создания нового вида кирпича с использованием сырьевых смесей с оптимальным зерновым и минеральным составом путем компрессионного способа формования сырца и твердения без энергопотребления или малыми энергозатратами.

В результате исследований формуемости цементно-песчаных смесей установлено, что наилучшие результаты достигаются при содержании тонкодисперсных и среднедисперсных частиц (от 0 до 140 мкм) в смеси до 40. 50 %.В естественных кварцевых песках максимальное содержание таких фракций достигает лишь 10 %, поэтому из обычных цементно-песчаных смесей невозможно формовать кирпич способом полусухого прессования. В этом случае необходим ввод пластифицирующих добавок, в качестве которых можно использовать широкую гамму промотходов: золы теплоэнергетики, белитосодержащие шламы глиноземной промышленности, суглинки, золы, горелые породы и т. п. Но наибольшие перспективы имеют карбонатные пески в виде отходов на щебеночных фабриках и на карьерах нерудных материалов, а также отходы камнепиления, ракушечники и тырса.

На основе экспериментальных данных и накопленного опыта на действующих производствах разработаны новые представления в теории полусухого прессования кирпича. Установлено важное влияние на качество прессования его длительности (3. 5 с.), определено оптимальное удельное давление, составляющее 20. 25 МПа .Введено и систематизировано понятие удельной работы формования Ауд, которая объективно характеризует процесс прессования и прессовый агрегат вне зависимости от вида и размера изделий, их расположения и количества в пресс-форме:

где А - работа формования, Дж; т - масса изделия, кг; Р - сила формования, Н; h - осадка при формовании, мм; t - время , с.

Процесс формования состоит из 4 этапов: 1 - интенсивная осадка смеси, предварительное уплотнение, выход 75. 80 % воздуха, образование коагуляционной структуры; 2 - получение сырца , усиление коагуляцион-ной структуры, проявление сил сцепления и капиллярных сил, дополнительная осадка на 15 %, интенсивный рост Р и А, сжатие остаточного воздуха, возникновение упругих напряжений; 3 - время выдержки при максимальном давлении, выход остаточного воздуха, релаксация напряжений, калибровка сырца; 4 - сброс давления и выталкивания сырца.

Используя данную теоретическую концепцию, ЗАО «Стройпро-гресс» (г. Тула) разработало и наладило изготовление гидравлических прессов для производства цементно-песчаного кирпича. Алгоритм управления работой прессов увязан с вышеприведенными этапами процесса формования. Занимаясь более 10 лет вопросами организации производства цементно-песчаного кирпича, ЗАО «Сторойпрогресс» производит разработку проектной документации, поставляет оборудование технологических линий, оказывает техническую помощь при освоении технологического процесса.

Многолетний опыт работы доказал целый ряд преимуществ це-ментно-песчаного кирпича:

1) простота и легкая управлямость технологии, малое количество технологических операций и единиц оборудования;

2) доступность и дешевизна сырьевых материалов, возможность использования промотходов;

3) низкий расход цемента (8. 12 % по массе);

4) возможность получения кирпича марок по прочности М400 и по морозостойкости F100;

5) широкий ассортимент по конфигурации и по цветовой гамме;

Экономичность производства цементно-песчаного кирпича обуславливается низкой стоимостью и доступностью сырьевых материалов, а также низкими энергозатратами.

В настоящее время имеются все предпосылки дли широкого применения данного кирпича в строительстве:

1) ОАО "ВНИИстрой им. П. П. Будникова" разработал технически условия (ТУ 5741- 033-00284753-02. Кирпич цементно-песчаный);

2) ЗАО «Стройпрогресс» разработало технологический регламент, поставляет комплект необходимого оборудования;

3) практически в каждом регионе имеется сырьевая база.

Привлекательность производства цементно-песчаного кирпича для

малого бизнеса состоит в том, что оно не требует значительных капитальных вложений (12 млн рублей на создаваемую мощность 3,5 млн штук кирпича в год), имеет низкие затраты труда (12 человек работающего персонала на линии указанной мощности). Установленная мощность токоприемников на линии мощностью 3,5 млн шт. кирпича в год составляет 150

кВт. Технологический процесс можно организовать без использования

энергии на тепловую обработку сырца для набора прочности. Кирпич мо°

жет набирать прочность в естественных условиях при температуре +20 С с применением химических добавок, например, ускорителя твердения УП-2 ТУ 5870-001-13453677-04. В этом случае кирпич можно отгружать потребителю через 7 суток естественной выдержки.

С вводом в действие новых нормативов по термическому сопротивлению ограждающих конструкций существенную часть в объеме производства стеновых материалов стали занимать утеплители. На первом месте среди востребованных утеплителей стоит ячеистый бетон, который по сумме теплоизолирующих и эксплуатационных характеристик превосходит пенопласты, широко применяемые особенно в панельном домостроении, и в первую очередь по таким показателям, как пожароопасность, сроки старения, паро- и воздухопроницаемость [2]. Кроме того, пенопласты подвержены повреждению грызунами и насекомыми.

Среди ячеистых бетонов широкое применение получили газобетоны автоклавного твердения. К основному недостатку газобетона следует отнести энергозатратную технологию его изготовления. Автоклавная технология газобетона хорошо освоена, обеспечивает высокое качество продукции. Однако ее достоинства снижаются высокой капитало-, энерго- и металлоемкостью, сложностью оборудования , а также высокой стоимостью продукции при постоянно растущей энергетической составляющей себестоимости. По этим причинам сегодня более доступным является неавтоклавный пенобетон. Достаточно сказать, что оборудование технологических линий по производству автоклавного газобетона в 3-4 раза дороже оборудования пенобетонных изделий той же мощности.

Неавтоклавный пенобетон по уровню качественных показателей и масштабам применения уступает автоклавному, но в последнее время проведены интенсивные поисковые исследования в разных вузах, научно-исследовательских и проектных организациях, создавшие основательную базу для повышения качественных показателей. Исследованы вопросы прочности и структуры пенобетона [3], процессы формирования пористой структуры при использовании различных ПАВ [4]. Накоплен достаточный положительный опыт его производства и применения.

Основными сырьевыми материалами для пенобетона являются цемент и кремнеземистый компонент, в качестве которого используются кварцевый песок, золы ТЭЦ, различные шлаки, отсевы и т. п. Указанные материалы имеются практически во всех регионах России, что создает условия для массового производства пенобетона. Если в прежние годы производство пенобетона сдерживалось отсутствием пенообразователей, то сейчас не ощущается недостатка в синтетических пенообразователях, пришедших на смену протеиновым (Морпен, Пеностром, ПБ-2000).

ЗАО «Стройпрогресс» имеет большой опыт по организации производства неавтоклавного пенобетона. Одним из главных технологических переделов является приготовление пенобетонной массы .Для улучшения процесса порообразования ЗАО «Сторойпрогресс» разработало турбулент-но-кавитационный смеситель, в котором используется эффект создания ка-витационных пузырьков на поверхности перемешивающих лопаток.

Предлагаемые в качестве стеновых материалов цементно-песчаный кирпич и неавтоклавный пенобетон, отличающиеся простотой и экономичностью, имеют все предпосылки для проявления интереса со стороны малого бизнеса и должны занять достойное место в сложившейся в настоящее время триаде: газобетон, керамический и силикатный кирпич.

1. Ю.В. Гудков, [и др.]. Рациональная технология цементно-песчаного кирпича компрессионного прессования. // Строительные материалы. № 4. 2005.16 с.

2. А.П. Меркин. Ячеистые бетоны: научные и практические предпосылки дальнейшего развития. // Строительные материалы. № 2.1995. 11 с.

3. А.Н. Хархардин. Теория прочности и структуры пористых тел Вестник БГТУ им. Шухова: научно-технический журнал. 2003. № 4. 42 с.

4. Л.Д. Шахова. Поверхностные явления в трехфазных дисперсных системах. // Вестник БГТУ им. Шухова: научно-технический журнал. 2003. №4. 53 с.

ENERGY SAVING TECHNOLOGIES IN CONSTRUCTION MATERIALS PRODUCTION

The practical advantages of concrete-silicate building bricks and non-autoclave foam concrete in construction of wall structures are analyzed.

Key words: wall materials, concrete-silicate building bricks, insulator, non-autoclave foam concrete.

Читайте также:

Ресурсосбережение в производстве силикатного кирпича

Текст научной работы на тему «Силикатный кирпич по ресурсосберегающей технологии»

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Воробьева Вероника Валерьевна, Леонов Владимир Григорьевич

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Воробьева Вероника Валерьевна, Леонов Владимир Григорьевич

ECONOMY OF RESOURCES AND ENERGY IN MANUFACTURE OF A BUILDING BRICK

Текст научной работы на тему «Ресурсои энергосбережение в производстве строительной стеновой керамики»

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Конов А. Г.

ENERGY SAVING TECHNOLOGIES IN CONSTRUCTION MATERIALS PRODUCTION

Текст научной работы на тему «Энергосберегающие технологии в производстве строительных материалов»