Введение к работе
Актуальность работы. Решение проблемы долговечности стен зданий и сооружений является одним из актуальных направлений в реализации на-ционального проекта «Доступное и комфортное жилье – гражданам России». Как известно, сроки эксплуатации построенных зданий до первого капитального ремонта стен будут зависеть от долговечности примененных при строительстве материалов, среди которых основную долю занимает керамический кирпич, отличающийся от других материалов сочетанием благоприятных свойств и архитектурной выразительностью.
Так как часто одной из причин разрушения стеновых конструкций является совместное действие воды и мороза, то первостепенное значение при обеспечении сохранения прочностных и других характеристик конст-рукции, имеет решение вопросов, связанных с морозостойкостью исполь-зуемых материалов.
Проблема повышения морозостойкости стеновых керамических изделий особенно обострилась в связи с вводом в действие в 2008 году ГОСТ 530-2007. Требования по морозостойкости в нормативном документе резко повысились от 25 до 50 и более циклов в зависимости от климатического пояса и области применения изделий.
Большинство отечественных кирпичных заводов, построенных еще в советское время и работающих по технологии полусухого прессования, в современных условиях оказались в весьма сложном положении из-за низкой морозостойкости выпускаемых изделий.
Существующие способы повышения морозостойкости керамического кирпича обладают рядом недостатков и зачастую не обеспечивают увели-чение морозостойкости черепка. Так, введение в глиномассу топли-восодержащих выгорающих добавок не во всех случаях позволяет увеличить морозостойкость, и при этом ухудшается внешний вид изделий за счет образования темных пятен. Повышение температуры обжига не для всех видов глинистого сырья дает положительный эффект.
Для существенного повышения морозостойкости керамического кирпича, обеспечивающей долговечность наружного стенового ограждения, требуются новые технологические способы создания оптимальных структур керамического черепка, безопасных для попеременного замораживания и оттаивания воды в его порах. Поэтому актуальным является развитие теоретических основ структурообразования и технологических способов получения керамического кирпича требуемой морозостойкости, модифици-рованного добавками, без ухудшения его внешнего вида и физико-механических показателей.
В некоторых случаях повышению морозостойкости керамических ма-териалов способствует введение в состав глиномасс плавней, содержащих значительное количество оксидов щелочноземельных металлов. В связи с этим, большой научный и практический интерес представляет изучение влияния новых видов кальцийсодержащих добавок на формирование структуры черепка при обжиге и физико-механические показатели готовых изделий.
Цель работы: разработка рецептуры и технологических приемов управления структурой керамического кирпича из легкоплавкого глинистого сырья для повышения его морозостойкости.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- определить качественную характеристику и стабильность свойств кальцийсодержащего отхода производства минеральных удобрений;
- изучить влияние кальцийсодержащей добавки на физико-механичес-кие показатели обожженных образцов пластического и полусухого прессования при различных технологических схемах подготовки сырья;
- исследовать структурные и фазовые превращения в обожженном черепке под влиянием кальцийсодержащей добавки;
- разработать рациональные составы глиномасс и технологию изготов-
ления кирпича повышенной морозостойкости с использованием предла-гаемой добавки;
- провести опытно-промышленные испытания разработанной техно-логии производства керамического кирпича повышенной морозостойкости и исследовать полученные в производственных условиях изделия;
- определить технико-экономическую эффективность предлагаемого способа производства керамического кирпича повышенной морозостойкости.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- в установлении эффекта повышения морозостойкости керами-ческого черепка как пластического, так и полусухого прессования при введении в состав керамической массы минеральной кальцийсодержащей добавки – отхода, образующегося при производстве минеральных удобрений. Научно-техническая новизна установленного факта подтверждена патентом РФ на изобретение;
- выявлено, что повышение морозостойкости керамического черепка при введении минеральной добавки обеспечивается созданием в процессе обжига более благоприятной структуры с точки зрения морозостойкости – с большим количеством резервных пор и лучшей возможностью для миграции влаги при льдообразовании;
- установлено, что кальцийсодержащая добавка при обжиге глинис-того материала оказывает влияние на процесс кристаллообразования – ее введение способствует увеличению содержания анортита и появлению новой фазы – геленита, то есть кристаллических фаз, обеспечивающих повышение прочности керамического черепка;
- определено, что действие добавки проявляется только при условии гомогенизации керамической массы.
Практическая значимость:
- разработаны рациональные составы глиномасс, содержащих мине-ральную добавку, для получения керамического кирпича повышенной морозостойкости;
- в результате опытно-промышленных испытаний на основе разра-ботанных составов и технологических параметров производства получены лицевые керамические изделия с маркой по морозостойкости не ниже F 50;
- подтверждена технико-экономическая эффективность применения минеральных модифицирующих добавок при производстве керамического кирпича повышенной морозостойкости;
- определена возможность утилизации кальцийсодержащих отходов, образующихся при производстве минеральных удобрений.
Автор защищает:
- выявленный эффект и механизм повышения морозостойкости керамического черепка при введении в состав шихты минеральной модифицирующей добавки;
- установленные закономерности влияния минеральной модифицирующей добавки на морозостойкость и другие физико-механические свойства обожженных образцов;
- результаты комплексного изучения влияния модифицирующей добавки на структурные и фазовые превращения в черепке в процессе обжига;
- результаты, полученные в процессе опытно-промышленных испытаний;
- рекомендации по оптимизации технологических параметров изготовления керамического кирпича повышенной морозостойкости из легкоплавкого глинистого сырья;
- разработанную технологию производства керамического кирпича повышенной морозостойкости.
Достоверность исследований и выводов по работе обеспечена применением современных методов исследований и научно обоснованных методик, вероятностно-статистических методов обработки полученных результатов, а также опытно-промышленными испытаниями и их положительными практическими результатами.
Апробация работы: Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:
- на Международных научно-практических конференциях «Строительство» 2010, 2011, 2012 г.г., РГСУ, г. Ростов-на-Дону;
- Международной научно-практической конференции «Инновационные материалы и технологии», 2011 г., БГТУ им. В.Г. Шухова, г. Белгород;
- Международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения» - Секция: «Проблемы экологии в АПК. Ресурсосберегающие и безотходные технологии», 2012 г., ДГТУ, г. Ростов-на-Дону.
Публикации: По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 4 работы в изданиях по списку ВАК РФ, а также получен патент РФ на изобретение.
Структура и объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 172 источников и приложений. Работа изложена на 163 страницах, включает 49 рисунков и 32 таблицы.
