Введение к работе
Актуальность работы
Технология ряда керамических материалов в последние годы претерпела существенные изменения. Выпуск керамических изделий постоянно обновляется как по ассортименту, так и по видам. Повышаются требования, предъявляемые к строительным материалам, особенно к прочностным свойствам и морозостойкости. Следствием этого является улучшение качества обработки сырьевых материалов, расширение сырьевой базы с вовлечением в производство модифицирующих добавок. Фундаментальными работами по технологии керамического кирпича являются труды Ю.М Баженова, А.Г. Комара, И.И. Мороза, Г.И. Горчакова и др.
Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что в настоящее время широко используются материалы и добавки, обеспечивающие эффективное повышение физико-механических и эксплуатационных свойств. Однако в ряде случаев, особенно при производстве керамического кирпича из тощих глин, известные решения не приводили к необходимым результатам, повышая физико-механические характеристики лишь на незначительные величины. В связи с этим разработка шихты с высокоэффективными модифицирующими добавками для кислых глин является, несомненно, актуальной задачей.
Данная работа выполнялась в рамках приоритетных направлений развития науки, технологий и техники Российской Федерации: «Новые материалы и химические технологии», «Экология и рациональное природопользование» в соответствии со статьей перечня критических технологий Российской Федерации «Керамические и стекломатериалы» (в основу данного классификатора положен перечень, утвержденный Постановлением Правительства РФ 21 июля 1996г.№2727/п-П8).
Цель работы
Целью работы является повышение физико-механических и эксплуатационных свойств керамического кирпича на основе кислой глины Суворотского
4 месторождения Владимирской области путем введения модифицирующих добавок.
Задачи работы
Исходя из цели работы решались следующие задачи:
-
Получение керамического кирпича с высокими эксплуатационными и физико-механическими характеристиками на основе кислой глины (Суворот-ское месторождение Владимирской области).
-
Разработка составов и технологических параметров для получения керамического кирпича высокого качества с использованием модифицирующих добавок.
-
Изучение воздействия модифицирующих добавок на керамический кирпич с целью улучшения физико-механических и эксплуатационных характеристик полученных изделий (плотность, предел прочности при сжатии, предел прочности при изгибе, водопоглощение, пористость, морозостойкость).
-
Проведение активного эксперимента для анализа влияния модификаторов шихты и давления её прессования на свойства керамического кирпича. Расчет уравнений регрессии, характеризующих взаимосвязь состава шихты со свойствами керамического кирпича. Оптимизация составов и давления прессования при полусухом методе производства.
-
Расчет технико-экономических показателей производства керамического кирпича на основе выбранной композиции. Апробация полученных результатов в производственных условиях.
Научная новизна работы
теоретически обоснована и подтверждена опытным путем возможность использования органических пластификаторов для повышения физико-механических и эксплуатационных свойств керамического кирпича на основе кислой глины Суворотского месторождения;
установлено повышение физико-механических характеристик образцов обожженной керамики при введении модифицирующей добавки в небольшом количестве (до 0,32 масс. %), предположительно происходящее за счет:
-
повышения пластичности шихты, приводящего к выравниванию внутренних напряжений, возникающих при прессовании;
-
образования нанослоя стеклофазы на поверхности зерен оксида кремния, возникающего в результате твердофазного синтеза между Si02 и активным Na20, образовавшимся в результате термодеструкции модификатора;
использован метод активного проведения эксперимента по плану Бокса - Бенкина с привлечением математической обработки получаемых данных установлено влияние состава композиции и давления прессования на физико-механические характеристики керамического кирпича;
разработаны модели «состав шихты - свойства материала» и на их основании оптимизированы составы шихты для получения изделия с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Практическая ценность
Решение данной проблемы позволяет в расширить сырьевую базу для производства строительной керамики, в частности керамического кирпича, увеличить срок службы зданий и сооружений.
Разработка высококачественного керамического кирпича на основе модифицированной шихты при использовании кислых глин (глин с содержанием оксида алюминия менее 15 %) повышает его конкурентоспособность на рынке России, обеспечивает высокую рентабельность производства.
Реализация результатов
Результаты исследования апробированы в соответствии с техническим заданием на ООО НПО «ТИС» (г. Владимир).
Апробация работы
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: 15 Российская студенческая научная конференция (Екатеринбург, УГУ, 2005); IV Международная научно-техническая конференция «Итоги строительной науки» (Владимир, ВлГУ, 2005); Всероссийская научно-техническая конференция «Наукоемкие технологии XXI века» (Владимир,
ВлГУ, 2006); Семинар - совещание учёных, преподавателей и ведущих специалистов, работающих в области технологии керамики и огнеупоров, дизайна керамических изделий «Технология керамики и огнеупоров» (Белгород, БГТУ, 2006); V Международная научно-техническая конференция «Итоги строительной науки» (Владимир, ВлГУ, 2007); Всероссийская молодежная научная конференция «Мавлютинские чтения» (Уфа, УГАТУ, 2007).
Публикации
По результатам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, включая материалы международных научно-технических конференций (в том числе одна работа в журнале, рекомендованном списком ВАК).
Объем и структура диссертации
Диссертационная работа изложена в 5 главах на 146 страницах, состоит из введения, обзора литературы, методической части, двух глав экспериментальной части, экономической части, основных выводов, списка использованной литературы, включающего 198 источников, и приложений. Диссертация содержит 25 таблиц, 33 рисунка.
