ТЕХНОЛОГИЯ КИРПИЧА, ИЗГОТОВЛЯЕМОГО СПОСОБОМ ПОЛУСУХОГО ПРЕССОВАНИЯ

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩИЕ СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИИ

КЛАССИФИКАЦИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

Керамические изделия обладают различны ми свой­ствами, которые определяются составом исходного сырья, способами его переработки, а также условиями обжи­га—газовой средой, температурой и длительностью. Материал (т.е. тело), из которого состоят керамические изделия, в технологии керамики именуют керамическим черепком.

Строительные керамические изделия классифициру­ют по структуре керамического черепка и по их конст­руктивному назначению в отдельных элементах зданий и сооружений.

По структуре черепка различают изделия с пористым и со спекшимся черепком, а также изделия грубой и тон­кой керамики. Пористыми в технологии керамики условно считают изделия, у которых водопоглощение черепка превышает 5%, обычно такой черепок пропуска­ет воду. Спекшимся считают черепок с водопоглощением ниже 5%; как правило, он водонепроницаем.

У изделий грубой керамики черепок имеет в изломе зернистое строение (макронеоднородный). Большинство строительных керамических изделий — строительный кирпич, черепица, канализационные трубы и др. — являются изделиями грубой керамики.

У изделий тонкой керамики излом черепка име­ет макрооднородное строение. Он может быть пористым, как, например, у фаянсовых облицовочных глазурованных плиток, и спекшимся (плитки для полов, кислотостойкий кирпич, фарфоровые изделия). Изделия со спекшимся черепком с водопоглощением ниже 1 % называют каменными керамическими. Если при этом черепок обладает еще и просвечиваемостью, то его называют фарфором.

По конструктивному назначению различают следующие группы керамических строительных материалов иизделий:

стеновые изделия—кирпич, керамические камни и панели из них;

фасадные изделия—лицевой кирпич, различного рода плитки; архитектура-художественные детали, набор­ные панно;

изделия для внутренней облицовки стен—глазурованные плитки и фасонные детали к ним (карнизы, уголки, пояски);

плитки для облицовки пола;

изделия для перекрытий (балки, панели, специальные камни);

кровельные изделия—черепица;

санитарно-строительные изделия—умывальные столы, унитазы, ванны;

дорожные изделия—клинкерный кирпич;

изделия для подземных коммуникаций — канализационные и дренажные трубы;

теплоизоляционные изделия (керамзитокерамические панели, ячеистая керамика, диатомитовые и шамотные легковесные изделия);

заполнители бетонов (керамзит, аглопорит).

 

ОБЩИЕ СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

К керамическим материалам предъявляются раз­личные требования соответственно тем воздействиям, ко­торые они испытывают при использовании их в строи­тельстве. В связи с этим необходимо знать основные свойства керамического материала и пути их регулиро­вания в процессе изготовления различных керамических изделий.

Водопоглощение керамических материалов характе­ризует количественную величину их пористости и соот­ветственно степень спекания, которая в свою очередь влияет на многие рабочие свойства изделий строитель­ной керамики: морозостойкость, паро- и воздухопрони­цаемость, сцепление с раствором, загрязняемость и др. Диапазон этого показателя для изделий строительной керамики в зависимости от их вида и назначения доволь­но велик—от 1—30%.

Предел прочности при сжатии R_cж керамических ма­териалов зависит от их состава и структуры и уменьша­ется с увеличением размера образца. Наиболее важное значение R_сж имеет для изделий стеновой керамики, ко­торые воспринимают большие нагрузки в зданиях и со­оружениях. По этому показателю стеновые изделия маркируют, принимая за марку среднюю величину по результатам испытания пяти образцов.

Для изделий строительной керамики R_сж находится в пределах 7,5—70 МПа.

Между прочностью керамического материала R_cж и его объем­ной массой g прослеживается зависимость, имеющая вид кубической параболы:

                      

а между прочностью пустотелых изделий R`<sub>сж</sub> и их объемной массой (брутто) g` отмечается зависимость вида квадратичной параболы (рис. 66)

Предел прочности при сжатии пустотелых изделий определяют с учетом их «рабочего» положения в стене.

Общую разрушающую нагрузку делят на площадь брутто.

Предел прочности при изгибе керамических материа­лов R_из зависит от тех же факторов, что и R_cж, с той лишь разницей, что здесь структура материала оказыва­ет более резкое влияние на его сопротивляемость изги­бу. Так, например, кирпич полусухого прессования имеет меньшую величину предела прочности при изгибе, чем кирпич пластического формования, изготовленный из тех же глин, хотя R_cж последнего ниже, чем у кир­пича полусухого формования.

Предел прочности при изгибе регламентируется ГОСТами для кирпича, поскольку в стене он испытывает не только сжимающие, но и изгибающие нагрузки, вслед­ствие неровностей своей поверхности. Этот показатель регламентируется и для некоторых других керамических изделий. По нему также судят об относительной прочно­сти испытуемого материала и используют его как кос­венный показатель для характеристики некоторых дру­гих свойств глинистого сырья и обожженных изделий (связность, связующая способность, термостойкость)

Для керамических материалов R_из находится в пре­делах 0,7—5 МП а.

Морозостойкостью называют способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократ­ное попеременное замораживание и оттаивание без приз­наков разрушения и без значительного понижения проч­ности. Показателем морозостойкости является количест­во теплосмен, которое выдерживает материал без признаков разрушения.

Обстоятельные исследования по влиянию грануло-метрии пор на морозостойкость керамических материа­лов выявили следующие положения:

все поры в керамическом материале (с точки зрения морозостойкости) могут быть разделены на три катего­рии: опасные, безопасные и резервные;

опасные поры заполняются водой при насыще­нии на холоду. В них она удерживается при извлечении материала из воды и замерзает при температуре от —15 до —20° С. Диаметр этих пор от 200 до 1 мк для глиняного кирпича пластического прессования, от 200 до 0,1 мк для глиняного кирпича полусухого прессо­вания;

безопасные поры при насыщении на холоду во­дой не заполняются, либо заполнившая их вода не за­мерзает при указанных температурах. Это обычно мел­кие поры. Заполняющая их вода становится по существу пристеночной адсорбированной влагой, имеющей свой­ства почти твердого тела и температуру замерзания су­щественно ниже (—20° С);                  

резервные поры при насыщении на холоду пол­ностью заполняются водой, но из них при извлечении об­разца из насыщающего сосуда вода частично вытекает вследствие малых капиллярных сил. Это крупные поры диаметром более 200 мк.

Согласно этим исследованиям, керамический мате­риал будет морозостойким, если в нем объем резервных пор достаточен для компенсации прироста объема замерзающей воды в опасных порах.

 

Алгебраически это условие выражают (в %) фор­мулой                               

где С—структурная характеристика материала; V_р и V_оп– объем пор соответственно резервных (размером более 200 мк) и опасных.

 

Экспериментальная кривая зависимости морозостой­кости полнотелого кирпича от его структурной характе­ристики (рис. 67) показывает, что при С<9% кирпич

является неморозостойким. Пустотелые изделия морозо­стойки при С>6.

Морозостойкость определяет долговечность керами­ческих материалов при их службе в условиях воздействия на них внешней среды. Поэтому требования морозо­стойкости регламентированы ГОСТами для стеновых фасадных, кровельных и некоторых других изделии строительной керамики.

Рис. 67. Зависимость морозо­стойкости глиняного кирпича от его структурной характери­стики

Теплопроводность керамических материалов зависит от их объемной массы (рис. 68, а), состава, вида и раз­мера пор и резко возрастает с увеличением их влажно­сти (рис. 68, б), так как теплопроводность воды [l=0,58 Вт/(м-град)] выше теплопроводности воздуха

[l=0,029 Вт/(м-град)] в 20 раз. Замерзание воды в по­рах материала ведет к дальнейшему резкому возраста­нию его теплопроводности, поскольку теплопроводность льда [l=2,33 Вт/(м-град)] больше теплопроводности абсолютно плотного керамического черепка l= =1,163 Вт/(м-град) примерно в 2 раза, больше тепло­проводности воды в 4 раза и больше теплопроводности воздуха в 80 раз.

Паропроницаемость действующими Гостами и ТУ не регламентирована. Однако в некоторых случаях она влияет на долговечность строительных конструкций.

Низкая паропроницаемость стеновых материалов может явиться причиной потения внутренней поверхности стен, особенно в зданиях с повышенной влажностью воздуха. По экспериментальным данным, коэффициент паропро-ницаемости плиток полусухого прессования с водопогло­щением 8,5; 6,5 и 0,25% соответственно равен 0,155; 0,0525; 0,029 г/(м.ч.Па).

	Рис. 69. Схема возникновения очага замерзшей влаги в многослойной сте­не t — температура; (mп — коэффициент паро-прончцаемости; 1 — основной слой стены с высокой паропроницаемостью; 2—фасад­ная облицовка с низкой газопроницаемостью; 3 — слой замерзшей влаги; / — изме­нение mп по толщине стены; //—измене­ние I по толщине стены

 

В многослойных стенах неодинаковая газопроницаемость отдельных слоев стены может вызвать накопле­ние влаги в ее толще, последующее ее замерзание и от­слаивание части стены (рис. 69). По этой причине не вполне надежна сквозная фасадная облицовка стен гла­зурованными плитками, обладающими низкой газопроницаемостью [52].

 

. ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СТЕНОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

К стеновым керамическим изделиям относят глиня­ный строительный кирпич и керамические камни.

Согласно ГОСТ 530—71, кирпич глиняный обыкно­венный представляет собой искусственный камень, име­ющий форму параллелепипеда размером 250Х120Х65 мм, изготовленный из глины с добавками или без них и обожженный. Допускается также изготовление по­луторного кирпича толщиной 88 мм с технологическими пустотами и массой не более 4 кг. Практически его из­готовляют очень редко.

Все керамические изделия конструктивного назначе­ния, имеющие размеры больше кирпича, называют кера­мическими камнями.

Кирпич является одним из наиболее древних искусст­венных строительных изделий. Его «возраст» составляет примерно 5000 лет, и до сего времени он продолжает со­хранять значение одного из основных стеновых матери­алов. Его доля в общем балансе стеновых материалов составляет около 40%.

 

 

Рис. 70. Виды керамических стеновых изделий

а — обыкновенный кирпич; б — дырчатый кирпич с круглыми пустота­ми; в—щелевой камень; г—готовый камень НИИСтройкерамики с ромбовидными пустотами для панелей; д — щелевой камень ВНИИСТРОМа для панелей

 

ТЕХНОЛОГИЯ КИРПИЧА, ИЗГОТОВЛЯЕМОГО СПОСОБОМ ПОЛУСУХОГО ПРЕССОВАНИЯ

Основным признаком полусухого прессования кера­мических изделий является формование их из порошков путем компрессионного прессования под значительным Удельным давлением 15—40 МПа.

Технологический процесс изготовления изделий этим способом включает следующие группы операций: карь­ерные работы, приготовление пресс-порошка, прессование, сушку и обжиг изделий. Карьерные работы не имеют в этом случае какой-либо специфики и выполняются соответственно горно-эксплуатационным условиям месторождения глин.   

Приготовление пресс-порошка.

Керамическими пресс-порошками называют высококонцентрированные (мало влажные) дисперсные глинистые системы, не обладающие связностью. Отсутствие связности обусловливавливает наиболее характерное свойство порошков—их сыпучесть, т. е. псевдотекучесть в исходном состоянии. Ее характеризуют скоростью истечения порошка под действием собственной массы через отверстие определенного диаметра. Глиняные порошки должны иметь заданный зерновой (грапулометрический) состав и влажность, должны обладать однородной пофракционной влажностью и содержать минимальное количество пылевидной фракции. Все эти характеристики влияют на прессусмость порошка — его способность к максимальному уплотнению при минимальном давлении с образованием при этом изделий, обладающих однородной плотностью, минимальным упругим расширением и отсутствием трещин расслаивания.                                  

Керамические порошки готовят сушнлыю-помольным и шликерным способами.   

При сушильно-помольном способе глину подвергают последовательно грубому дроблению, сушке, помолу просеву и увлажнению. Дробят глину на дезинтеграторных вальцах, а сушат в сушильных барабанах прямотоком, так как при противотоке возникает опасность сильного перегрева глины, частичной ее дегидратации, и большой потери пластических свойств. Температура газов t₁, поступающих в барабан, составляет обычно 600—800°С. Снижение t₁ обеспечивает более однородную пофракционную влажность, но уменьшает производительность барабана. Повышение t₁ сверх указанного предела нецелесообразно, так как оно приводит к дегидратации мелкой фракции глины и обусловливает быстрый выход из строя входной секции барабана. Нормальная температура отходящих газов t₂ должна быть 110—120 °С. Резкое повышение t₂ свидетельствует о перересушке глины. Температура глины, выгружаемой из сушильного барабана, составляет 60—80 °С. Конечная влажность 9—11%.                              

При прохождении глины через барабан изменяется ее гранулометрический состав. Мелкие фракции, быстро высыхая, истираются до пылевидного состояния, а крупные куски, распариваясь, слипаются и окатываются в крупные комья. Это обусловливает большую влажностную неоднородность высушенной глины, затрудняющую работу помольных машин. Так, при средней влажности 8,5—12% влажность наиболее крупных кусков достига­ет 15,5—19%. К тому же и в пределах одного куска от­мечается значительный перепад влажности. Некоторое повышение равномерности сушки достигается устройст­вом цепных завес в сушильных барабанах, которые час­тично измельчают глину, создавая тем самым условия для более равномерной ее сушки. Но даже и с наличи­ем цепных завес сушильный барабан нельзя считать до­статочно совершенным в технологическом отношении аг­регатом.

Для помола глины в производстве кирпича применя­ют корзинчатые дезинтеграторы. Они работают устойчиво при влажности глины не выше 10%. При более высоком влажности глина налипает па кожух и на пальцы дезинтеграторов. При наличии в глине каменистых включений пальцы корзин быстро изнашиваются и их необходимо менять через 200—300 ч работы.

Тонина помола зависит от частоты вращения корзин дезинтегратора, расстояния между пальцами и влажно­сти глины. Выход мелких фракций возрастает с увели­чением частоты вращения корзин и уменьшением рас­стояния между пальцами. С повышением влажности глины возрастает количество крупных фракций. Так, на­пример, при влажности 10% сумма крупных фракций (остаток на сите 25 отв. на 1 см²) составляет 96%, а при влажности 6% — всего лишь 66%.

Из дезинтеграторов получают рыхлый порошок ма­лой объемной массы, что затрудняет прессование из не­го изделий.

Просеивают глину для отделения крупных зерен по­рошка. Для этого используют струнные сита, барабан­ные грохоты (бураты), качающиеся и вибрационные си­та. На струнных ситах можно отделять только очень крупные куски глины, так как расстояние между сильно натянутыми струнами значительно изменяется вследствии их изгибания.

При подготовке пресс-порошков не всегда удается после помола получить порошок с влажностью, необхо­димой и достаточной для прессования. Чтобы обеспечить производительную работу помольных машин и необхо­димую тонину помола, приходится иногда сушить и мо­лоть глину при влажности несколько ниже прессовоч­ной, а затем порошок вновь увлажнять. Такое увлажне­ние осуществляют распылением воды в глиномешалках или паром в специальных аппаратах.

Основное требование, которое предъявляют к увлаж­няющему аппарату, сводится к тому, чтобы при увлаж­нении порошка глины не образовались комочки переув­лажненного материала, так называемой «изюм». Для этого воду подают в тонко распыленном состоянии, а весь материал при этом перемешивают. Хорошие резуль­таты получаются при увлажнении глины во взвешенном состоянии, т. е. в момент, когда она выходит из бункера в смеситель. При увлажнении глиняного порошка паром качество кирпича намного улучшается: не появляются трещины расслаивания, возрастают прочность и морозостойкость.                                       

Во всех возможных случаях необходимо избегать повторного увлажнения глиняного порошка, так как добиться при этом равномерной влажности его весьма трудно по следующим причинам: в высушенном порошке крупные зерна являются влажными, а мелкие—более сухими. Влажная поверхность имеет всегда более низкую температуру, чем сухая. Поэтому пар в первую очередь конденсируется на более холодной влажной поверхности крупных кусочков глины. Мелкая ее фракция, наиболее сухая, или совсем не увлажняет­ся, или увлажняется в меньшей мере, в результате чего пофракционная влажность порошка не только не вырав­нивается, но иногда даже возрастает.

Для выравнивания влажности подвергают порошок вылеживанию в бункерах. Однако этот процесс протека­ет довольно медленно. В течение суток практически вы­равнивание влажности достигается в пределах одного зерна, а между отдельными зернами оно еще не насту­пает вследствие относительно небольшой контактной поверхности между ними. Кроме того, увлажнение по­верхности зерен порошка снижает его сыпучесть, что в последующем затрудняет его хранение в бункерах и транспортирование. Поэтому процесс вылеживания по­рошка следует считать полезным, улучшающим его прессовочные свойства, но нужно стремиться осуществ­лять этот процесс по возможности без предварительно­го увлажнения порошка.

Оптимальная влажность порошка зависит от прило­женного прессового давления. Экстремум на кривой «объемная масса прессовки — влажность» соответству­ет оптимальной влажности при данном давлении. Пони­женная (против оптимальной) влажность обусловит су­хой контакт частиц порошка, повышенное внутреннее трение и пониженную плотность прессовки, а превыше­ние оптимальной влажности—образование водных пле­нок между прессуемыми частицами и исключит их непо­средственное контактирование, что в конечном счете также понизит плотность прессовки.

При шликерном способе подготовки пресс-порошка глину в глиноболтушках распускают горячей водой в шликер влажностью 40—45%. Затем его под давлением 0,25 МПа накачивают для отделения каменистых вклю­чений в дуговые сита, откуда очищенным он сливается в открытые шламбассейны вместимостью 2500 или 6000 м³, оборудованные крановыми мешалками. В них также по­ступает для барботажа компрессорный воздух. Из шламбассейна шликер насосом подают в распылитель­ную сушилку, откуда порошок с влажностью 10% посту­пает через контрольное сито в расходные бункера.

Шликерный способ имеет большие преимущества пе­ред сушильно-помольным. При нем в одном агрегате— распылительной сушилке — совмещаются процессы сушки и грануляции глины, резко улучшаются условия производственного комфорта, процесс может быть авто­матизирован.

Пресс-порошок, полученный в распылительных су­шилках, обладает большой влажностной однород­ностью, практически не содержит пылевидной фракции, по гранулометрическому составу приближается к моно­фракционному, из него при прессовании легко удаляет­ся воздух, вследствие чего порошок равномерно пропрессовывается при более низких давлениях. Свойства его стабильны благодаря полной автоматизации про­цесса.

Новые заводы полусухого прессования кирпича стро­ятся только на основе шликерного способа подготовки пресс-порошка.

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 265; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!