ПРОИЗВОДСТВО КЛИНКЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

КЛИНКЕРНЫЙ КИРПИЧ: свойства, особенности технологии

Производство керамических материалов со спеченным черепком представляет большой научный и практический интерес. К числу керамических изделий со спеченным черепком можно отнести традиционные клинкерные материалы. Благодаря долговечности, высоким прочностным характеристикам, устойчивости цвета и морозостойкости клинкерные материалы являются наиболее эффективным, экономичным и эстетичным материалом для ответственного строительства, устройства дорожных покрытий и укладки полов в зданиях с высокой эксплуатационной нагрузкой. В настоящее время в Украине клинкерные изделия изготавливаются ограниченным числом производителей: ТОВ “Західбудіндустрія” (Новий Розділ), профгрупа “Кислототрив” (Донецьк). На рынке Украины появляются образцы клинкерных материалов производства Испании, Польши, Германии, Финляндии и других европейских стран. Главным лидером производства клинкерных изделий высшего качества является Испания. Клинкерные керамические изделия европейских производителей отличаются высоким качеством и высокой ценой. Высокая цена данных изделий связана со значительными технологическими и транспортными затратами. В связи с этим разработка и внедрение в Украине современной технологии производства клинкерных изделий различного назначения, которые будут отвечать требованиям европейских стандартов, является весьма актуальной. Однако, неуклонное развитие строительных технологий и материалов, приближение к европейским стандартам требует выпуска этой продукции.

Керамические клинкерные материалы относят к каменно-керамическим изделиям, черепок которых отличается плотностью, твердостью, звонкостью и мелкозернистостью. Черепок изделий просвечивается слабо. В изделиях высшего сорта он имеет белую окраску, в изделиях низшего сорта – обычно серую, желтую или бурую окраску. Черепок каменно-керамических изделий отличается кислотоупорностью и высокой механической прочностью. Поэтому эти изделия широко применяются в химической промышленности, строительном деле, как уже было указано выше, в сельском хозяйстве, в санитарии и в домашнем обиходе.

Клинкер как строительный материал имеет следующие разновидности:

- технический (дорожный клинкер, материалы для пола общественных и промышленных зданий, кислотостойкие материалы, водостойкий клинкер);

- облицовочная плитка для внешних и внутренних работ при строительстве зданий.

По определению, клинкерный кирпич – очень прочный искусственный камень, получаемый из глины в процессе обжига до полного спекания, но без остекловывания поверхности.

Клинкер характеризуется следующими показателями свойств: предел прочности при сжатии – не менее 40-100 МПа (марка 400-1000), водопоглощение не должно превышать 2-6 %, а для гидротехнического клинкера водопоглощение – не превышает 2,5%. Объемный вес стандартного клинкера – 1,9 г/см³ [2, 3]. Морозостойкость должна составлять не менее 50 циклов замораживания при –15^оС, износ при сильном движении по дороге в течение 10-12 лет [1, 2].

Настоящий клинкер должен быть равномерно обожжен и представляет по всей поверхности излома однородную плотноспекшуюся массу без прослоек, трещин и пустот. При ударе молотком клинкер должен издавать чистый металлический звук. Чем выше тон при ударе, тем (при прочих равных условиях) клинкер прочнее, тем больше значение его модуля упругости. Для более объективной оценки прочности может быть применен метод вынужденных вибраций, позволяющий определить прочностные характеристики без разрушения образца.

В 2002 году Немецкий институт стандартов опубликовал европейский стандарт на «Дорожный клинкерный кирпич» (Pflasterziegel) DIN EN 1344 – требования и методы испытания, который введен с января 2004 года который будет применяться во всех странах Евросоюза. Согласно этого стандарта регламентируется допустимое отклонение от размеров по длине, ширине и толщине ± 3%. Морозостойкость 25 циклов замораживания-оттаивания, споротивление истиранию (допустимые потери при истирании 20 см³/50см³), прочность при сжатии среднее значение 80 МПа, единичное значение 70 МПа, поперечная разрушающая нагрузка 30 (для класса Т1, Т2) и 80 МПа (для класса Т3, Т4).

Сырьевые материалы. Сырьем для производства клинкерного кирпича служат пластичные глины или смеси разных глин с широким температурным интервалом спекания (150-200 ^оС) [1]. Спекание некоторых клинкерных глин происходит при 1200-1250 ^оС, а других – при 1290^оС и выше [3]. Лучшими для производства клинкера являются глины с силикатным модулем n = в пределах 3-4,5. При одинаковом силикатном модуле предпочтение отдается глине с большим содержанием глинозема ( до 15 -

25%). Количество песка в глине не должно превышать 15 %. Преимущество имеют также высокодисперсные глины, в которых содержится наибольшее количество плавней [1].

Клинкерные глины Голландии отличаются значительным содержанием извести, количество которой превышает содержание в тех же глинах оксида железа. Содержание оксида магния и щелочей в глинах количественно значительно меньше, чем железа и извести, однако эти плавни играют важную роль в процессе спекания глины и являются полезными составляющими.

Относительным содержанием в глинах оксидов железа и кальция определяется окраска, которую получает клинкер в результате обжига. В Голландии при химическом анализе клинкерных глин выводится соотношение окисдов , которое определяет окраску клинкера. Установлено, что если это отношение больше 0,8, то клинкер имеет красно-бурую или коричневую окраску, при отношении, равном 0,6 - 0,5, получается темно-желтая окраска, а в случае, если этот коэффициент меньше 0,5, окраска клинкера будет ярко-желтой. Отсюда можно сделать заключение, что Голландский клинкер имеет желтую окраску в то время, как, например, Бокгорнский клинкер в зависимости от степени обжига будет окрашен в различные оттенки коричневого цвета.

Повышенное содержание СаО обусловливает уменьшение интервала спекания. Масса довольно быстро размягчается. Усадка клинкера наступает внезапно к концу обжига, вследствие чего нижние ряды садки деформируются.

При большом содержании в глине СаО вязкость расплава, образующегося в клинкерных материалах значительно понижается. Выделяющаяся СО₂ делает его пористым и на спекшейся поверхности образуются вздутия. Необходимо, чтобы СаО, содержащийся в глине, находился в пелитоморфоном состоянии (тончайшее равномерное распределение). Обжиг клинкера, содержащего большое количество СаО, следует производить по возможности быстро.

У глин, содержащих MgO, интервал спекания шире. Существенный недостаток магнезиальных глин заключается в том, что они имеют относительную большую усадку.

Оксид железа не является плавнем 1 рода, но при высокой температуре в условиях восстановительной атмосферы он переходит в закись железа FeO, которая играет роль плавня. Глины, применяемые в производстве клинкерных материалов не должны содержать более 6-8 % Fe₂O₃. Оксид железа, находящийся в поверхностных слоях материала под влиянием восстановительной атмосферы быстро переходит в легкоплавкий FeO, вследствие чего на поверхности обжигаемого изделия образуется плотная корка. При восстановительной печной атмосфере образующиеся газообразные продукты (СО, СО₂ и SO₂) обусловливают получение пористого черепка и вздутий на поверхности. Отложившийся уголь придает черепку черную окраску. Когда пламя снова делается окислительным, FeO на поверхности клинкера переходит в тугоплавкий Fe₂O₃. Однако, плотная корка препятствует прониканию газа в толщу изделия и черепок остается черным. Это явление, наблюдающееся особенно при жирных, сильно железистых глинах, можно предупредить добавкой отощающих веществ.

Если глина содержит умеренное количество Fe₂O₃ и масса при обжиге уплотняется не так быстро, вздутий на поверхности клинкера можно избежать. Подъем температуры должен производиться медленно. Красное каление должно происходить в окислительной атмосфере, вследствие чего органические включения выгорают раньше, чем легкоплавкий FeO образует на поверхности плотную корку.

Наилучшими являются глины, содержащие щелочные оксиды при повышенном содержании Al₂O₃ . Щелочные оксиды можно вводить в глину

полевым шпатом и его заменителями (пегматитами, гранитами и другими минералами, имеющими похожий химический состав). Глины, содержащие полевой шпат, спекаются значительно раньше точки плавления, что имеет большое значение. В США клинкер изготавливают из смеси легкоплавкой и огнеупорной глины.

В процессе спекания глин, помимо химического состава, важную роль играет степень дисперсности глины, то есть размер частиц составляющих ее минералов. Изучение клинкерных глин показывает, что при прочих равных условиях более тонкие по гранулометрическому составу глины раньше спекаются ( 1100–1200 ^оС ) и дают при этом более плотный и прочный черепок. В таблице 1 приводится гранулометрический состав глин некоторых заводов, выпускавших клинкерный кирпич в 40-50 годы прошлого столетия.

Данная таблица показывает, что в большинстве случаев для изготовления клинкера используются глинистые материалы, содержащие значительное количество пылеватых фракций.

Средний гранулометрический состав Голландских клинкерных глин выражается следующими цифрами:

Глина (Leem, < 0,01 мкм)……………….……30-36 %

Тонкая пыль(Schluff, 0,01-0,025мм)…………20-25 %

Крупная пыль (Stuifzand, 0,025-040мм)………9-14 %

Крупный песок (Grofzand, >0,20 мм)…….……1-6 %

Согласно результатам исследований Голландских клинкерных глин, их химический состав распределяется по отдельным механическим фракциям. следующим образом (см. таблицу 2).

Таблица 1 - Гранулометрический состав глин, применяемых в производстве

Дата добавления: 2014-10-17; просмотров: 511; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!