Строительная керамика на основе техногенного грубодисперсного сырья - Автореферат

В соответствии с рабочей гипотезой основой разработки процессов спекания и формирования свойств строительной керамики из составов с грубозернистыми компонентами предполагается моделирование структур строительной керамики из двух-и трехкомпонентных смесей по типу "ядро-оболочка" различных вариантов. Предполагается разработка структур с ядром из частиц суглинка, глины и зерен непластичного техногенного сырья: гранитный отсев, углисто-кремнистые сланцы, фосфатно-глинистые сланцы, фосфатно-кремнистый сланец, отсев глинистых сланцев, циклонная пыль, доменный шлак. Предложены составы и технологические принципы формирования грубозернистых композиций, технологии изготовления стеновой керамики марок 150-250 по прочности и 25, 35, 50 и более по морозостойкости, клинкерного кирпича марки более 100 МПА по прочности и по морозостойкости более 50 циклов, ленточной черепицы с прочностью при изгибе 17,5 МПА, тонкой строительной керамики с прочностью при сжатии 90 - 140 МПА и морозостойкостью более 50 циклов. Смеси непластичных компонентов с суглинками и глинами в количествах 30-50% образуют меньшее количество разового расплава и имеют более благоприятную динамику его нарастания с ростом температуры по сравнению с глинами, что предопределяет спекание композиций, в отличие от глин, в широком температурном интервале без признаков пережога. Анализ предполагаемых значений прочности керамических материалов показывает, что из композиций оптимальных составов можно получить разные по назначению строительные материалы: стеновые (прочность при сжатии 10,9-43,4 МПА), черепицу (прочность при сжатии 48,1-127,5 МПА), клинкерный кирпич и облицовочные изделия (прочность при сжатии 134,7-231,3 МПА).Критериями формирования структуры и свойств строительной керамики из композиций глин и непластичного грубозернистого сырья являются: преобладающий размер зерен, соотношение размеров агрегатов ядра (зерна) и оболочки (связки между зернами), относительная разность значений модулей упругости и коэффициентов термического расширения материалов ядра и оболочки, разница их температур спекания, разность значений модулей основности материалов ядра и оболочки. Соотношение размеров агрегатов ядра и оболочки в грубозернистых массах для полусухого прессования при размере зерен не более 5 мм находится в пределах от 5 до 10 при толщине оболочки от 0,01 до 0,3 мм, что соответствует содержанию тонкодисперсного компонента в шихте 30 - 50 %. Для получения высокопрочного строительного материала спекаемость материала оболочки может находиться в границах 900-1050°С при разнице температур спекания материала ядра и оболочки не менее 50°С с протеканием взаимодействия между материалами ядра и оболочки за счет твердофазовых процессов или процессов с участием расплава. Температура обжига строительной керамики увеличивается при одновременном увеличении соотношения размеров агрегатов ядра и агрегатов оболочки с 5 до 10 и увеличении преобладающего размера зерен от 0,01 до 3 мм и более тем интенсивнее, чем больше относительная разница в значениях модулей упругости, коэффициентов термического расширения материала ядра и оболочки. Разработанная схема моделирования составов керамических строительных материалов из грубозернистых масс разного назначения с требуемыми функциональными свойствами включает выбор компонентов для ядра и оболочки по критериям их химического, фазово-минерального состава и термофизических характеристик, исходя из вида керамики и ее свойств, определение размера зерна в зависимости от природы его материала, вида керамики и температуры обжига, определение соотношения компонентов и способа их подготовки, выбор технологии изготовления керамики.