Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Сентября 2013 в 09:48, курсовая работа
Архитектурное оформление фасадов зданий может быть решено применением лицевого кирпича как одного из дешевых и прочных видов отделочной керамики, одновременно являющегося и конструктивным материалом, позволяющим в то же время уменьшить расход обыкновенного строительного кирпича
Производство строительного кирпича за последние два года стабилизировалось. Имеющее место падение по отдельным регионам уже не носит характера общеотраслевого провала. Уровень падения невысокий, в пределах долей процента.
По содержанию Al2O3 суглинки относят к кислым легкоплавким разностям с достаточно высоким содержанием красящих оксидов (до 4,5%).
По гранулометрическому составу преобладающие значение в исследуемых глинистых отложениях принадлежит частицам больше 0,01 мм, содержание тонкодисперсных фракций (0,001 - 0,01мм) 25 %, содержание пылеватых до 70 %, песчаных до 25%.
Глина Латненского месторождения представляет собой тугоплавкую глину.
По данным рентгенофазового анализа (рис.4.2) глинистые минералы
представлены каолинитом Al4[Si4O10](OH)8 (d/n, Å-7,254; 4,484; 3,626; 2,574; 2,508; 2,389; 1,903; 1,789).
Среди минералов примесей содержит кварц SiO2 (d/n, Å-4,281; 3,363; 2,468; 2,290; 2,243; 2,134; 1,985; 1,822; 1,675), и в небольшом количестве полевые шпаты, представленные анортитом Ca(Al2Si2O8) (d/n, Å-3,26).
По числу пластичности
глина Латненского
По содержанию Al2O3 в прокаленном состоянии сырье относится к группе полукислых. По содержанию красящих оксидов – с весьма низким содержанием.
Рис.4.2 Результаты рентгенофазового анализа глины Латненского
Месторождения [ ]
Химический состав легкоплавких глин может быть различным в зависимости от происхождения.
Глина состоит из химических соединений: алюминия, кремния, железа, титана, кальция, магния, натрия, калия в виде окислов, солей. В глинах содержится также некоторое количество органических веществ и воды. Содержание важнейших окислов, входящих в состав легкоплавких глин, находится в следующих пределах (%): кремнезема SiO2:60—80; глинозема А12О3 вместе с двуокисью титана ТiO2:5-20; окиси железа Fe2O3 вместе с закисью железа FeO:3—10; окиси кальция СаО:0- 25; окиси магния MgO:0—3; окислов щелочных металлов Na2O и К2О:1—5.
Кремнезем (SiO2) находится в глинах в связанном и свободном состояниях: связанный кремнезем входит в состав глинообразующих минералов, свободный представлен в виде кварцевого песка и тонких пылевидных частиц (шлюфа).
Кварцевый песок в значительном количестве засоряет глину и снижает ее пластичность. С увеличением количества песка уменьшаются усадка изделий и их механическая прочность. Тонкозернистые фракции песка повышают чувствительность глин к сушке. Изделия при большом содержании кремнезема могут в процессе обжига увеличиваться в объеме за счет превращения кварца в другие модификации.
Глинозем А12О3 находится в глине в связанном состоянии, участвуя в составе глинообразующих минералов и слюдянистых примесей. Он является наиболее тугоплавким окислом. С повышением содержания глинозема, как правило, повышается пластичность глины, возрастает прочность сформованных, сухих и обожженных изделий, увеличивается их огнеупорность.
Двуокись титана ТiO2 содержится в небольшом количестве (до 1,5%) и придает обожженному изделию окраску зеленоватых тонов; интенсивность зависит от соотношения с другими окислами.
Окись железа Fe2O3 содержится главным образом в составе примесей глин и придает им после обжига преимущественно красноватый цвет; при содержании от 3% и более при восстановительной среде окись железа заметно снижает температуру обжига изделий, превращаясь в закисные формы. Кроме окиси железа в глинах встречаются соединения железа в виде пирита, гидроокиси железа, карбонатов железа.
Окись кальция СаО и окись магния MgO входят в состав карбонатных пород — известняка, кальцита, доломита и присутствуют в глине в виде карбонатов углекислого кальция СаСО3 и углекислого магния MgCO3. Образующаяся в процессе обжига изделий окись кальция под влиянием влаги воздуха превращается в гидрат окиси кальция Са(ОН)2 и, увеличиваясь в объеме, разрушает изделия. Влияние окиси магния менее значительно. Окись кальция влияет также на окраску получаемых изделий и придает им желтоватый или розоватый цвет. Окись кальция в тонкораспыленном состоянии делает сырье менее чувствительным к сушке, т. е. уменьшает трещинообразование.
Окислы щелочных металлов Na2O и К2О являются плавнями. Они понижают температуру обжига и придают керамическому черепку большую прочность. Высокий процент их, в особенности К2О, свидетельствует о значительном содержании слюды и гидрослюды в глинах. Эти окислы входят в состав глинообразующих минералов, но в большинстве случаев присутствуют в примесях в виде растворимых солей. При сушке изделий последние проникают по капиллярам на их поверхность, а после обжига спекаются с черепком, образуя на внешней поверхности изделия белесоватые налеты, портящие его цвет. Окислы щелочных металлов ослабляют красящее действие окиси железа и двуокиси титана.
Органические вещества всегда присутствуют в глинах в больших или меньших количествах и придают сырью темные и серые оттенки, а кирпичу при обжиге -более темный цвет. Органические вещества играют важную роль в процессе сушки. Находясь чаще всего в коллоидном состоянии, они связывают собой большое количество воды, повышают пластичность, а при высушивании содействуют за счет удаленной воды образованию большой воздушной усадки, склеивая и стягивая поверхностные слои высушиваемого кирпича-сырца; органические вещества способствуют образованию трещин.
Летучие вещества в глинистом сырье, употребляемом для производства кирпича, содержатся в значительном количестве (4-13%). Химический анализ показывает их в виде потерь при прокаливании (п.п.п.).
При прокаливании сырье теряет механически связанную воду, кристаллизационную воду, содержащуюся в гипсе, водные кристаллогидраты железа, водные алюмосиликаты. Затем сырье теряет серу при наличии в глине Fe2S2, углекислоту, содержащуюся в карбонатах; сгорают все органические вещества. Чем больше потери при прокаливании во время обжига кирпича, тем получается более пористый кирпич, меньше его объемная масса и, как следствие, ниже механическая прочность. Химический состав глин является их основной характеристикой и в значительной мере определяет их промышленное значение.
Данные свойства классифицируются следующим образом. Наиболее характерными свойствами глин являются пластичность, связующая способность, способность давать усадку - воздушную при сушке, огневую при обжиге, спекаемость, огнеупорность.
Пластичность
заключается в способности
Число пластичности N вычисляют по формуле:
N=Wx – Wy ,
Где Wx — влажность глины при нижней границе текучести, %; Wy — влажность глины при верхней границе раскатывания, %.
Например, если абсолютная влажность глины при нижнем пределе текучести Wx = 45%, а на границе раскатывания Wy = 25%, то степень пластичности составит N=Wx - Wy = 45—25 = 20%, а число пластичности будет равно 20.
По степени пластичности глины разделяют на пять классов:
Высокопластичные: более 25
Умереннопластичные: от 7 до 15
Чем пластичнее глина, тем больше воды необходимо в нее добавить для получения нормальной рабочей массы. Влажность рабочей массы из высокопластичных глин составляет 25—30% и более, из среднепластичных:20—25% и малопластичных (тощих):15—20%.
Встречаются глины, различные по пластичности, но требующие почти одинакового количества нормальной формовочной влаги. Это объясняется
характером связи влаги с глиной, зависящей от степени дисперсности глины при данном минералогическом составе. Чем больше в глине связанной влаги, тем больше требуется нормальной формовочной влаги при одном и том же числе пластичности. Высокопластичные и среднепластичные глины часто отличаются повышенной чувствительностью к сушке.
Всякая пластичная масса представляет собой неоднородную систему, состоящую из твердой дисперсной фазы — собственно глины, жидкой фазы — влаги и газообразной фазы — воздуха. Поэтому пластичность глиняной массы зависит от свойств как твердой, так и жидкой фаз. На ее пластичность влияют химический состав, степень дисперсности, связанная с последней удельная поверхность, а также форма частиц. Необходимым условием получения пластичной массы является смачивание частиц твердой фазы водой.
Для увеличения пластичности глин могут быть использованы следующие способы: длительное вылеживание и промораживание, отмачивание, механическая обработка с многократным истиранием на глинообрабатывающих машинах, вылеживание предварительно обработанной глины, паропрогрев, вакуумирование, добавка более пластичных глин и разных пластифицирующих материалов, например сульфитно-спиртовой барды.
Для уменьшения пластичности и повышения влагопроводности при сушке обычно в глину добавляют различные непластичные материалы — органические или минеральные, например кварцевый песок, шамот, шлак, опилки.
Добавки вносят для улучшения природных свойств глины — уменьшения общей; усадки, чувствительности к сушке и обжигу, улучшения формовочных свойств. Добавки, используемые при производстве кирпича и керамических камней (по назначению) можно разделить на несколько видов:
отощающие — песок, шамот, дегидратированная глина, уносы керамзитового производства и другие минеральные невыгорающие добавки;
отощающие и выгорающие полностью или частично — древесные опилки, лигнин, торф, лузга, многозольные угли, шлаки, золы ТЭЦ, отходы углеобогатительных фабрик;
выгорающие добавки в виде высококалорийного топлива — антрацит, кокс, вводимые в массу для улучшения обжига изделий;
обогащающие и пластифицирующие добавки — высокопластичные жирные и бентонитовые глины, сульфитно-спиртовая барда (ССБ);
упрочняюще-флюсующие добавки — пиритные огарки, отходы стекла. Рассмотрим влияние каждого вида добавок на свойства глин.
Отощающие добавки.
Песок. В качестве отощителя следует применять кварцевый песок. Пески карбонатных пород или засоренные карбонатом не допускаются. Необходимо использовать крупнозернистые пески (от 1,5 до 0,15 мм). Мелкозернистые почти не уменьшают усадку и чувствительность изделия в сушке и в то же время снижают прочность, изделия.
Шамот. Шамот получают из обожженных отходов керамических изделий. Он является более эффективным отощителем, чем кварцевый песок. Шамот сильнее уменьшает усадку глины, чем многие другие отощители, менее других снижает прочность кирпича. В массу вводят обычно 10—15% шамота. Если это количество увеличивают, то снижается формуемость глин, обладающих недостаточной пластичностью. Однако при вакуумировании глиняной массы и прессования кирпича на вакуумных прессах количество шамота в массе может быть увеличено до 25% и более.
Шамот легко поддается измельчению до требуемого зернового состава, который должен быть в интервале 1,5—0,15 мм. Если шамота недостаточно для требуемого отощения глины, то его вводят в сочетании с другими видами отощающих и выгорающих добавок (шлака, опилок).
Дегидратированная глина. Она представляет собой обожженную до 500—600° С глину, из которой удалена некоторая часть (до 70%) химически связанной воды. Благодаря этому дегидратированная глина резко снижает усадку кирпича, пластичность и чувствительность к сушке. Процесс сушки кирпича, сформованного с добавкой значительного количества дегидратированной глины, можно вести более форсированно, не опасаясь образования усадочных трещин. Дегидратированную глину можно вводить в пределах 30—50% от общего объема массы. При таком количестве резко уменьшается количество трещин в изделиях или трещины полностью ликвидируются. При добавке дегидратированной глины в массу следует также вводить уголь, а изделия обжигать при более высокой температуре (на 40—50°С), чем обычно. Оптимальное количество дегидратированной глины в массе зависит от свойств исходного сырья, степени дегидратации глины, условий прессования изделий и их вида и устанавливается при испытании сырья в заводских условиях. Степень измельчения дегидратированной глины существенно влияет на сушильные свойства и прочность сухих и обожженных изделий.
Добавки отощающие и выгорающие полностью или частично.
Древесные опилки. Применяют древесные опилки продольной и поперечной резки. Так как опилки длинноволокнистые, то они армируют глиняную массу и повышают ее сопротивление разрыву, а вместе с тем и трещиностойкость во время сушки. Опилки улучшают формовочные свойства глиняной массы, но снижают прочность изделий, повышают водопоглощение. Применение опилок при производстве пустотелого кирпича снижает объемную массу кирпича и улучшает его теплозащитные свойства. В ряде случаев добавка 5—10% опилок повышает морозостойкость кирпича и камней. При значительном количестве опилок в составе шихты ухудшается внешний вид изделий и снижается прочность. Наибольший эффект от применения опилок в качестве добавки получают, когда вводят их в сочетании с минеральными отощителями, например с шамотом, а также с углем.