Тепловая обработка силикатного кирпича в автоклавах

Введение

 

Силикатный  кирпич - это экологически чистый строительный материал. Его составляющие компоненты: известь, песок, вода. Он очень широко используется в развитых странах из-за своих характеристик: прочность, точность по геометрическим размерам, эстетический внешний вид, небольшая стоимость и простота в использовании, что делает его наиболее доступным на рынке строительных материалов. Применяется для кладки несущих и ненесущих стен, их облицовки, и облицовки стен из других материалов, а также для реконструкции жилых и общественных зданий. Здания построенные из силикатного кирпича служат десятилетиями, примеры его применения можно видеть в повседневной жизни.

Производство  силикатного кирпича не имеет  ничего общего с производством керамического  кирпича. Единственное, что их объединяет, так это форма и, отчасти, назначение.

Свою историю  этот строительный материал начинает с XIX века. В 1880 году было установлено, что  при автоклавной обработке (автоклав — аппарат в виде герметически закрывающегося сосуда или камеры, используемый для обработки чего-либо при помощи нагревания под давлением выше атмосферного) известково-песчаных смесей могут быть получены очень прочные, водостойкие и долговечные изделия. Под действием высокого давления известково-песчаная смесь из легкоразмокающего и малопрочного материала превращается в прочный и водостойкий камень. Из смеси прессуется кирпич-сырец. Окончательную прочность силикатный кирпич приобретает в упомянутом выше автоклаве, в котором известь вступает в реакцию с кварцсодержащим песком и образует силикатное соединение. Силикатный кирпич состоит примерно из 85-90% песка, 10% извести и небольшой доли добавок. Молотую негашеную известь целесообразно применять для изделий, изготовленных на бетонной смеси. В таких изделиях гашение молотой извести не вызывает образования трещин. Для силикатных кирпичей с прочностью до 10-15 МПа применяется песок в немолотом виде с дозированием извести (6—10%). В настоящее время широко используются различные добавки-красители, придающие силикатному кирпичу широкую гамму цветов и оттенков, а также добавки-модификаторы, придающие силикатному кирпичу повышенную прочность, морозоустойчивость и др.

Производство  силикатного кирпича осуществляется двумя способами: барабанным и силосным, которые отличаются друг от друга приготовлением известково-песчаной смеси. В данной курсовой работе рассматривается силосный способ производства кирпича. Силосный способ заключается в предварительном перемешивании и увлажнении массы, после чего эта масса направляется для гашения в силосы. Надо сказать, что термин «силос» в данном случае не имеет никакого отношения к сельскому хозяйству. Силос - это герметичный резервуар объемом от 1 м³ до 20 м³, заполненный сухой строительной смесью.

Силикатный  кирпич не рекомендуется применять для кладки фундаментов и цоколей в силу его малой водостойкости. Из него нельзя выкладывать печи и дымовые трубы, так как при воздействии высокой температуры происходит разрушение этого материала. [6]

Но силикатный кирпич имеет и преимущества в  сравнении с керамическим кирпичом. На производство силикатного кирпича требуется в 2 раза меньше топлива, в 3 раза меньше электроэнергии и в 2,5 раза меньше трудоемкости производства. Себестоимость силикатного кирпича на 25-35% ниже себестоимости строительного и облицовочного кирпича.

Одним из реальных источником брака силикатного кирпича (трещин, половняка, отбитостей) является некорректная транспортировка и  выгрузка. Наилучшим способом является перевозка кирпича на поддонах, упакованный  в полиэтиленовую пленку.

Хранение силикатного  кирпича желательно осуществлять под  навесом (чтобы исключить прямое попадание атмосферных осадков), или упаковывать в полиэтиленовую плёнку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные свойства готовой продукции, сырья и вспомогательных материалов

 

Силикатный  или известково-песчаный кирпич, по форме и размерам аналогичный  обычному красному кирпичу, изготовляется  путем прессования увлажненной  смеси кварцевого песка и извести  с последующим запариванием в автоклавах. Механическая прочность кирпича обусловливается химическим взаимодействием гидроокиси кальция Са(ОН)₂ с кремнеземом и образованием гидросиликатов кальция, скрепляющих зерна песка.

Сырьем для  производства силикатного кирпича  служат кварцевый песок (92—95% от массы сухой смеси) и воздушная известь (5—7%, считая на активную окись кальция). В известково-песчаную смесь вводят примерно 7% воды. Кварцевые пески, применяемые в производстве кирпича, должны состоять из зерен различной крупности (вследствие чего они имеют меньший объем пустот), не иметь много примесей слюды (до 0,5) и крупных включений глины, снижающих качество изделий. Предпочтительно использовать горные пески, которые вследствие остроугольной формы и шероховатой поверхности зерен лучше сцепляются с известью, чем речные пески с гладкой поверхностью и округлой формой. В отдельных случаях желательно введение части предварительно измельченного кварцевого песка для повышения прочности силикатного кирпича. [4]

Известь может  быть негашеной или гидратной  с содержанием не более 5% окиси  магния. Наличие в извести пережога затрудняет гашение ее в гасильных аппаратах и может способствовать растрескиванию кирпича. Предпочтительно использовать быстрогасящуюся известь с содержанием около 70 % активной СаО. Часто используют свежеобожженную известь, получаемую непосредственно на заводах силикатного кирпича. [6]

Производство  кирпича в зависимости от условий  приготовления известково-песчаной смеси ведут силосным или барабанным способами и включает следующие операции: измельчение извести-кипелки, смешение извести с песком, гашение извести в смеси с песком, дополнительное перемешивание и увлажнение смеси, формование, (прессование) кирпича, запаривание кирпича в автоклавах.

При силосном способе  производства тонкомолотую негашеную  известь перемешивают (при незначительном, увлажнении) с кварцевым песком и загружают в силосы на 7—12 ч для гашения. После гашения известково-песчаная масса поступает в лопастную мешалку или бегуны для дополнительного перемешивания и увлажнения, после чего направляется в пресс для формования кирпича.

Свойства киpпича силикатного регламентируются ГОСТ 379-79 «Кирпич и камни силикатные. Технические условия». Во-первых, учитывается предел прочности при сжатии. Для силикатного кирпича он составляет 15 - 20 МПа. В характеристике кирпича прочность обозначается буквой "М" с указанием степени прочности (М100, М125, М150 и т. д.). При строительстве надо учитывать этот параметр, т. е. для строительства 2 - 3 этажного коттеджа подойдет киpпич и марки М100, а вот при возведении несущих стен многоэтажных домов лучше использовать марку М150 и выше. Во-вторых, средняя плотность кирпича должна быть 1300 кг/м³. В-третьих, морозостойкость силикатного кирпича составляет 15 и выше циклов. В-четвёртых, максимальная температура применения не должна превышать 550°C.

Так же надо помнить, что водостойкость силикатного  кирпича ниже, чем у керамического. Поэтому и в универсальности  применения он красному (керамическому) уступает. Силикатный кирпич хорошо использовать при кладке несущих стен и различных  перегородок, но категорически запрещено применять его при закладке фундамента, класть печи, камины, трубы, цоколи и т. д. [2]

Несомненный плюс силикатного кирпича перед керамическим состоит в его повышенных звукоизоляционных  характеристиках, что является немаловажным при возведении межквартирных или межкомнатных стен.

Силикатный  кирпич может быть полнотелым и пустотелым.

Полнотелый  силикатный киpпич является основным строительным материалом среди различных типов кирпича. Он используется при возведении стен и перегородок, возведения столбов, колонн и конструкций, которые кроме собственного веса несут и дополнительную нагрузку. Поскольку полнотелый силикатный киpпич используют в основном для строительства зданий, его ещё называют строительным или обычным. Следует обратить внимание: у полнотелого киpпича сопротивление теплопередаче невелико. Следовательно, наружные стены, выложенные только из этого полнотелого киpпича, предполагают дополнительное утепление.

Пустотелый  кирпич более легкий и за счёт этого  снижается давление на фундамент. К тому же он обладает меньшей теплопроводностью, поэтому стены из него можно делать тоньше без ущерба для теплоизоляционных характеристик. Это дает возможность вести строительство обычным способом при улучшении теплотехнических свойств, уменьшить трудозатраты, снизить материалоемкость, ускорить и удешевить строительство.

 

Таблица 1 - Характеристика готовой продукции и сырья для ее получения

 

№	Продукт	Показатель	Размерность	Значение (норма)	Источник информации
1	Кварцевый песок	Химический Состав (SiO2; FeO; Al2 O3; CaO; MgO прочие примеси)	% % % % % %	98-99 0,16-0,2 0,21-0,29 0,07-0,1 0,1-0,15 0,2-0,5	[5]
2	Воздушная известь	Негашеная известь             Тонкость помола:   № 063 №009 группа воздушной негашеной извести: среднегасящаяся	Содержание активных CaO + MgO: без добавок % с добавками % без добавок % с добавками % содержание непогасившихся зерен в тесте из негашеной извести % % %         мин	85 и 70 64 и 52 67 и 55 50 и 40   10-20     98 90         не более 25	[5]
3	Вода	Максимальное  допустимое содержание растворимых  солей; Макс-ое допуст. содержание взвешенных частиц	мг/л     мг/л	2000     200	[5]
4	Силикатный  кирпич	Предел прочности при сжатии Средняя плотность Морозостойкость Максимальная  температура применения Марки по пределу прочности	МПа   кг/м3   цикл     <550 0С   М	15 – 20   1300   15 и выше     <550   75, 100, 125, 150 и  200	[5]

 

 

 

 

2. Технологическая схема процесса

 

 

 

1 – вагонетка  подачи песка, 2 – бункер для  песка с ленточным питателем, 3 – ленточные транспортеры, 4 – бункер для молотой извести с дозатором, 5 – шнек подачи извести, 6 – шаровая мельница, 7 – бункер для дробленой извести с питателем, 8 – смеситель, 9 – силосы, 10 – элеватор, 11, 12 – мешалки, 13 – пресс, 14 – автомат-укладчик, 15 – вагонетка с сырцом, 16 – поворотный круг, 17 – автоклавы, 18 – парокотельная.

 

Отличительной особенностью приготовления сырьевой смеси силосным способом является то, что увлажненная перемешанная смесь  извести или вяжущего с песком из смесителя ленточным конвейером подается в силосы или реакторы, где выдерживается в течение времени, установленного лабораторией завода. [9]

Подготовка  силикатной массы. Дозировка компонентов.

Для получения  сырьевой смеси (силикатной массы) требуемого качества необходимо правильно дозировать их. Дозу извести в силикатной массе определяют не по количеству извести в ней, а по содержанию той ее активной части, которая будет участвовать в реакции твердения, т. е. окиси кальция. Поэтому норму извести устанавливают в первую очередь в зависимости от ее активности.

На каждом заводе обычно ее устанавливают опытным  путем. Среднее содержание активной извести в силикатной массе равно 6–8%. При употреблении свежеобожженной  извести без посторонних примесей и недожога количество ее может быть уменьшено; если же в извести содержится большое количество недожженного камня и посторонних примесей, а также, если известь долго хранилась на воздухе, норма ее в смеси должна быть увеличена. Как недостаточное, так и излишнее количество извести в силикатной массе влечет за собой нежелательные последствия: недостаточное содержание извести снижает прочность кирпича, повышенное содержание удорожает себестоимость, но в то же время не оказывает положительного влияния на качество.

Активность извести, поступающей в производство, часто изменяется; поэтому для получения массы с заданной активностью требуется часто изменять в ней количество извести. На БКСМ используется известь активностью 70 – 85%. [4]

Необходимое количество песка отмеривается по объему, а известь по весу при помощи бункерных весов.

Кроме извести  и песка, составной частью силикатной массы является вода, необходимая  для полного гашения извести. Вода также придает массе пластичность, необходимую для прессования  кирпича-сырца, и создает благоприятную среду для протекания химической реакции твердения кирпича при его запаривании.