Сырьевые материалы

ЛК: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕ

СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА

Силикатный кирпич представляет собой искусственный ка­мень, изготовленный из смеси извести и кварцевых песков и от­вердевший под действием пара в автоклаве.

Кирпич имеет форму прямоугольного параллелепипеда с ровными гладкими гранями, острыми ребрами и прямыми угла­ми. Размеры обыкновенного кирпича: длина 250 мм, ширина 120 мм, толщина 65 мм. Модульный кирпич имеет толщину 88 мм.

Модульный кирпич изготовляют со сквозными пустотами, рас­положенными перпендикулярно постелям. Вес модульного кир­пича не более 4 кг.

В зависимости от предела прочности при сжатии и изгибе си­ликатный кирпич подразделяется на пять марок: 200, 150, 125, 100, 75.

Водопоглощение кирпича должно быть не менее 8 и не бо­леe 16%. По морозостойкости насыщенный водой кирпич должен вы­держивать без каких-либо признаков разрушения 15 повтор­ных циклов попеременного замораживания при температуре -15 ^оС и ниже и оттаивания в воде при температуре 15^оС.

При изготовлении силикатного кирпича в сырьевую смесь иногда вводят добавки, ускоряющие процесс автоклавного твер­дения, а также красители. Красители, применяемые при изготовлении силикатного кир­пича, должны быть щелочестойкими, светостойкими, они должны также иметь высокую красящую способность. В качестве таких пигментов используют сухую охру, железный сурик, редоксайд, искусственную мумию и др.

Сырьевые материалы

Основным сырьем в производстве силикатного кирпича являются кварцевый песок и известь.

Песок образуется в результате выветривания таких горных пород как граниты, гнейсы и др. Продукты разрушения переносятся к местам залегания ветрами и водой.

В зависимости от места залегания пески различают на:

- горные и овражные, состоящие из песчинок остроугольной формы с шероховатой поверхностью;

- речные и озерные, имеющие песчинки окатанной формы сгладкой поверхностью;

- морские, содержащие мелкие окатанные зерна с гладкой

поверхностью;

- дюнные, с мелкими легкими частицами.

По размеру зерен пески делятся на следующие группы:

- крупнозернистые, состоящие из зерен размером от 5 до 2 мм;

- среднезернистые, состоящие из зерен размером от 2 до 0, 6 мм;

- мелкозернистые, состоящие из зерен размером от 0, 6 до 0, 2 м.м;

- очень мелкозернистые, состоящие из зерен размером от 0, 2 до 0, 05 мм.

Пески, содержащие 90% и больше кремнезема (Si0₂), называются кварцевыми.

Кремнезем в природе встречается в аморфном и кристаллическом состоянии.

Из аморфного кремнезема образуются залежи диатомита и трепела. Аморфный кремнезем достаточно хорошо растворяется в воде и активно вступает в химическую реакцию с известью при обычной температуре.

Кристаллический кремнезем встречается в природе в виде минерала кварца. Кварц обладает большой твердостью и проч­ностью, он весьма плохо растворяется в воде. В обычных усло­виях при нормальном давлении и комнатной температуре кварц не вступает в химическое взаимодействие с известью, для этого необходимо наличие водной среды и высокой температуры, что практически достигают, применяя насыщенный водяной пар под повышенным давлением.

В большинстве случаев кварцевые пески окрашены в различ­ные цвета имеющимися в них примесями, чаще всего в желтый цвет соединениями железа. Белые пески встречаются довольно редко. В нашей стране чистые кварцевые пески, содержащие более 98% кремнезема, находятся в Часовярском, Авдеевском и Новоселовском месторождениях.

Требования к песку, применяемому при, производстве сили­катного кирпича. Пригодность песка какого-либо месторожде­ния для производства силикатного кирпича определяют опыт­ным путем. Для 'Этого изготовляют и испытывают образцы: сна­чала кубы или цилиндры в лабораторных условиях, а затем от­дельные кирпичи или небольшие партии кирпичей в полупроиз­водственных и производственных условиях.

Для предварительной, ориентировочной оценки песка можно руководствоваться следующими общими положениями:

1) песок должен содержать в своем составе не менее 90 % крем­незема в виде кварца;

2) желательно, чтобы зерна песка имели не круглую, окатанную, а угловатую форму и шероховатую поверхность;

3) песок может содержать не более 10% глины;

4) песок не должен содержать примеси органических веществ;

5) песок должен быть разнозернистым, то есть он должен со­стоять из зерен разной крупности.

З е р н о в о й с о с т а в песка имеет большое значение пото­му, что песок, состоящий из зерен различной крупности, хорошо прессуется. Объясняется это тем, что при сжатии сырьевой смеси прессе мелкие зерна песка размещаются между крупными, за­полняя пустоты между ними, вследствие чего повышаются плот­ность (объемный вес) и прочность кирпича. Если зерновой состав естественного песка оказывается не­удовлетворительным, то в процессе производства к нему до­бавляют песок, содержащий более мелкие или более крупные зерна..

Зерновой состав песка определяют в лаборатории ситовым анализом, при котором песок просеивают через набор стандарт­ных сит.

П р и м е с и г л и н ы в песке в виде включений не желательны, так как при наличии включении глины в силикатном кирпиче прочность и морозостойкость его снижаются, а водопоглощение увеличивается. Если глина равномерно распределена в песке, то она улуч­шает формовочные свойства сырьевой смеси, благодаря чему облегчается прессование кирпича. При наличии в песке более 10% глины частицы глинистого вещества обволакивают песчин­ки и ухудшают условия взаимодействия извести с песком.

Присутствие в песке о р г а н и ч е с к и х п р и м е с е й (остатков растений, торфа и т. п.) резко ухудшает качество кирпича. Некоторые органические вещества обволакивают песчинки, создавая пленки на их поверхности, что затрудняет взаимодействие песка с известью. Кроме того, при автоклавной обработке кирпича органические вещества разлагаются, причем выделяются газы, которые вызывают образование трещин в кирпиче.

О б ъ е м н ы й в е с песка зависит от его зернового состава, кроме того он изменяется в зависимости от влажности песка. При увеличении влажности песка до 6-7% объем песка возрас­тает, а следовательно, объемный вес его уменьшается. При даль­нейшем увеличении влажности песок начинает уплотняться и объемный вес его вновь увеличивается.

Известь - вяжущий материал для производства силикатного кирпича. В производстве используют воздушную известь (кипелку) Известь получают обжи­гом карбонатных пород - известняков или мела при температу­ре 1100-1300°. При этом известняк (СаСОз) разлагается на известь и двуокись углерода (СО₂) по уравнению

СаСОз =СаО + СО₂.

Практически известь часто содержит некоторое количество окиси магния (MgO). Кроме того, известь заводского производ­ства всегда имеет примеси - неразложившийся карбонат каль­ция (СаСОз), золу топлива и др.

Известь представляет собой белое, очень огнестойкое веще­ство, которое плавится только в электрической печи при темпе­ратуре свыше 2500⁰.

Различают два вида извести: воздушную негашеную (кипел­ку) и гашеную. На заводах силикатного кирпича применяют негашеную известь (кипелку).

Технические условия на воздушную негашеную известь рег­ламентированы ГОСТ 9179-59, согласно которому известь раз­деляется на три сорта. Требования к качеству извести изложены в табл. 1.

При взаимодействии комовой извести кипелки с водой происходит реакция гидратации окиси кальция и окиси магния:

СаО+Н₂О=Са(ОН)₂;

MgO+H₂О=Mg(ОН)₂

Таблица 1 – Технические требования к негашеной извести

Реакции гидратации окисей кальция и магния идут с выделе­нием тепла. Теоретически для гидратации одной весовой части СаО требуется 0, 32 весовых части воды. Практически при гаше­нии извести приходится прибавлять к извести значительно боль­шее количество воды, так как вследствие нагревания за счет вы­деляющегося тепла часть воды испаряется.

Если гасить комовую известь (кипелку) умеренным количе­ством воды, то известь в процессе гидратации увеличивается в объеме и образует рыхлую, белого цвета, легкую порошкооб­разную массу гидрата окиси кальция Са(ОН)₂. В результате получается совершенно сухая гашеная известь (пушонка). Если гасить известь с избытком воды, то в зависимости от количества избыточной воды получается известковое тесто или известковое молоко.

Важной качественной характеристикой извести является ско­рость ее гашения. Известь, применяемая при производстве си­ликатного кирпича, должна быть быстрогасящейся, то есть время гашения ее не должно превышать 20 мин; применение медленногасящейся извести снижает производительность гаси­тельных установок.

Если обжигать известь при очень высокой температуре и в особенности выдерживать ее при этой температуре в течение длительного времени, то известь уплотняется, а строение ее ста­новится крупнокристаллическим, и она медленно реагирует с водой. Такая известь называется пережженной или пережогом. Пережженная известь не пригодна для производства силикатно­го кирпича; так как она медленно гасится и вызывает растрес­кивание кирпича в запарочных котлах (автоклавах).

Содержание окиси магния в извести не должно превышать 5 %, так как магнезиальная известь гасится медленно.

Известь нужно хранить в крытых складских помещениях, предохраняющих ее от воздействия влаги. Не рекомендуется дли­тельное время оставлять известь на воздухе. Во-первых, она интенсивно поглощает влагу из воздуха, что приводит к ее самопро­извольному гашению в пушонку, а, во-вторых, известь в присут­ствии влаги реагирует с углекислотой, содержащейся в воздухе, что приводит к ее карбонизации, т.е. к превращению в карбонат кальция. В результате карбонизации активность извести снижается.

Погасившаяся известь может быть использована для произ­водства силикатного кирпича. Однако вследствие того, что она после гашения на воздухе превращается в очень тонкий и легкий порошок (пушонку), ее применение связано с определенными трудностями: увеличением потерь и повышением расхода извести на единицу выпускаемой продукции, а также ухуд­шением санитарных условий на предприятии.