Свойства стеновой керамики на основе местных материалов Западного Казахстана

В статье произведен обзор отечественной и зарубежной литературы по производству стеновой керамики на основе местных сырьевых материалов, в частности опоки. Разработаны составы сырьевой шихты на основе опоки, модифицированной бентонитовой глиной. Полученные материалы обладают высокой прочностью изделий, небольшой средней плотностью и водопоглощением.

Ключевые слова: опока, свойства, сырьевая масса, прочность.

Развитие строительной промышленности на базе новейших достижений науки и техники относится к основным приоритетным направлениям инновационной и индустриальной политики Республики Казахстан. Для реализации данного направления необходимо внедрять новые технологии и проводит научные разработки в области строительных материалов, ориентированные на использовании местных сырьевых ресурсов.

Из различных видов строительных материалов особое место занимает производство строительного керамического кирпича, выполняющего функцию ограждающих, несущих конструкций.

Вопросами производства стеновой керамики занимаются ученые многих стран. Так, Худяков П. А. разработал состав на основе состава легкоплавкой глины и опоки, рассматрев влияние содержания глинистой опоки на основные свойства строительной керамики с целью получения наиболее качественного продукта [1].

Курилова С. Н. получила цементно-минеральный кирпич компрессионного формования на основе опоки Нагольновского месторождения. Были исследованы зависимости свойств прессованного материала от расхода воды при фиксированном давлении прессования, а также подсчитан наиболее рациональный расход воды и рекомендуемый состав смеси для цементно-минерального кирпича [2].

Авторы [3] используют опоку в составе пенокермики для улучшения теплотехнических свойст конструктивных материалов. Ими установлено, что для получения высококачественных пенокерамических кирпича и камней наиболее эффективно применять как активизирующую добавку нефелинсодержащие отходы, данная технология уже внедрена в производство.

Авторы [4] Ростовского государственного строительного университета исследовали опоки в качестве перспективного сырья в производстве керамических кирпиче йи камней. Экспериментальным путем доказана высокая эффективность керамических камней компрессионного формования на основе глинистых и глинисто-карбонатных опок с добавкой угольных шламов. Показано технико-экономическое обоснование производства изделий данного вида.

Ученые Казахстана также ведут научно-исследовательские разработки по получению качественной керамики с использованием местных сырьевых материалов, такие как опоки, суглинки и др. [5–7].

Зарубежные ученые [8–10] проводят глубокие научно-экспериментальные разработки в исследовании опоки, ее физико-механических, химико-минералогических свойств, рентгенофазовый анализ сырья с целью применения в производстве строительных материалов, в качестве сорбирующих материалов и др.

Для исследований нами выбраны опока Таскалинского месторождения Западного Казахстана, как основное сырье и бентонитовая глина Погодаевского месторождения Западно-Казахстанской области, как добавка, улучшающая пластические свойства сырьевой шихты. Сырьевые материалы по отдельности измельчались в шаровой мельнице до прохождения через сито 0,63. Затем дозировались и взвешивались, далее составлялась композиция из след. составов: состав № 1: опока — 60 %, бентонитовая глина — 40 %; состав № 2: опока — 70 %, бентонитовая глина — 30 %; состав № 3: опока — 80 %, бентонитовая глина — 20 %; состав № 4: опока — 90 %, бентонитовая глина — 10 %;. Из полученной сырьевой массы полусухим методом прессования формовали цилиндры, далее они сушились и обжигались в лабораторной печи СНОЛ-80/2 при температуре 950 ⁰С. Охлаждение проводили в открытой печи до остывания.

Рис. 1. Образцы в сушильной печи

Полученные обожженные образцы-цилиндры подвергали испытаниям по определению физико-механических свойств (рис.2). Свойства полученных образцов показаны в таблице 1.

Рис. 2. Образцы после разрушения

Таблица 1

Физико-механические свойства стеновой керамики

Результаты исследований показали, что с увеличением содержания бентонитовой глины водопоглощениеуменьшается с 22,1 до 17,6 % и прочность при сжатии уменьшается с 23,9 до 26,8МПа. Средняя плотность полученных образцов снижается незначительно.

Таким образом, в результате научно-экспериментальных работ получена стеновая керамика на основе местного сырья — опоки и бентонитовой глины с небольшой плотностью и высокими показателя прочности.

1. Худяков П. А. Стеновая керамика на основе состава: легкоплавкая белая глина — опока. В сборнике: Инновации и моделирование в строительном материаловедении и образовании Сборник научных трудов. Под общей редакцией В. В. Белова. 2015. С. 118–122.
2. Курилова С. Н. Цементно-минеральный кирпич компрессионного формования на основе опоки Нагольновского месторождения. Научное обозрение. 2014. № 11–3. С. 705–708.
3. Печерская С. П., Лац С. А. Перспективы использования опоки для улучшения теплозащитных свойств конструктивных материалов. В сборнике: Современное состояние и перспективы развития агропромышленного комплекса материалы международной научно-практической конференции. Министерство сельского хозяйства РФ; Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т. С. Мальцева. 2016. С. 374–377.
4. Медведько С. В., Акчурин Т. К., Хромов А. В. Об использовании опок Волгоградских месторождений в производстве строительных материалов и изделий. В сборнике: Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций Материалы международной научно-технической конференции. Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации; Администрация Волгоградской области; Поволжское отделение академии инженерных наук РФ; Волгоградское отделение экологической академии РФ; Волгоградская государственная архитектурно-строительная академия. 1998. С. 65–66.
5. Котляр В. Д., Лапунова К. А., Козлов Г. А. Стеновые керамические изделия на основе опок и угольных шламов. В сборнике: Пром-Инжиниринг труды II международной научно-технической конференции. ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет). 2016. С. 528–533.
6. Монтаев С. А., Таскалиев А. Т., Жарылгапов С. М., Монтаева А. С. Изучение физико-механических свойств керамических масс на основе опоки Таскалинского месторождения Западно-Казахстанской области // Вестник НИИСТРОМПРОЕКТА, № 5 (23), Алматы, 2010, стр. 46–49.
7. Монтаев С. А., Таскалиев А. Т. Влияние опоки на изменение физико-механических свойств керамической композиции на основе основе лессовидных суглинков Западно-Казахстанской области // Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы торгово-экономической деятельности в современных условия» Российский государственный торгово-экономический ун., Оренбург, 2011, С 750–753.
8. Yue gang Tang,Yaofa Jiang,Panpan Xie,Songfeng Zhang, Zijuan Chen. Mineralogy and geochemistry of an organic- and V-Cr-Mo-U-rich siliceous rock of Late Permian age, western Hubei Province, China//International Journal of Coal Geology. Volume 172, 1 March 2017, Pages 19–30.
9. Go Igarashi, Ippei Maruyama, Yukiko Nishioka, Hidekazu Yoshida. Influence of mineral composition of siliceous rock on its volume change//Construction and Building Materials, Volume 94, 30 September 2015, Pages 701–709.