Виды и характеристики стеновых керамических материалов

К стеновым керамическим изделиям относят глиня­ный строительный кирпич и керамические камни. Согласно ГОСТ 530—71, кирпич глиняный обыкно­венный представляет собой искусственный камень, име­ющий форму параллелепипеда размером 250Х120Х65 мм, изготовленный из глины с добавками или без них и обожженный. Допускается также изготовление по­луторного кирпича толщиной 88 мм с технологическими пустотами и массой не более 4 кг. Практически его из­готовляют очень редко. Все керамические изделия конструктивного назначе­ния, имеющие размеры больше кирпича, называют кера­мическими камнями.

Кирпич является одним из наиболее древних искусст­венных строительных изделий. Его «возраст» составляет примерно 5000 лет, и до сего времени он продолжает со­хранять значение одного из основных стеновых матери­алов. Его доля в общем балансе стеновых материалов составляет около 40%.

Рис. 70. Виды керамических стеновых изделий

а — обыкновенный кирпич; б — дырчатый кирпич с круглыми пустотами; в—щелевой камень; г—готовый камень НИИ Стройкерамики с ромбовидными пустотами для панелей; д — щелевой камень ВНИИСТРОМа для панелей

4 ТЕХНОЛОГИЯ КИРПИЧА, ИЗГОТОВЛЯЕМОГО СПОСОБОМ ПОЛУСУХОГО ПРЕССОВАНИЯ

Основным признаком полусухого прессования кера­мических изделий является формование их из порошков путем компрессионного прессования под значительным Удельным давлением 15—40 МПа.

Технологический процесс изготовления изделий этим способом включает следующие группы операций: карь­ерные работы, приготовление пресс-порошка, прессование, сушку и обжиг изделий. Карьерные работы не име ют в этом случае какой-либо специфики и выполняются соответственно горно-эксплуатационным условиям месторождения глин.

3.1. Приготовление пресс-порошка.

Керамическими пресс-порошками называют высококонцентрированные (мало влажные) дисперсные глинистые системы, не обладающие связностью. Отсутствие связности обусловливавливает наиболее характерное свойство порошков—их сыпучесть, т. е. псевдотекучесть в исходном состоянии. Ее характеризуют скоростью истечения порошка под действием собственной массы через отверстие определенного диаметра. Глиняные порошки должны иметь заданный зерновой (грапулометрический) состав и влажность, должны обладать однородной пофракционной влажностью и содержать минимальное количество пылевидной фракции. Все эти характеристики влияют на прессусмость порошка — его способность к максимальному уплотнению при минимальном давлении с образованием при этом изделий, обладающих однородной плотностью, минимальным упругим расширением и отсутствием трещин расслаивания.

Керамические порошки готовят сушильно-помольным и шликерным способами.

При сушильно-помольном способе глину подвергают последовательно грубому дроблению, сушке, помолу просеву и увлажнению. Дробят глину на дезинтеграторных вальцах, а сушат в сушильных барабанах прямотоком, так как при противотоке возникает опасность сильного перегрева глины, частичной ее дегидратации, и большой потери пластических свойств. Температура газов t₁, поступающих в барабан, составляет обычно 600—800°С. Снижение t₁ обеспечивает более однородную пофракционную влажность, но уменьшает производительность барабана. Повышение t₁сверх указанного предела нецелесообразно, так как оно приводит к дегидратации мелкой фракции глины и обусловливает быстрый выход из строя входной секции барабана. Нормальная температура отходящих газов t₂ должна быть 110—120 °С. Резкое повышение t₂ свидетельствует о перересушке глины. Температура глины, выгружаемой из сушильного барабана, составляет 60—80 °С. Конечная влажность 9—11%.

При прохождении глины через барабан изменяется ее гранулометрический состав. Мелкие фракции, быстро высыхая, истираются до пылевидного состояния, а крупные куски, распариваясь, слипаются и окатываются в крупные комья. Это обусловливает большую влажностную неоднородность высушенной глины, затрудняющую работу помольных машин. Так, при средней влажности 8,5—12% влажность наиболее крупных кусков достига­ет 15,5—19%. К тому же и в пределах одного куска от­мечается значительный перепад влажности. Некоторое повышение равномерности сушки достигается устройст­вом цепных завес в сушильных барабанах, которые час­тично измельчают глину, создавая тем самым условия для более равномерной ее сушки. Но даже и с наличи­ем цепных завес сушильный барабан нельзя считать до­статочно совершенным в технологическом отношении аг­регатом.

Для помола глины в производстве кирпича применя­ют корзинчатые дезинтеграторы. Они работают устойчиво при влажности глины не выше 10%. При более высоком влажности глина налипает па кожух и на пальцы дезинтеграторов. При наличии в глине каменистых включений пальцы корзин быстро изнашиваются и их необходимо менять через 200—300 ч работы.

Тонина помола зависит от частоты вращения корзин дезинтегратора, расстояния между пальцами и влажно­сти глины. Выход мелких фракций возрастает с увели­чением частоты вращения корзин и уменьшением рас­стояния между пальцами. С повышением влажности глины возрастает количество крупных фракций. Так, на­пример, при влажности 10% сумма крупных фракций (остаток на сите 25 отв. на 1 см²) составляет 96%, а при влажности 6% — всего лишь 66%.

Из дезинтеграторов получают рыхлый порошок ма­лой объемной массы, что затрудняет прессование из не­го изделий.

Просеивают глину для отделения крупных зерен по­рошка. Для этого используют струнные сита, барабан­ные грохоты (бураты), качающиеся и вибрационные си­та. На струнных ситах можно отделять только очень крупные куски глины, так как расстояние между сильно натянутыми струнами значительно изменяется вследствии их изгибания.

При подготовке пресс-порошков не всегда удается после помола получить порошок с влажностью, необхо­димой и достаточной для прессования. Чтобы обеспечить производительную работу помольных машин и необхо­димую тонину помола, приходится иногда сушить и мо­лоть глину при влажности несколько ниже прессовоч­ной, а затем порошок вновь увлажнять. Такое увлажне­ние осуществляют распылением воды в глиномешалках или паром в специальных аппаратах.

Основное требование, которое предъявляют к увлаж­няющему аппарату, сводится к тому, чтобы при увлаж­нении порошка глины не образовались комочки переув­лажненного материала, так называемой «изюм». Для этого воду подают в тонко распыленном состоянии, а весь материал при этом перемешивают. Хорошие резуль­таты получаются при увлажнении глины во взвешенном состоянии, т. е. в момент, когда она выходит из бункера в смеситель. При увлажнении глиняного порошка паром качество кирпича намного улучшается: не появляются трещины расслаивания, возрастают прочность и морозостойкость.

Во всех возможных случаях необходимо избегать повторного увлажнения глиняного порошка, так как добиться при этом равномерной влажности его весьма трудно по следующим причинам: в высушенном порошке крупные зерна являются влажными, а мелкие—более сухими. Влажная поверхность имеет всегда более низкую температуру, чем сухая. Поэтому пар в первую очередь конденсируется на более холодной влажной поверхности крупных кусочков глины. Мелкая ее фракция, наиболее сухая, или совсем не увлажняет­ся, или увлажняется в меньшей мере, в результате чего пофракционная влажность порошка не только не вырав­нивается, но иногда даже возрастает.

Для выравнивания влажности подвергают порошок вылеживанию в бункерах. Однако этот процесс протека­ет довольно медленно. В течение суток практически вы­равнивание влажности достигается в пределах одного зерна, а между отдельными зернами оно еще не насту­пает вследствие относительно небольшой контактной поверхности между ними. Кроме того, увлажнение по­верхности зерен порошка снижает его сыпучесть, что в последующем затрудняет его хранение в бункерах и транспортирование. Поэтому процесс вылеживания по­рошка следует считать полезным, улучшающим его прессовочные свойства, но нужно стремиться осуществ­лять этот процесс по возможности без предварительно­го увлажнения порошка.

Оптимальная влажность порошка зависит от прило­женного прессового давления. Экстремум на кривой «объемная масса прессовки — влажность» соответству­ет оптимальной влажности при данном давлении. Пони­женная (против оптимальной) влажность обусловит су­хой контакт частиц порошка, повышенное внутреннее трение и пониженную плотность прессовки, а превыше­ние оптимальной влажности—образование водных пле­нок между прессуемыми частицами и исключит их непо­средственное контактирование, что в конечном счете также понизит плотность прессовки.

При шликерном способе подготовки пресс-порошка глину в глиноболтушках распускают горячей водой в шликер влажностью 40—45%. Затем его под давлением 0,25 МПа накачивают для отделения каменистых вклю­чений в дуговые сита, откуда очищенным он сливается в открытые шламбассейны вместимостью 2500 или 6000 м³, оборудованные крановыми мешалками. В них также по­ступает для барботажа компрессорный воздух. Из шламбассейна шликер насосом подают в распылитель­ную сушилку, откуда порошок с влажностью 10% посту­пает через контрольное сито в расходные бункера.

Шликерный способ имеет большие преимущества пе­ред сушильно-помольным. При нем в одном агрегате— распылительной сушилке — совмещаются процессы сушки и грануляции глины, резко улучшаются условия производственного комфорта, процесс может быть авто­матизирован.

Пресс-порошок, полученный в распылительных су­шилках, обладает большой влажностной однород­ностью, практически не содержит пылевидной фракции, по гранулометрическому составу приближается к моно­фракционному, из него при прессовании легко удаляет­ся воздух, вследствие чего порошок равномерно пропрессовывается при более низких давлениях. Свойства его стабильны благодаря полной автоматизации про­цесса.

Новые заводы полусухого прессования кирпича стро­ятся только на основе шликерного способа подготовки пресс-порошка.

Лекция № 5

Тема: Металлические материалы

Дата добавления: 2014-11-08