Автор: Хавкин Л.М.
Теги: философия психология силикатные производства в целом строительство строительные материалы силикатный кирпич кирпич
Год: 1982
Текст
Л. М. Хавкин
ТЕХНОЛОГИЯ
СИЛИКАТНОГО
КИРПИЧА
Л. М. Хавкин
ТЕХНОЛОГИЯ
СИЛИКАТНОГО
КИРПИЧА
Москва
1982
I J.К II
X г/
УДК 1НИкНШ».2
Печатается по решению секции литературы по строительным
материалам редакционного совета Стройиэдата.
Рецензент—лауреат Ленинской премии, д-р техн, паук,
проф. А. В. Волжснский.
Хавкин Л. М.
Х12 Технология силикатного кирпича. — М.: Строй-
издат, 1982. — 384 с., ил.
Изложены теоретические основы современной технологии силикат-
ного кирпича и показано их практическое применение в пронзподст-
ненных условиях с учетом конкретных особенностей используемого
сырья и оборудования. Рассмотрены составы силикатных смесей для
н.тготоплсиня кирпича заданной прочности п его фпзнко-мехапнческне
ciMilk-ina. Приведена .экономическая эффективность применении сили-
катного кирпича.
Для инженерно-технических работников заводов силикатного кир-
пича и научио-нсслсдоватсльских организаций промышленности строи-
тельных матери л л on.
„ 3203000000-251
X —- v -------105-81
047(01)-82
ББК 35.41
6П7.3
(6) Стройиздат, 1982
Светлой памяти моей жены—
А А Павленко — посвящаю
ПРЕДИСЛОВИЕ
Основными направлениями экономического и социального раз-
iiiiuin СССР на 1981—1985 годы н на период до 1990 года в про-
мышленности строительных материалов, строительных конструкции
и деталей предусматривается увеличение выпуска продукции на
17--19%. При этом должно преимущественно развиваться произ-
водство изделий, обеспечивающих снижение металлоемкости, стои-
мости и трудоемкости строительства. Большое внимание будет уде-
лено техническому перевооружению производства.
Силикатный кирпич является одним из наиболее экономичных и
распространенных в стране стеновых материалов, из него возводят
более 16% всех каменных зданий. В СССР производство силикат-
ного кирпича получило развитие в годы первых пятилеток и особен-
но после Великой Отечественной войны. В настоящее время выпуск
силикатного кирпича, по данным ЦСУ СССР, превышает 14 млрд,
шт. в год.
Наряду с ростом выпуска силикатного кирпича проводились и
проводятся широкие исследования в области технологии, создается
оборудование для приготовления вяжущих и силикатных смесей,
формования и укладки полнотелого и пустотелого сырца. Разраба-
тывались технологические параметры изготовления цветного кирпи-
ча высокой долговечности, всесторонне изучались строительные
свойства силикатного кирпича. Эти вопросы до сих пор в техниче-
ской литературе нс систематизированы и нс освещены с достаточной
полнотой.
Настоящая книга призвана дать производственникам и иссле-
дователям современные (в том числе и зарубежные) сведения о
теоретических и технологических основах производства силикатного
кирпича и оборудования. Она построена так, что в основных главах
содержатся элементы теории вопросов, касающихся соответствую-
щего технологического передела, и критическое рассмотрение с те-
оретических позиции технологических процессов и оборудования
для их осуществления. Теоретические положения но ряду техноло-
гических переделов (приготовление и обработка смеси, формование
сырца, подбор состава смеси для изготовления кирпича заданных
свойств и т. д.) прошли экспериментальную и производственную про-
верку. Большинство приведенных в книге данных получено в про-
цессе многочисленных исследований, проведенных во ВНИИстроме
в течение 1948—1978 гг., лишь часть которых опубликована в сбор-
никах трудов института.
Автор приносит благодарность А. В. Вол женском у, С. А. Кржс-
минскому и С. И. Хвостснкову за ценные замечания, сделанные при
подготовке рукописи, а также сотрудникам ВНИИстрома и его опыт-
ного завода.
Все замечания по содержанию книги будут приняты автором с
благодарностью.
ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Силикатный кирпич применяют для кладки стен жи-
лых, гражданских и промышленных зданий, карнизов,
цоколей, стен подвалов п фундаментов в сухих грунтах,
а также дымоходов. Некоторые сорта кирпича применя-
ют для строительства мостов (ФРГ) и даже таких от-
ветственных сооружений, как железнодорожные тунне-
ли (Швейцария) и промышленные дымовые трубы
(СССР, Голландия).
Многие технические свойства силикатного кирпича в
известной мере зависят от применяемого сырья, но они
могут изменяться в широких пределах при использовании
разнообразных технологических прпемов^/о которых бу-
дет сказано в последующих главах. В настоящее время
силикатный кирпич получают прочностью 7,5—40 МПа,
морозостойкостью 10—100 циклов, различной водостой-
кости и т. д.
Прессованные мелкоштучныс силикатные изделия
выпускают в виде полнотелого кирпича одинарного, по-
луторного, двойного и тройного формата (камней) и
пустотелых блоков, объем которых составляет 7—12 кир-
пичей основного формата (сучетом швов).
|"В ряде стран предусматривается выпуск силикатного
кирпича двух, трех сортов и более. В С0ЙР- и Польше
кирпич делят на лицевой и рядовой, в Англии, США и
Канаде — на специальный, пригодный для облицовки
наружных стен в условиях водонасыщения и заморажи-
вания, а также в условиях замораживания без водона-
сыщения, и на кирпич для внутренних стен. В СССР, Ан-
глии, ФРГ, Голландии и некоторых других странах из-
готовляют также цветной лицевой кирпич. В зависимости
от сорта кирпича к нему предъявляют различные требо-
вания по прочности, морозостойкости и допускаемым
отклонениям размеров. В большинстве случаев длина и
ширина кирпича подчиняются принятым в разных стра-
нах системам модулей и мер. Кроме того, в некоторых
странах действуют ограничения массы кирпича, которые
также сказываются на его размерах.
В СССР и Польше основной размер кирпича 250Х
XI20X65 мм, в Англии — 220X105X67 мм или 220Х
ХЮ5Х73 мм, в ФРГ —240X115X71 мм (NF) и 240Х
XI15X52 мм (ДЕ), в США и Канаде размеры кирпича
4
устанавливают по требованию заказчиков в пределах
каталожных данных фирм. Кроме основных существуют
также и производные размеры кирпича: в Польше —
полуторный 250X^20X103 мм, в СССР — утолщенный
(модульный) 250X120X88 мм и камни 250X120Х
Х138 мм, в ФРГ—2ДР и ЗД/\
В СССР утолщенный кирпич можно выпускать мас-
сой не более 4,3 кг. В ФРГ выпускают кирпич 2ДР и
ЗДР как полнотелый, так и пустотелый. Последний из-
готовляют плотностью 1600, 1400 и 1200 кг/мэ с колеба-
ниями 10 %. В Англии в большинстве случаев выпускают
кирпич с трапецеидальной выемкой на нижней постели,
что снижает его среднюю плотность по сравнению с
полнотелым примерно на 10%. Выпускаемые в ГДР,
ФРГ, Голландии и других станах пустотелые камни име-
ют среднюю плотность 1000, 1200 и 1400 кг/м8. Размеры
пустотелых блоков по Д1№ 106 рассчитаны так, чтобы
толщина стены в один блок была равна 175, 240 ила
300 мм. Длина блоков 240 и 365 мм, а их высота кратна
высоте трех пли четырех кирпичей ДР с учетом швов и
составляет 175 или 238 мм. Нормативная масса этих
камней (в воздушно-сухом состоянии) колеблется ог
16,2 до 26,7 кг.
Хребования к. техническим свойствам силикатного
кирпича меняются в зависимости от области его примс-
нёнШГ,"Обычно определяемой строительными нормами,
неодинаковыми в разных странах.
Прочность при сжатии и изгибе. Марка кирпича оп-
ределяется его средним пределом прочности при сжатии,
который составляет обычно 7,5—35 МПа. В табл. 1.1
приведены - требования -стандартов некоторых стран к
силикатному кирпичу разных марок. В стандартах ряда
стран (СССР, Канада, США) наряду с этим также рег-
ламентируют предел прочности кирпича при изгибе.
Пустотелые камни средней плотностью 1000 и 1200 кг/м3
могут иметь марки 50 и 25. В большинстве стандартов
предусмотрено определение прочности кирпича в воз-
душно-сухом состоянии и лишь в английском стандар-
те — в водонасыщсниом.
В стандартах приведены средняя прочность кирпича
данной марки и минимальные значения предела прочно-
сти отдельных кирпичей пробы, составляющие 75—80 %
среднего значения. В польском стандарте указана мини-
мальная, а не средняя прочность кирпича. Английский
6
® ТАБЛИЦА Т.1. ТРЕБОВАНИЯ К ПВОЧНОСТИ СИЛИКАТНОГО'КИРПИЧА ПО СТАНДАРТАМ НЕКОТОРЫХ СТРАН
Показатели Страны я обозначения стандартов
Англия* В-187-67 Канада. А-й.3-1954 Польша, ПН-61 СССР, ГОСТ 379-79 США, ASTM С 73-51 ФРГ. DIN 106
Б-12003
^сж ^сж ^пз ^СЖ ^СЖ ^вз ^СЖ ^из ^сж
Средние пределы 35 31,5 1 ь 4,2 15 30 4/2,4*** **•• 31,5 4,2 35
прочности прн 28 17,5 3,1 10 25 3,5/2 17,5 3,2 25
сжатии /?сж и из- гибе /?«□, МПа 21 14 7 10,5 2,1 7,5 20 15 12,5 10 7,5** 3,2/1,8 2,7/1,5 2,4/1,2 2/1 1,6/0,8 10,5 2,1 15 5‘*** 2,5**
Минимальные зна- чения прочности отдельных кирпи- чей, % средней Определяется до- пускаемым коэф- фициентом вари- ации для различ- ных классов кир- пича 80 100 75 80 80
• Прочность кирппча определяют после его водонасыщсния.
•• Только для пустотелых камней.
•** Под чертой —для утолщенного пустотелого кирпича.
**•• Только для пусготслого кирпича и камней прн рСр=1200 кг/м’.
стандарт предусматривает максимальные значения ко-
эффициента вариации прочности в зависимости от марки
кирпича: для марки 350—С„^16%, для марки 280 —
Су 20 %, а для более низких марок— Су 30 %-
Водопоглощение— это один из важных показателей
качества силикатного кирпича и является функцией его
пористости, которая зависит от зернового состава смеси,
ее формовочной влажности, удельного давления при уп-
лотнении. По ГОСТ 379—79 водопоглощение силикатно-
го кирпича должно быть не менее 6 %.
При насыщении водой прочность силикатного кирпи-
ча снижается по сравнению с его прочностью в воздуш-
но-сухом состоянии так же, как и у других строительных
материалов, и это снижение обусловлено теми же при-
чинами. Коэффициент размягчения силикатного кирпича
при этом зависит от его макроструктуры, от микрострук-
туры цементирующего вещества и составляет обычно, но
данным многочисленных испытаний ВНИИстрома, нс
менее 0,8.
Влагопроводность. Опа характеризуется коэффици-
ентом влагопроводности р, который зависит от средней
плотности кирпича. При рСр, примерно равной 1800 кг/м3,
и различной влажности р имеет следующие значения:
V, % 0,9 2 5 8 11 14 16,5 18,5
Р*10“ь, кг/м2 0 3,6 6,9 8,7 10,2 14,5 30 73
Морозостойкость. В нашей стране морозостойкость
кирпича, особенно лицевого, является наряду с прочнос-
тью важнейшим показателем его долговечности. По
ГОСТ 379—79 установлены четыре марки кирпича по
морозостойкости. Морозостойкость рядового кирпича
должна составлять нс менее 15 циклов замораживания
при температуре —15° С и оттаивания в воде при тем-
пературе 15—20° С, а лицевого — 25, 35, 50 циклов в за-
висимости от климатического пояса, частей и категорий
зданий, в которых его применяют. Так, например, но
СНиП П-В.2-71 в цоколях зданий можно применять
кирпич марок Мрз 35 и Мрз 50.
Снижение прочности после испытания на морозостой-
кость по сравнению с водонасыщенными контрольными
образцами не должно превышать 20% для лицевого и
£5% для рядового кирпича первой категории и соответ-
7
ственно 15 и 20% для кирпича высшей категории каче-
ства.
AIN 106 предъявляет требования по -морозостойкости
к кирпичу -марок 150 и выше только в том случае, если
его применяют для облицовки зданий. При этом кирпич
должен пройти 25 циклов испытаний без снижения проч-
ности более чем на 20%. По польскому стандарту сили-
катный кирпич всех видов должен выдерживать не ме-
нее 20 циклов замораживания и оттаивания без призна-
ков разрушениям В стандартах Англии, США и Канады
для облицовки наружных частей зданий, подвергаю-
щихся увлажнению и замораживанию, предусматривает-
ся кирпич повышенной прочности (21—35 МПа), но ого
морозостойкость нс нормируется.
Морозостойкость силикатного кирпича зависит в ос-
новном от морозостойкости цементирующего вещества,
которая в свою очередь определяется его плотностью,
микроструктурой и минеральным составом новообразо-
вании. По данным П. Г. Комохова, коэффициент моро-
зостойкости цементного камня из прессованного извест-
ково-кремнеземистого вяжущего автоклавной обработки
колеблется после 100 циклов от 0,86 до 0,94. При этом с
увеличением удельной поверхности кварца с 1200 до
2500 см2/г коэффициент морозостойкости несколько воз-
растает, а при дальнейшем увеличении дисперсности
кварца он снижается.
По данным В. В. Важенина [25], в порах водонасы-
щенного силикатного кирпича, имеющего рср= 1700 кг/м\
при температурах —6, —10, —20 и —30° С в лед прев-
ращалось соответственно 78,4, 80,5, 81,4 и 81,7% нахо-
дившейся в нем влаги. Это свидетельствует о том, что в
структуре кирпича преобладали сообщающиеся между
собой макрокапилляры. В настоящее время в связи с
применением механических захватов для съема и уклад-
ки сырца в сырьевую шихту стали вводить значительно
большее количество дисперсных фракций для повыше-
ния его плотности и прочности (см. гл. VI). Вследствие
этого в структуре вырабатываемого сейчас силикатного
кирпича заметную роль играют уже мнкрокапнлляры, в
которых вода не замерзает, что значительно повышает
его морозостойкость.
Наши исследования показали, что морозостойкость
силикатных образцов зависит от вида гидросиликатов
кальция, цементирующих зерна песка (низкооснбвных,
8
высокооснбвных или их смеси). После 25 циклов испы-
таний коэффициент морозостойкости образцов, изготов-
ленных на основе кварцевых песков с цементирующей
связкой, представленной CSH(B), составил 0,98, со связ-
кой С5Н(В)4-Сг5Н(А) — 1,03 н со связкой СгБЩА) —
1,25. После 100 циклов испытаний коэффициенты моро-
зостойкости образцов с указанными видами связки при-
мерно одинаковы (1,02—1,04). Коэффициент морозостой-
кости образцов, предварительно прошедших испытания
на атмосферостойкость, после 100 циклов заморажива-
ния и оттаивания равнялся для низкооснбвной связки
0,81, высокооснбвной—1,26 и их смеси—1,65.
Нами изучалась также морозостойкость силикатных
образцов, изготовленных на основе песков различного
минерального состава. Были использованы наиболее рас-
пространенные пески: мелкий кварцевый, чистый и с
примесью 10 7о каолинптовой или монтмориллонитовой
глины, полевошпатовый, смесь 50 % полевошпатового и
50% мелкого кварцевого, крупный кварцевый, содержа-
щий до 8 % полевых шпатов.
Кремнеземистая часть вяжущего состояла из тех же,
но размолотых пород. Соотношения между активной
окисью кальция и кремнеземом в вяжущем назначали
исходя из расчета получения цементирующей связки с
преобладанием низко- или высокооснбвных гидросплнка-
тов кальция пли пх смеси. Количество вяжущего во
всех случаях было постоянным. Из рис. 1.1 видно, что
морозостойкость силикатных образцов после 100 циклов
замораживания и оттаивания зависит не только от типа
цементирующей связки, но и от минерального состава
песка. Влияние минерального состава песка особенно
сказывается при наличии связки из низкоосновных гпд-
росиликатов кальция, когда в смесь введено 10%
каолинптовой или монтмориллонитовой глины. Коэффи-
циент морозостойкости при этом падает до 0,82.
При повышении основности связки коэффициент
морозостойкости составов, наоборот, повышается до 1,5,
что свидетельствует о продолжающейся реакции между
компонентами в процессе испытаний.
Из приведенных данных видно, что хорошо изготов-
ленный силикатный кирпич требуемого состава являет-
ся достаточно морозостойким материалом.
Атмосферостойкость. Под атмосферостойкостью обы-
9
Рис. 1.1. Морозостойкость силикатных образцов с цементирующей
связкой разной основности, изготовленных из песков различного мн*
морального состава
л- цементирующая связка CSH(B); б —то же, CSH(B)+CaSH(A); в —то же.
CjSH(A); / -мелкий кварцевый лесок; 2— смесь 90% мелкого кварцевого
песка н 10% каолппптовоП глины; 3 — смесь 90% мелкого кварцевого песка
и 10% монтмориллонитовой глины; 4 — крупный полевошпатовый песок; 5 —
смесь 60% мелкого кварцевого и Б0% крупного полевошпатового песков; б —
крупный кварцевый песок
чно понимают изменение свойств материала в результа-
те воздействия на него комплекса факторов: переменно-
го увлажнения и высушивания, карбонизации, замора-
живания и оттаивания. Поскольку морозостойкость
была подробно освещена выше, здесь она будет приво-
диться лишь в качестве фактора, усугубляющего воз-
действие первых двух.
Н. II. Смирнов [116] исследовал микроструктуру
свежсизготовлеиных и пролежавших в кладке 10 лег
образцов силикатного кирпича Кореневского, Красно-
пресненского, Люберецкого л Мытищинского заводов.
Он установил, что в общем случае чешуйки новообразо-
ваний за 10 лет частично замещаются вторичным каль-
цитом в результате карбонизации гпдросиликатов каль-
ция.
Гаррисон и Бесси [177) испытывали в течение многих
лет силикатный кирпич разных классов прочности, за-
рытый в грунт полностью пли наполовину, а также ле-
жащий в лотках с водой и на бетонных плитах, уложен-
ных на поверхность земли. Они установили, что внеш-
ний вид кирпичей, лежавших 30 лет в земле с
дренирующим и не дренирующим грунтом, мало изме-
нился, но их поверхность размягчилась, а у кирпичей,
частично зарытых в землю, открытая часть осталась без
ю
повреждений, хотя в некоторых случаях поверхность
покрылась мхом.
Состояние кирпичей, находившихся 30 лет на бетон-
ных плитах, зависело от их класса. Так, оказались без
повреждении или имели незначительные повреждения
95% кирпичей класса 4—5 (28—35 МПа), 65% кирпи-
чей класса 3 (21 МПа) и 25 % кирпичей класса 2
(14 МПа). Все кирпичи класса 1 (7 МПа) имели пов-
реждения уже через 16 лет. Все кирпичи, лежавшие 30
лет на земле в лотках с водой, получили повреждения и
чем ниже класс кирпича, тем раньше они появлялись: у
кирпичей класса 1 — через 8 лет, класса 2 — через 19 лет;
класса 3 — через 22 года и для классов 4—5 — через 30
лет.
Прочность кирпичей, пролежавших и земле 20 лет,
уменьшилась примерно вдвое. При этом наибольшее
снижение прочности наблюдалось у кирпичей, находив-
шихся в нсдренирующем глинистом грунте, а наимень-
шее— у кирпичей, наполовину зарытых в землю (стой-
мя). За 20 лет в зависимости от условий пребывания в
грунте карбонизировалось 70- 80 % гидросиликатов
калышя, причем в основном карбонизация произошла в
первые 3 года. Таким образом, даже при таких исклю-
чительно жестких испытаниях силикатный кирпич клас-
сов 3 и 4 оказался достаточно стойким.
Общеизвестно, что прочность силикатного кирпича
после остываипя повышается. Именно поэтому по ранее
действовавшему ОСТ 5419 предусматривалось опреде-
лять его прочность не рапее чем через две недели после
изготовления. Нами [138] были проведены испытания
кирпича Люберецкого завода па образцах, отобранных
от большого числа партий (в общей сложности
3 млн. шт.). По 10 кирпичей из каждой пробы раскалы-
вали пополам, половинки разных кирпичей складывали
попарно в определенной последовательности и испыты-
вали сразу, а остальные укладывали на стеллажи и
испытывали в той же последовательности через 15 сут.
При этом было установлено, что прочность кирпича за
это время возросла в среднем на 10,6%, влажность его
уменьшилась с 9,6 до 3,5%, а содержание свободной
окиси кальция снизилось на 25% первоначального.
Таким образом, повышение прочности силикатного кир-
ппча через 15 сут после изготовления можно объяснить
совместным влиянием его высыхания и частичной кар-
бонизации свободной извести.
П
Во ВНИИстроме мы провели детальные исследова-
ния атмосфсростойкости силикатных образцов, изготов-
ленных на основе приведенных выше песков различного
состава и трех типов гпдросиликатной связки. В специ-
альной климатической камере образцы попеременно ув-
лажняли дождеванием, высушивали теплым воздухом
(f=50° С) и одновременно инфракрасным излучением.
Заданный режим поддерживали автоматически при дли-
тельности цикла 1.5 ч. 80 циклов испытаний соответст-
вовали годовому количеству осадков, лучистой энергии
и тепла во II климатическом районе страны.
Для определения поведения материала за 10 лет об-
разцы подвергали непрерывным испытаниям в климати-
ческой камере в течение 1200 ч, после чего одну их часть
испытывали на прочность, а другую — на морозостой-
кость (100 циклов). В процессе испытания образцов в
климатической камере одновременно действовали фак-
торы деструкции и структурообразования. Первые обус-
ловливались расшатыванием структуры образцов вслед-
ствие их последовательных усадок и набуханий при вы-
сыхании и увлажнении, вторые — продолжающимся
упрочнением новообразований и перекристаллизацией их
гелевидных составляющих пол воздействием влаги и
тепла. В зависимости от того, какой из этих факторов
преобладал, менялась в ту или иную сторону прочность
образцов.
Как видно из рис. 1.2, а, в подавляющем большинст-
ве случаев прочность образцов, характеризуемая коэф-
фициентом стойкости (отношение прочности до и после
испытания), после пребывания 1200 ч в климатической
камере повышается по сравнению с первоначальной или
остается на том же уровне. Несколько снижается проч-
ность образцов, изготовленных из мелкозернистого
кварцевого песка с добавкой каолинптовой глины, а
также из полевошпатового песка при высокоосновной
цементирующей связке. Коэффициент морозостойкости
образцов из смеси с разным составом песка, предвари-
тельно испытанных в климатической камере, колебался
от 0,8 до 1,17.
На рис. 1.2, б показаны результаты испытаний об-
разцов таких же составов после полной искусственной
карбонизации, часть которых была затем испытана пос-
ле 100 циклов замораживания и оттаивания. Обращает
внимание тот факт, что по мере увеличения основности
гидросиликатов цементирующей связки влияние карбо-
12
низании сказывается больше и коэффициент стойкости
составляет 1,6 и выше. После 100 циклов испытаний
карбонизированных образцов на морозостойкость их
прочность в общем остается па прежнем уровне — 0,83—
1,4 начального значения.
Термографическими и рентгеноскопическим# исследо-
ваниями установлено, что после испытания образцов в
климатической камере заметных изменений в цементи-
рующей связке не отмечается, а после карбонизации
гндросиликаты кальция превращаются в карбонаты н
гель кремнекислоты, являющиеся стойкими образовани-
ями, цементирующими зерна песка.
Таким образом, можно считать, что силикатный кир-
пич, изготовленный из песков различного минерального
состава с использованием тонкомолотого известково-
кремнеземистого вяжущего, является вполне атмосферо-
стойким материалом.
Стойкость в воде и агрессивных средах. Стойкость
силикатного кирпича определяется степенью взаимо-
действия цементирующего его вещества с агрессивными
средами, так как кварцевый песок стоек к большинству
Рис. 1.2. Стойкость силикатных образцов
л: / — после испытания в климатической камере; //— то же. + 100 циклов
замораживания; б: 1 — после карбонизации; П — то же, + 100 циклов замо-
раживания (составы леска см. на рис. 14)
13
сред. Различают газовые и жидкие среды, в которых
сТОМость силикатного кирпича, по данным НИИЖБ
[85], зависит от их состава. Из этих данных следует, что
силикатный кирпич нестоек против действия кислот, ко-
торые разлагают гидросиликаты и карбонаты кальция,
цементирующие зерна песка, а также против содержа-
щихся в воздухе агрессивных газов, паров и пыли при
относительной влажности воздуха более 65 %. Необхо-
димо отметить, что приведенные ориентировочные дан-
ные относятся к силикатному кирпичу по ГОСТ 379—53,
требования к качеству которого значительно ниже, чем
по ГОСТ 379—79.
В. Е. Песельник [98] исследовал поведение силикат-
ных кирпича и облицовочных плит, находившихся дли-
тельное время в фасадах жилых и гражданских зданий.
Он пришел к выводу, что основным фактором, способ-
ствующим разрушению поверхности кирпича, является
совместное действие атмосферной влаги и содержащих-
ся в воздухе промышленных городов сернистых газов,
которое приводит к сульфатной коррозии и нарушению
прочности наружного слоя (толщиной до 2 мм за 55 лет
службы), его загрязнению, а иногда даже к отслаиванию
поверхностных корок. Автор установил, что морозостой-
кость силикатных облицовочных плит, в состав которых
входит молотый песок (являющихся также более плот-
ными, чем кирпич, изготовленный в 1907—1912 гг., проч-
ностью 9 МПа), через 2,5 года службы повысилась, а
истираемость поверхности понизилась по сравнению с
новыми плитами. Это свидетельствует об увеличения
прочности и стойкости лицевой поверхности таких плит.
Действие воды на силикатный кирпич изучали
М. И. Хигерович и Д. С. Новаховская [160], которые ус-
тановили, что после пребывания в воде и солевых
растворах в течение 6 мес прочность прессованных образ-
цов падает на 35—40%. Авторы объясняют это гидроли-
тическим расщеплением цементирующих новообразова-
ний и выщелачиванием гидрата окиси кальция.
М. Н. Чичснин [167], также исследовавший действие
воды на силикатные образцы, выявил, что выщелачива-
ние СаО зависит от удельной поверхности песка в ших-
те. П|)и 5УЛ=250 300 см2/г выщелачивание окиси каль-
ция из силикатных образцов, длительное время находив-
шихся пол воздействием мягкой воды, не больше, чем у
цементных.
14
Наши работы [145] по изучению действия воды на
образцы из силикатного бетона с цементирующей связ-
кой различного минерального состава показали, что
вначале (до 6 мес) их прочность падает, а через 12 мсс
опа, как правило, восстанавливается и даже превышает
первоначальную. Следует отметить, что в этих экспери-
ментах содержание вяжущего составляло 25 % массы
образцов, тогда как в рядовом силикатном кирпиче оно
меньше, поэтому нами была исследована водостойкость
силикатных образцов, изготовленных из мелкого кварце-
вого песка с 10% валовой извести. К смеси добавляли
1,5 и 5% молотого песка или 5% молотой глины, т. е.
количество, обычно применяемое заводами, хотя при
этом не обеспечивается оптимальный состав вяжущего
(см. гл. IV).
Образцы подвергали воздействию проточной и не-
проточной дистиллированной и артезианской воды в
течение более 2 лет. Из рис. 1.3 видно, что в основном
коэффициент стойкости образцов падает в первые 6 мсс,
а затем остается без изменения. Более высокий коэффи-
циент стойкости — у образцов, содержащих 5% моло-
того песка, а более низкий — у образцов, в состав кото-
рых введено 5 % молотой глины. Образцы, содержащие
1,5% молотою песка, занимают промежуточное поло-
жение: их коэффициент стойкости составляет примерно
0,8, что следует признать достаточно высоким для рядо-
вого силикатного кирпича.
Аналогичные образцы подвергали воздействию силь-
но минерализованных грунтовых вод, содержащих ком-
плекс солей (табл. 1.2), а также 5%-ного раствора
Na2SOn и 2.5 %-кого раствора MgSO«.
ТАБЛИЦА 1.2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СОЛЕВЫХ РАСТВОРОВ
ГРУНТОВЫХ ВОД. мг/л
№ раствора MgSO, Na^O* CaSO* CaCI, NaCl Всего
1 2010 1270 1240 350 — 4 870
2 3450 6050 1260 1260 13700 25620
Каждые 3 мес определяли прочность и коэффициент
стойкости образцов, находившихся в различных раство-
рах. На рис. 1.3 видно, что в грунтовых водах № 1, 2 и
в растворе Na2SO< прочность образцов снижается в ос-
15
Длитьносгпь npelpjftfflufl * среденес
Рис. 1.3. Стойкость силикатных образцов
а — в артезианской воде; - проточной; — — — непроточной; б — в
дистиллированной воде: - — - проточной; ----непроточной; в — в грунто-
вой воде № 1; а —то же, № 2; д — в 6%-ном растворе NfitSO«; е — в 2,5%-ном
растворе MgSO4; 1 — 6% молотого кварца; 2 — 1,5% молотого кварца; 8—5%
МОЛОТОЙ ГЛИНЫ
Рис. 1.4. Влияние
высоких темпера-
тур ва свойства
силикатного кир-
пича
/ — прочность; 2— со-
держание раствори-
мой SlOr, 3 — исти-
раемость; 4 — водо-
поглощевне
16
новном в течение 9 мес, а к 12 мес она стабилизируется
и в дальнейшем не меняется. В отличие от этого проч-
ность образцов, находившихся в растворе MgSO«, падает
все время, и они начинают интенсивно разрушаться уже
по истечении 15 мес.
Как правило, коэффициент стойкости образцов, со-
держащих 5% молотого песка, составляет в грунтовых
водах и растворе NagSO^ примерно 0,9, содержащих
1,5% молотого песка—0,8, тогда как у образцов, в со-
став которых введено 5% молотой глины, в грунтовой
воде № 1 и 5%-ном растворе NazSO< он достигает 0,7,
а в грунтовой воде № 2 падает до 0,6. Следовательно,
образцы с молотой глиной нельзя признать достаточно
стойкими к воздействию агрессивных растворов, а также
мягкой и жесткой воды.
Таким образом, силикатный кирпич, в состав которо-
го введено 5% молотого песка, обладает высокой стой-
костью к минерализованным грунтовым водам, за иск-
лючением растворов MgSOi.
Жаростойкость, К. Г. Дементьев [46], нагревавший
силикатный кирпич при различной температуре в тече-
ние 6 ч, установил, что до 200° С его прочность увеличи-
вается, затем начинает постепенно падать и при 600 ° С
достигает первоначальной. При 800° С она резко снижа-
ется вследствие разложения цементирующих кирпич
гидросиликатов кальция.
Повышение прочности кирпича при его прокаливании
до 200 ° С сопровождается увеличением содержания
растворимой S1O2, что свидетельствует о дальнейшем
протекании реакции между известью и кремнеземом
(рис. 1.4). Б. Вектарис [28j, изучавший стойкость сили-
катного бетона при повышенных температурах, пришел
к выводу о том, что его жаростойкость (550—600 ° С)
значительно превышает 'Принятый до последнего времени
предел (250 ° С).
По данным Шаутена, силикатный кирпич, выпускае-
мый в Голландии, применяют при сооружении фунда-
ментов и дымовых труб промышленных, жилых и обще-
ственных зданий. В СССР имеются дымовые трубы про-
мышленных котельных, сложенные более 50 лет назад
(например, в 1928 г. на Краснопресненском комбинате
силикатных строительных материалов), эксплуатируе-
мые по настоящее время и находящиеся в хорошем
состоянии.
17
ВНИИПО МВД СССР пропел испытания силикатного
кирпича, взятого из различных участков дымоходов в
ряде жилых домов Брянска. Кирпич был в хорошем со-
стоянии, а его прочность составила 12—21,2 МПа.
По данным исследований, проведенных Ю. Сосниным
и К. Кнапп в АКХ им. Памфилова, при работе газовых
приборов на внутренней поверхности длинных дымохо-
дов из продуктов сгорания выпадает конденсат, особен-
но в морозные дни. Конденсат увлажняет кладку дымо-
ходов, которая в трубах, находящихся выше чердачного
перекрытия, попеременно замерзает и оттаивает. Это
разрушает дымовые трубы, если они выложены из недо-
статочно морозостойкого материала.
Основываясь на данных исследований и опыте экс-
плуатации силикатного кирпича в дымоходах и дымовых
трубах, Госстрой СССР внес изменение в СНиП III-Г.
11-72 «Отопительные печи, дымовые и вентиляционные
каналы жилых и общественных зданий. Правила произ-
водства и приемки работ», согласно которому разреша-
ется силикатный кирпич марки 150 применять для клад-
ки дымовых каналов в стенах, в том числе от газовых
приборов, для разделок, огнезащитной изоляции и обли-
цовки; марки 150 с морозостойкостью Мрз35 — для
кладки дымовых труб выше чердачного перекрытия.
Теплопроводность. По данным различных испытаний
[3] теплопроводность сухих силикатных кирпичей и кам-
еней колеблется от 0,35 до 0,7 Вт/(м-°С) и находится в
линейной зависимости от их средней плотности, практи-
чески не завися от числа и расположения пустот, что
отвечает также Д1Ы 41.08 для силикатного кирпича при
эксплуатационной влажности (рис. 1.5).
Испытания в климатической камере фрагментов стен,
выложенных из силикатных кирпичей и камней различ-
ной пустотности, показали, что теплопроводность стен
зависит только от плотности последних. Теплоэффектив-
ные стены получаются лишь при использовании много-
пустотных силикатных кирпичей и камней плотностью
не выше 1450 кг/м8 и аккуратном ведении кладки (тон-
кий слой нежирного раствора плотностью не более
1800 кг/м3, нс заполняющего пустоты в кирпиче).
Газо-, паре- и звукопроницаемость. На рис. 1.6 по-
казаны результаты исследований Каммерера [175], изу-
чавшего диффузию водяных паров через силикатный
кирпич различной плотности. Как видно, эта зависи-
18
Средняя плотность
кирпича , кг/м3
Рпс. 1.5. Теплопроводность си-
ликатного кирпича и кладки
из него
Рис. I.G. Паропроницасмость
силикатного кирпича
I — кирпича при IF—0%, по иссле-
дованиям 11ИИСФ; 2 — кирпича при
1F—5% по DIN4108; 3—кладки стоп
голщппоЛ в два кирпича, по иссле-
дованиям 11ИИСФ и НИ И СМ
(Минск)
мостъ имеет нелинейный ха-
рактер п растет несколько
быстрее, чем плотность кир-
пича.
Опперманн [181], послед
девавший газопроницае-
мость силикатных материа-
лов, пришел к выводу, что
она у образцов силикатного
кирпича, изготовленных на
основе песка с удельной по-
верхностью 80 см2/г с раз-
ным содержанием извести
Рис. 1.7. Зависимость между
газо- и паропроиицасмостъю
силикатного кирпича
и уплотнением, при оди-
наковом давлении в авто-
клаве (1,6 МПа), но с различной длительностью запари-
вания, хороню корреспондирует с паропроницаемостью,
определенной Каммерером, что видно из рис. 1.7.
Перенос воздушного звука в жилых зданиях со сте-
нами, сложенными из силикатного кирпича, изучал
Вайсс [186] в испытательной камере, в которой выкла-
дывали степы площадью 10 м2, а также непосредственно
в построенных из него жилых домах. Данные испытаний
приведены в табл. 1.3, из которой видно, что звукопсре-
дача зависит в основном от массы 1 м2 стены и ее кон-
струкции.
ТАБЛИЦА 1.8. ПЕРЕНОС ВОЗДУШНОГО ЗВУКА В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ
СО СТЕНАМИ ИЗ СИЛИКАТНОГО -КИРПИЧА [186)
Толщина степы, см Масса 1 ы1 стены, кг Защита от воздушного звука, дБ Индекс изо- ляции от воз. душного звука, дБ
неоштукату- ренной оштука- туренной определе- но в каме- ре определено в жилых зда- ниях
15 18 340 +3 —2,2 50
18 21 360 +5 4-1.5 53
25 28 480 — 4-4 56
154-4*4-10 32 560 +3 — 55
* Воздушный промежуток.
Усадка. При возведении и эксплуатации зданий важ-
ное значение имеет усадка силикатного кирпича, поэтому
в некоторых странах она нормируется. Так, по англий-
скому стандарту BS187 — 67 усадка кирпича классов
5 — 2А должна составлять не более 0,025%, класса 2В —
0,035%. Для класса 1 она не лимитируется.
Пуртон и Колдрей [183] установили, что усадка сили-
катных прессованных образцов зависит от состава ново-
образований и наличия в них свободной влаги. С увели-
чением влажности и уменьшением основности гндроси-
ли катов усадка образцов повышается от 0,01 до 0,04%
(рис. 1.8). При повышении давления и сокращении дли-
тельности автоклавной обработки она уменьшается.
Мейер и Гросскопф иссле-
^1 Г"| довали усадку и ползучесть
Рис. 1.8. Усадка силикатно-
го кирпича
0.02%; 3-0,03%;
4— 0.04%
прессованных призм размером
4х4х 16 см и натурального си-
ликатного кирпича различных
марок на разных растворах в
специальных установках, в ко-
торых с помощью пружин под-
держивали заданное давление
в течение длительного време-
ни. Они нашли, что усадка
призм со временем (за 420 сут)
растет и зависит от марки
строительного раствора. При
использовании раствора груп-
пы II (/?=5,1 МПа) она вдвое
меньше, чем при использова-
нии раствора группы III (>?==
20
-17,6 МПа). Абсолютное значение усадки призм соста-
вило за 420 сут в первом случае 0,12, а во втором —
0,23%.
Усадка трех силикатных кирпичей марки 150, уста-
новленных торцами один на другой на растворе, за 240
сут составила 0,15%, марки 250—0,2% и в дальнейшем
(через 400 сут) она уже не менялась. Ползучесть под
нагрузкой, наоборот, была у кирпичей марки 150 втрое
выше, чем кирпичей марки 250, и составила через 400
сут в первом случае 0,003, а во втором—0,0009% МПа.
Пинер и Хаге испытывали на специальной пружин-
ной установке простенки шириной 0,74 и высотой 2 м,
выложенные из силикатного кирпича на растворе. По их
данным, усадка простенков из полуторного кирпича че-
рез 282 сут составила 0,25 мм и кирпича нормального
размера 0,45 мм, а ползучесть иод нагрузкой — соответ-
ственно 0,33 и 0,52 мм.
Сцепление с раствором. Этот фактор имеет особое
значение в сейсмических районах, где от сцепления кир-
пича с раствором зависит этажность возводимых зда-
ний.
По данным Бурхартца, сцепление известкового раст-
вора 1:3 с силикатным кирпичом такое же, как с глиня-
ным, и составляет через 28 сут твердения в кладке при
затворении раствора водой 0,07 МПа и молоком
0,13 МПа.
Сцепление раствора с кирпичом разного вида (клин-
кером*’' облицовочным и рядовым глиняным, силикат-
ным) при испытании на срез такх<е примерно одинаково
и зависит только от состава строительного раствора.
Однако при использовании в качестве сырья для изготов-
ления силикатного кирпича й раствора для его кладки
мелких барханных песков, лёссов или песчаников нор-
мальное сцепление кирпича с раствором резко уменьша-
ется и составляет в возрасте 28 сут всего 0,035 — 0,05
МПа, а касательное—0,14—0,15 МПа, тогда как по
СНиП П-А. 12-69* для I категории кладки /?„^0,18МПа,
а 7?ср^0,36 МПа; для II категории кладки соответствен-
но ^,1^0,12 и /?ср^0,24 МПа.
Для увеличения сцепления раствора с силикатным
кирпичом А. А. Таиров и Б. И. Нудельман [121] вводили
в состав шихты последнего гидравлически активные до-
бавки (сиштофф, глинит. глиеж, опоку). Они установи-
ли, что наиболее эффективной является добавка глинита
21
(10% массы кирпича), позволяющая поднять его нор-
мальное сцепление с раствором в 28-сут возрасте до
0,17 МПа, а касательное — до 0,295 МПа. По данным
Л. II. Болотовой, еще лучший результат дает введение
жидкого стекла непосредственно в строительный раст-
вор для кладки, что позволяет довести нормальное сцеп-
ление силикатного кирпича, изготовленного обычным
способом на основе лёсса в зависимости от состава до
0,26 и 0,47 МПа, а на основе песчаника—до 0,18 и
0,32 МПа. Хорошие результаты получены также
ЦНИИСК при использовании полимерцементных раст-
воров.
Несущая способность стен. Она регламентируется
СНиП П-В.2-71 в зависимости от марки полнотелого си-
ликатного кирпича и марки строительного раствора.
Проведенные ЦНИИСК в 1975—1977 гг. испытания
стен из силикатных утолщенных кирпичей и камней раз-
личной пустотностн показали, что расчетное сопротив-
ление таких кладок может быть принято одинаковым с
сопротивлением кладок из полнотелого кирпича.
Значения упругой характеристики а кладок стен из
силикатного одинарного полнотелого и утолщенного пус-
тотелого кирпича составляют 0,75 а кладок из керами-
ческих материалов. Упругие же характеристики кладок
из пустотелых силикатных камней и из керамических
материалов одинаковы.
ГЛАВА II. СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Основными видами сырья для производства сили-
катного кирпича являются песок, известь и вода. По
имеющимся данным более 50% заводов силикатного кир-
пича располагают известково-обжигательными цехами,
сырьем для которых служат карбонатные породы — из-
вестняки. Помимо основных видов сырья многие заводы
применяют суглинки, трепелы и другие кремнеземистые
породы, золы и шлаки от сжигания углей на ТЭС, ме-
таллургические шлаки и другие плавленые алюмоси-
ликатные материалы, а также некоторые горные поро-
ды и промышленные отходы. Указанные материалы
обычно используют в качестве компонентов вяжущего
или активных заполнителей, а некоторые из пих — также
22
в качестве уплотняющих добавок[/Гак как известь явля-
ется на большинстве силикатных заводов вторичным про-
дуктом — полуфабрикатом, се технология освещается
кратко.
11.1. ПЕСКИ ПРИРОДНЫЕ И ИСКУССТВЕННЫЕ
Основным компонентом силикатного кирпича (85—
90 % по массе) является песок поэтому заводы сили-
катного кирпича размещают, как правило, вблизи место-
рождений песка, и песчаные карьеры являются частью
предприятий. Состав и свойства песка определяют во
многом характер и особенности технологии силикатного
кирпича.
Песок — это рыхлое скопление зерен различного ми-
нерального состава размером 0,1—5 мм. По происхож-
дению пески разделяют на две группы — природные и
искусственные. Последние, в свою очередь, разделяют на
отходы при дроблении горных пород (хвосты от обога-
щения руд, высевки щебеночных карьеров и т. п.), дро-
бленые отходы vIt сжигания топлива (песок из топлив-
ных шлаков), дробленые отходы металлургии (пески из
доменных и ватсржакстных шлаков).
По назначению их можно подразделять на пески для
бетонных и железобетонных изделий, кладочных и шту-
катурных растворов, силикатного кирпич^ В-настоящей
главе--подробно освещаются лишь данные о песках для
производства силикатного кирпича.
Природные пески
Происхождение и виды песков
Пески являются продуктами выветривания коренных
или осадочных горных пород (гранитов, порфиров, гней-
сов, полевых шпатов, карбонатов и т. д.), которые в
дальнейшем были перенесены водой или ветром и осаж-
дены и переосаждсщы в местах их нынешнего нахожде-
ния. Поэтому пески представляют собой типичные оса-
дочные породы.
В зависимости от воздействия различных физических
и химических факторов пески могут значительно отли-
чаться от горных пород, продуктом выветривания кото-
рых они являются. По П. И. Фадееву [1301, элювиальны-
ми называют пески, образовавшиеся на месте разруше-
23
ния горных пород в процессе их выветривания и
денудации (перемещения). Делювиальными называют
продукты выветривания, смытые струями дождевых и
талых вод. Под элювиальными песками подразумевают
продукты выветривания горных пород, перенесенные
мощными водными потоками—реками. В верхнем те-
чении рек, где скорость воды наибольшая, откладывают-
ся крупнообломочные части (валуны, щебень, галька),
в среднем течении — крупные пески, а в нижнем — мел-
кие. В зависимости от климатических условий и времени
года скорость течения воды в реках значительно меняет-
ся, и на одних и тех же участках реки могут отлагаться
как крупные, так и мелкие зерна песка в виде отдельных
более или менее мощных прослоек, что нс меняет основ-
ной закономерности в распределении крупности песков.
Так, например, средний размер песков по течению реки
Волги от г. Куйбышева до Саратова на расстоянии 400
км уменьшается с 0,3 до 0,2 мм.
Ледниковые пески представляют собой комплекс пес-
чаных отложений, образованных деятельностью как
ледников (моренные пески), так и их талых вод (флю-
виогляциальные и озово-камовые пески). Вследствие того
что при продвижении ледников увлеченные ими обломки
горных, в том числе осадочных пород, а также лежащие
на их пути пески, глины и другие ранее осажденные про-
дукты выветривания не классифицируются, все они осе-
дают вместе при таянии ледников. Поэтому в моренных
песках встречаются валуны, прослойки глины и т. д. Флю-
виогляциальные пески, переносимые из мест вытаивания
проточными талыми водами, отсортировываются по
размерам зерен по мере их продвижения.
Эоловые пески являются отложениями, образованны-
ми в результате деятельности ветра. Непостоянство ско-
рости и направления ветров приводит к неравномерности
состава и мощности отложений эоловых песков, обра-
зующихся в пустынных районах. В прибрежных районах
под воздействием господствующих ветров могут образо-
вываться дюны на морских берегах (например, в При-
балтике), а также по берегам Волги, Днепра, Дона, Оки
и других рек. В материковых пустынных районах ветрами
навеваются материковые дюны (барханы).
Морские пески образуются под воздействием морской
воды, и их характер зависит от рельефа и геологического
строения прилегающей суши и дна, от размеров водоема,
24
характера движения в нем воды, ее солености и клима-
тических условий. При перемещении наносов первичного
обломочного материала, попадающего в прибрежные
зоны моря, он под воздействием воды быстро дробится,
истирается и шлифуется. Мелкие дисперсные частицы
уносятся в более глубокие части моря, а крупные час-
тицы оседают в прибрежной зоне, распределяясь по глу-
бине в соответствии с крупностью и плотностью. Вслед-
ствие поднятия уровня дна моря ископаемые морские
пески распространены в бассейнах нижнего течении рек
Печоры, Северной Двины, Онеги, на Кольском полуост-
рове, а также на больших участках бассейна Каспийско-
го моря.
Характер залежей песков в основном зависит от их
происхождения. По подсчетам П. И. Фадеева (130], в
европейской части СССР наибольшее распространение
имеют элювиальные, речные пески (51%), затем следуют
водно-ледниковы’е (24%), эоловые (11,3%) и морские
(6,5%). На долю песков всех остальных типов падает
всего 6,7%.
Минеральный состав песков
В песках наиболее часто встречаются минералы,
состав которых приведен в табл. II. 1. Превалирующее
место среди минералов песка занимает кварц, обладаю-
щий в условиях земной поверхности большой устойчи-
востью. Однако чистые кварцевые и другие мономине-
ральные пески встречаются чрезвычайно редко. В приро-
де большей частью распространены смешанные пески.
Поэтому условно пески делят по преобладанию того или
иного минерала на кварцевые, полевошпатовые, слю-
дистые, известняковые и т. д. При содержании преобла-
дающего минерала 50—90%, а другого минерала 10—
50% пески называют кварцево-полевошпатовыми, поле-
вошпато-кварцевыми и т. д.
Кварцевые пески представляют собой конечную ста-
дию разрушения горных пород, подвергнутых много-
кратному воздействию выветривания и денудации.
В кварцевых песках содержатся в качестве примесей
слюды, каолип, карбонаты, мергель, полевые шпаты, хал-
цедон, опал, гели окислов и гидроокислов железа и ред-
кие минералы.
Полевошпатовые пески образуются при разрушении
26
ТАБЛИЦА II.1- НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ
МИНЕРАЛЫ ПЕСКОВ
Группа соединений Ммнеряя Химический состав
Окнслы кремния Алюмосиликаты: Кварц Халцедон Опал SiO2 SiOj-l- SiO2 • пНгО SiOs-rtHjO
полевые шпаты слюды Ортоклаз Микроклин Альбит Анортит Нефелин Биотит | КгО АЬОз-бЗЮг ЫагО • AlaOj - 6SiO2 CaO«AliOs*2SiO2 N a^O • AljOj • 2SiO2 KaO-6(Mg, Fe)O-Al2O3-6SiO2X Х2НгО K2O • 3A12O3 • 6SiO2 - H2O
Мусковит
Карбонаты Окисли железа Окись титана Магниевые сили- каты Кальцит Доломит Лимонит Гематит Магнетит Рутил Оливин Авгит Роговая об- манка Диопсид CaCO3 Ca-Mg(CO3)2 2Рс2О3-ЗНгО FC2O3 FC3O4 TiO2 (Mg. Fc)rSiO4 (Mg, Fc) - S1O3 (Mg, Ca, Fe)SiO3 (Mg, Ca)Si2O6
гранитов, гнейсов и других кислых пород и тесно связа-
ны с ними по составу и распространению. Они менее ус-
тойчивы, чем кварцевые пески, и под действием воды,
кислорода и углекислоты сравнительно быстро разла-
гаются до каолина. Встречаются также неполностью
разложившиеся полиминеральные зерна, представлен-
ные пористой кварцевой оболочкой, внутри которой на-
ходится каолин. Смешанные полпминеральные пески
возникают в основном на первых стадиях разрушения
магматических и метаморфических пород, когда агенты
химическою выветривания и денудации не успели еще
разрушить и отсортировать первичные минералы этих
пород.
Карбонатные пески имеют еще большую связь с ма-
теринскими породами, продуктами разрушения которых
они являются.
26
Форма и характер поверхности зерен песка
Эти факторы имеют большое значение для форму-
емости силикатной смеси и прочности сырца, а также
влияют на скорость реакции с известью, начинающейся
во время автоклавной обработки на поверхности песчи-
нок. По данным В. П. Батурина, И. Л. Преображенского
и Твснхофелла, форма зерен песка может быть окатанной
(близкой к шарообразной); полуокатанной (более вол-
нистые очертания); полуугловатой (неправильные очер-
тания, острые ребра и углы притуплены); угловатой
(острые ребра и углы). Поверхность песчинок может
быть гладкой, корродированной и регенерированной.
Последняя получается при нарастании на песчинках од-
нородного материала, например кварца на кварцевых
зернах.
По данным М. С. Швецова, степень окатанностн зерен
зависит от их размеров. Из табл. II.2 следует, что по ме-
рс увеличения размера зерен от 0,01 до 1 мм закономер-
но возрастает содержание округленных и полуокатанных
и становится меньше угловатых зерен песка. Помимо
того, степень окатанностн зерен зависит от минерально-
го состава, характера, условий, расстояния и длитель-
ности переноса песка. Л. Н. Заварицкий указывает, что
форма песчинок зависит от вида минералов и прежде
всего от совершенства их спайности. Минералы, не об-
ладающие спайностью, образуют более совершенные
округлые зерна (кремень, кварц), а слюды, например,
раскалываются на чешуйки, но никогда не образуют
окатанных зерен.
ТАБЛИЦА 11.2. ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА ЗЕРЕН НА СТЕПЕНЬ
ИХ ОКАТАННОСТН
Диаметр верен, мм Содержание верен леска. %
окатанных полуокаташ1ых угловатых
0,01—0,05 0 9 91
0,05—0,1 6 26 68
0,1—0,25 18 36 46
0,25—0,5 26 37 37
0,5—1 30 38 32
1—2 14 45 41
2,1—5 6 58 36
27
ТАБЛИЦА 11.3. ВЛИЯНИЕ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ПЕСКОВ
НА СТЕПЕНЬ ИХ ОКАТАННОСТИ
Виды пескоп Содержание верен песка, %
окатаввых полуокатаи- иых угловатых
Речные 23 42 35
Прибрежные морские 50 30 20
Дюнные (эолопыс) 70 19 11
По данным Мэки, степень окатанности песчинок за-
висит также от их происхождения (табл. II.3). В. II. Ба-
турин указывает, что матовая и блестящая поверхность
песчинок встречается независимо от их размеров, любая
из них, кроме того, может быть гладкой и неровной
(штрихованной, мелко- и крупноямчатой).
В связи с неправильной формой зерен песка их фак-
тическая удельная поверхность всегда больше удельной
поверхности правильных шаров того же диаметра, кото-
рая характеризуется коэффициентом поверхности К.
В. М. Москвин и Б. Д. Тринкср определили этот коэф-
фициент и удельную поверхность различных фракций
горного песка. Из табл. II.4 видно, что К снижается по
мерс уменьшения размеров песчинок.
Поверхность песчинок нередко покрыта тонкой
оболочкой, состоящей из иного вещества, нежели само
тело песчинок. По данным А. Н. Соколовского, сущест-
вуют четыре типа оболочек:
I тип — глинистые. Вещество оболочек близко к
обычным глинам. С поверхностью кварцевых зерен обо-
лочка связана через обменный кальций;
ТАБЛИЦА П-4. УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ГОРНОГО ЛЕСКА
фракция песке, мм Коэффициент поверх- ност>1 К Удельная поверхность, см*/ г
Б—2,5 3,07 19,6
2,5—1.2 2,01 25,5
1,2—0,6 2,02 50,6
0,6—0,3 1,73 67,3
0,3—0,15 1.77 174
<0,15 — 1160
28
II тип — железистые.
Оболочки представляют со-
бой коллоидный комплекс,
подавляющая часть которо-
го необратимо связана с гид-
роокислами железа;
111 тип — переходные ме-
жду I и II типами с неболь-
шим отношением SiO2: R2O3;
IV тип — оболочки сме-
шанного типа. Песчаные
зерна могут обладать двой-
ной оболочкой: внутренней
железистой и внешней гли-
нистой или же глинистая
оболочка может включать в
себя более грубые зерна.
Наличие оболочек па
песчаных зернах может зна-
чительно изменять характер
и степень взаимодействия
основных минералов песка с
вяжущими веществами в
процессе автоклавной обра-
ботки, а также влиять на
структуру цементного кам-
ня, связывающего песчинки
между собой.
Гранулометрия песков
Рис. ПЛ. Кривые распределе-
ния фракций в песках разных
типов по Л. Б. Рухнну (циф-
ры на кривых — типы песков)
Большинство исследова-
телей к пескам относят зер-
на размером 0,05—2 мм. В. В. Охотин [91] выделяет при
этом две фракции: песчаные—0,25—2 мм и мелкопес-
чаные— 0,05—0,25 мм. П. И. Фадеев [130] разделяет пе-
сок по размеру зерен на пять групп: грубые (1—2 мм),
крупные (0,5—1 мм), средние (0,25—0,5 мм), мелкие
(0,1—0,25 мм) и очень мелкие (0,05—0,1 мм).
Л. Б. Рухин [109] установил основные типы кривых
распределения фракций зерен в песках. Кривая 1
(рис. II.1) характеризует пески с содержанием макси-
мального количества наиболее мелкозернистой фракции
(0,05—0,08 мм). На кривой 2 имеется два максимума —
один в области мелкой фракции песка (0,05—0,08 мм),
29
Рис. 11.2. Пески для производства силикатного кирпича Х12
слева - - остроугольные; справа — окатанные; 1 — мелкие одпозерпнстыс; 2 —
мелкие разнозернистыс; 3 — средние одиозеринстые; 4 — средние разнозерип-
стые; S — крупные однозернистые; б — крупные разнозсрнпстыс (номера сверху
вниз)
а другой, менее выраженный, в области средней фрак-
ции. На кривой 2а видны три максимума, убывающие
от мелкой фракции песка к крупной. На кривой 3 по-
казано, что основное количество зерен содержится в од-
ной из средних фракций (обычно 0,11—0,16 мм) и на-
ряду с этим имеется дополнительный максимум в обла-
сти наиболее мелкой фракции. Кривая 4, 4а имеет лишь
один максимум в области средних фракций. Рассмотрен-
ные четыре типа кривых характеризуют свыше 94%,
а остальных шесть типов (кривые 5—10)—только 6%
всех обследованных песков.
зо
I4
2 | Б
3 I 6
В производстве силикатного кирпича гранулометрия
песков играет важную роль, так как она в решающей
степени определяет формуемость сырца из силикатных
смесей. Наилучшей гранулометрией песка является та,
при которой средние зерна размещаются между крупны-
ми, а мелкие — между средними и крупными зернами.
В. В. Охотгш [92] установил, что при смешении одина-
ковых по массе трех фракций песка (крупного, среднего
и мелкого) с соотношением размеров их зерен 4:2:1 по-
лучают смесь с высокой пористостью; при соотношении
16:4:1 пористость значительно уменьшается, при соот-
ношении 64:8:1—уменьшается еще более сильно и, на-
конец, при соотношении !62:16:1 достигается наиболее
плотная их упаковка,
31
Нашими исследованиями установлено, что оптималь-
ная упаковка зерен силикатной смеси (с учетом наличия
в ней тонкодисперсных зерен вяжущего) находится в
пределах соотношений фракций песка от 9:3: I до 16:
:4:1. При меньшем соотношении фракций зерна каж-
дой последующей фракции не уплотняют, а, наоборот,
раздвигают зерна предыдущей фракции, увеличивая по-
ристость и ухудшая формуемость смеси.
На рис. II.2 показаны при одинаковом увеличении
(Х12) микрофотографии типичных песков, которые ис-
пользуют для изготовления силикатного кирпича в
СССР. Как видно, эти пески значительно отличаются по
гранулометрии и степени окатанностн зерен.
Некоторые свойства песков
Пористость. По данным В. В. Охотнна [92], пори-
стость рыхло насыпанных окатанных песков возрастает
по мере уменьшения диаметра их фракций, а в уплотнен-
ном виде она одинакова для всех фракций, за исключе-
нием мелкой. Пористость остроугольных песков возрас-
тает по мере уменьшения их размеров как в рыхлом, так
и в уплотненном состоянии (табл. II.5).
М. М. Филатов приводит данные о пооистости песков
в зависимости от их крупности. Из табл. II.6 следует, что
с уменьшением крупности песков их пористость возрас-
тает довольно значительно. Таким образом, в большин-
стве случаев мелкие пески (за исключением хорошо ока-
танных) обладают повышенной пористостью как в рых-
лом, так и в уплотненном состоянии, в связи с чем при
ТАБЛИЦА 11.5. ПОРИСТОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ФРАКЦИИ ПЕСКОВ
фракция, мм Пористость песков, %, в состоянии
рыхлом уплотненном
окатеипые остроуголь- ные окатеяиые остроуголь- ные
2—1 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1—0,06 36,06 36,3 39,6 44,8 44,53 47,63 47,1 46,98 52,47 54.6J 33,4 33,63 33,42 34,35 39,6' 37,9 40,61 41,09 44,82 45,31
32
1 Л БЛИЦА 11.6. ПОРИСТОСТЬ ПЕСКОВ РАЗЛИЧНОЙ КРУПНОСТИ
Песок
Диаметр зерен, мм
Пористость, %
Крупный
I '.редний
Мелкий
Пылеватый
2—1
1—0,5
0,5—0,25
0,25—0,05
35-39
40
42—45
47—55
их испсльзовании в производстве силикатного кирпича
расходуют больше вяжущего, о чем подробно написано
в гл. IV.
Влажность. По А. Ф. Лебедеву [71], в грунтах со-
держится вода в виде пара, гигроскопическая, пленочная,
капиллярная, в твердом состоянии, кристаллизационная
и химически связанная. Способность грунта удерживать
в себе воду за счет молекулярных сил сцепления
А. Ф. Лебедев называет молекулярной влагосмкостью,
а влажность, соответствующую максимальному смачи-
ванию,— максимальной молекулярной влагосмкостью.
Последняя, по его данным, возрастает по мере уменьше-
ния размера фракций песка, что видно из табл. 11.7.
А. М. Васильев [27] и В. В. Охотин [91] считают мак-
симальную молекулярную влагоемкость наиболее объ-
ективным показателем физических свойств, по которым
можно классифицировать различные разновидности грун-
тов от песков до глин.
Влажность песка в значительной мерс влияет на его
объем, что необходимо учитывать при перевозке песка в
железнодорожных вагонах или баржах, а также при на-
мыве его на карты. На рис. 11.3 показана эта зависи-
ТА БЛИЦА П.7. МАКСИМАЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ ВЛАГОЕМКОСТЬ
ПЕСКОВ
Мете риал Фракция, мм Максимальная молеку- лярная влагоемкость
Песок:
крупный 1—0,5 1,57
средний 0,5—0,25 1,6
мелкий 0,25—0,1 2,73
очень мелкий / 0,1—0,05 [ 0,05—0,005 4,75 10,18
Глина 0,005—0 44,85
эз
Рис. 11.3. Изменение объемов
песков с разным модулем
крупности в зависимости от их
влажности
мость для песков с разным
модулем крупности. Из него
видно, что наибольший объ-
ем пески занимают при
влажности примерно 5%.
Водопроницаемость пес-
ков зависит от их крупно-
сти и является важным фак-
тором, определяющим экс-
плуатационную влажность
песков в карьерах и их во-
доотдачу при намыве на
карты. По данным Н.’В. Ор-
натского, Н. И. Быковского
и др., приведенным в табл.
II.8, водопроницаемость оп-
ределяется в основном эф-
фективным диаметром зерен
различных грунтов. В зим-
нее время верхние слои пес-
ка в карьерах заводов сили-
катного кирпича подвергаются длительному воздейст-
вию отрицательных температур, что приводит к замер-
занию находящейся в песке воды и смерзанию его зе-
рен между собой. Естественно, что при меньшей вл алч-
ности песка его зерна меньше смерзаются. Так, напри-
мер, крупный чистый песок Мухинского месторождения
(AfHps3,2—3,4) с естественной влажностью около 2%
не смерзается при температурах до минус 25° С, тогда
как очень мелкий люберецкий песок смерзается уже при
минус 10—15° С.
ТА Б Л Н ЦА ПЛ. ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ ПЕСКОВ И ДРУГИХ ГРУНТОВ
Материал Коэффициент неоднород- ности Эффектив- ный диаметр зерен, мм Коэффициент фильтрации, м/сут
Песок:
крупный 2,2 0,58 155
средний 2,25 0,29 70
мелкий 2,3 0,108 40
очень мелкий 2,5 0,12 15
Супесь 3,5 0,02 0,08
Пылеватый суглинок «— 0,005 0.00025
Глина 0,001 0,000005
я 4 I) ЛИЦ A ll.e. ПЛОТНОСТЬ ГЛАВНЫХ МИНЕРАЛОВ ПЕСКА .
Минерал Плотность, г/см’’ Минерал Плотность, Г/СМ*
1 нпрц 2,65—2,67 Гипс 2,2—2,4
। >|ич)клаз 2,54—2,56 Тальк 2,6—2,7
11 -тгноклаэ 2,62—2,75 Каолинит 2,6-2,63
’1.1 (ЛОМИТ 2,8—2,9 Серпантин 2,5—2,65
Jill ОТИТ 2,7—3,1 Кальцит 2,71—2,72
^IHIIT 3,2—3,6 Глауконит 2,2-2,84
1 гматит 4,9—5,3 Эпидот 3,25—3,5
Лимонит 3,54—3,74
Плотность песков и твердость отдельных минералов.
По многочисленным определениям плотность кварцевых
песков колеблется от 2,63 до 2,67, составляя в среднем
2,65 г/см3. Плотность других минералов, входящих в
состав песка, колеблется весьма значительно, что видно
из табл. II.9. Однако ввиду небольшого их содержания
это мало отражается на плотности песков. Так, плотность
песков с примесью супесей составляет 2,67—2,69 г/см3,
подзолистого суглинка — 2,65, а юрской глины —
2,75 г/см3. Твердость минералов, из которых состоит пе-
сок, оказывает значительное влияние на износ соприка-
сающихся с ним деталей оборудования (лопастей меша-
лок, облицовочных пластин прессов и т. д.). В табл. 11.10
приведены интересные данные Б. М. Гумснского об ис-
тинной твердости и истираемости минералов. Последняя
характеризует прочность зерен песка, оказывающую влия-
ние на их разрушение при формовании сырца под боль-
шим давлением.
ТАБЛИЦА НЛО. ТВЕРДОСТЬ И ИСТИРАЕМОСТЬ
НЕКОТОРЫХ МИНЕРАЛОВ
Минерал Твердость по шкале Мооса Истинная твер- дость (отно- сительная) Истираемость. кДж ла 1 см*
Кварц 7 40 52,5
Полевой шпат 6 25 9,5-14
Кальцит 3 0,26 2,02
Гипс 2 0,04 1 0,5
Тальк 1 0,03 /
85
Технические требования к пескам для производства
силикатного кирпича. Указанные требования нормиро-
ваны ОСТ 21-1-80 «Песок для производства силикатного
кирпича и изделий из автоклавных бетонов».
Этим стандартом предъявляются требования к
содержанию кварца, щелочей и тонкодисперсных частиц
в песке, а также к его гранулометрии. По .стандарту,
содержание кварца в песке должно быть не менее 50%,
щелочей в пересчете на КагО — не более 3,6%, а частиц
размером менее 0,05 мм (пылевидных, илистых и глинис-
тых) — не более 20%. Содержание сернистых и серно-
кислых соединений в пересчете на SO3 нс должно пре-
вышать 2%, а слюды — 0,5%. Органические примеси
могут присутствовать в песке, но в таком количестве, при
котором колориметрическая проба нс будет темнее эта-
лона. Особенно вредными следует считать органические
примеси животного происхождения.
Следует подчеркнуть, что, по данным Бэсси[9], хло-
риды оказывают отрицательное действие на силикатный
кирпич, подвергаемый многократному увлажнению и вы-
сушиванию, а также замораживанию во влажном состо-
янии. По его мнению, в производстве силикатного кирпи-
ча можно использовать пески, содержащие менее 0,01 %
хлоридов и менее 0,02% сульфатов.
Наш опыт показал, что использование хлористого
кальция для ускорения твердения изделий приводит к
усилению коррозии автоклавов и вагонеток и быстрому
выходу их из строя. В связи с тем что в СССР для про-
изводства силикатного кирпича используют весьма раз-
нообразные по минеральному и гранулометрическому сос-
таву, а также по другим свойствам пески, в стандарте
содержится очень важное положение, заключающееся в
том, что о качестве песков, нс отвечающих требованиям
ОСТ 21-1-80, окончательно судят по результатам испы-
таний изготовленных на их основе силикатных изделий.
Искусственные пески
Наибольшее распространение имеют искусственные
пески, полученные при дроблении железистых кварцитов
для извлечения из них железа. Кварциты подвергают
вначале грубому дроблению, а затем мокрому помолу в
стержневых мельницах. Полученную пульпу разделяют
в флотационных машинах на окислы железа и так на-
36
ТАБЛИЦА II.И. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, % ПО МАССЕ, ХВОСТОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ .-.Л ?.2
ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ КОМБИНАТАХ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ
Отходы обогащения Si О, А1,О, ГОА FeO CaO MgO K,0 Na>O SOj 1 П.п.п. Свсбоднгя S1O,
Свинцово-цннковой руды 35,8 10,5 3,4 1,8 21,6 2,4 2.2 3,9 16,7 10,2
Мсдноколчсдановой маднеульской 90,8 2,7 1,8 — 0,6 0,2 0, 97 1* 1,6 82
руды Железной руды: Качканарского ГОК 46,3 6 4,9 4,9 1,9 12,9 1,3
Ковдорского ГОК 23,7 1,8 8,5 3,2 27 26 0,3 0,2 — 8,6 —
Оленегорского ГОК 73,6 3,3 12,8 3,1 2,1 2,8 1,5 0,1 0,7 56,7
Молибденовой руды (Сорская ОФ) 63,5 15,1 2,3 2 3,2 1,7 3,8 4,6 0,9 2,2 40,5
Хвосты комбината «Фосфорит» 92,2 0,3 0,3 0,1 2,9 1 С 1,1 2,2** 0,9 —
* Snnp.
“ •* р205.
« ТАБЛИЦА 11.12. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ХВОСТОВ. ПОЛУЧЕННЫХ НА НЕКОТОРЫХ
ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ КОМБИНАТАХ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ РУД
Отходы обогащения Полные остатки, %, па ситах с размером отверстий, мм ^кр
5 2.5 1.2 0,63 0.315 0,14 -+-0.09 -0.09
Свинцово-цинковой руды — — — 3,1 24,5 55,4 75 25 0,83
Мсдноколчеданпой маднсульской ру- — 1,5 6,2 23,2 76,8 0,07
ДЫ Железной руды: Качканарского ГОК 0,3 1.8 4,5 33,5 44,3 88,2 99 1 1,72
Ковдорского ГОК — — 0,1 3,8 7,7 75,2 100 " — 0,87
Оленегорского ГОК — 0,75 7 36,1 48,1 69,9 29,4 1.17
Молибденовой руды (Сорская ОФ) — — 0,1 0,6 13 60,8 84,5 1 16 1,75
Хвосты комбината «Фосфорит» — — 0,2 0,5 21,1 57 13,1 1,17
нльпсмые хвосты, которые перекачивают в хвостохранн-
ппца. Хвосты состоят в основном из кварца с незначи-
н’.||т»пой примесью других минералов и окислов железа.
Иногда при неполадках в процессе флотации содержание
икнслов железа в хвостах может достигать 15—20%, но
пбычно оно составляет 1—3%. Химический состав хвос-
|(>в различных горнообрабатывающих комбинатов при-
веден в табл. 11.11, а гранулометрический состав —
it табл. П.12. Из них видно, что хвосты представляют со-
бой мелкие и очень мелкие пески различного состава,
схожие с такими же природными песками.
Наряду с кварцитами, породами, вмещающими ру-
чы, являются также ультрабазиты, содержащие природ-
ные силикаты магния—оливин, серпентин, авгит, диоп-
сид и др. По данным П. И. Боженова, В. С. Сальниковой,
В. В. Прокофьевой [12], ряд горно-обогатительных ком-
бинатов получает в виде отходов при обогащении руд
пески из таких пород. Однако обычно кремнезема в них
содержится мопсе 50%, в связи в чем возможность ис-
пользования таких песков в качестве активного заполни-
теля для силикатного кирпича может решаться в резуль-
тате соответствующих испытаний. Также мало кремне-
зема содержится в хвостах обогащения некоторых
полиметаллических руд, хотя на их основе получен
хороший силикатный кирпич [168]. Искусственные пески
получают и путем дробления других горных пород.
К числу искусственных относятся также пески, полу-
ченные дроблением и сортировкой топливных и метал-
лургических шлаков. Их, в частности, применяют при
изготовлении шлакового кирпича.
По ГОСТ 8736—77 пески разделяют на группы в за-
висимости от их крупности (табл. 11.13).
ТАБЛИЦА 11.13. ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕСКОВ ПО ИХ КРУПНОСТИ
Группа песка
Полный остаток
на сите с сеткой
№ 063. %
Крупный
Средний
Мелкий
Очень мелкий
Более 50
30—50
10—30
Менсе 10
Более 2,5
2.5—2
2—1,5
1,5—1
39
11.2. ГЛИНЫ И СУГЛИНКИ
Глинистые материалы — наиболее распространенные
среди осадочных пород — встречаются повсеместно и за
редким исключением присутствуют в промышленных ме-
сторождениях песков. В связи с этим они являются одним
из основных видов сырья (до 25%) для большинства
заводов силикатного кирпича.
По определению П. А. Земятченского [49] и др., гли-
нами называют землистые горные породы, способные с
водой образовать пластичное тесто, по высыхании сох-
раняющее приданную ему форму, а после обжига полу-
чающее твердость камня. Всякая глина представляет
собой смесь различных минералов в разных количествен-
ных соотношениях. Одна группа минералов лишена
пластичности, другая проявляет эти свойства в высокой
степени, и ее можно назвать глинистой субстанцией, ко-
торую разделяют на простую, или мономинеральную,
сложную, пли полпминеральную.
Происхождение и виды глин
В отличие от песков, являющихся в основном про-
дуктами физического выветривания горных пород, глины
представляют собой продукты дополнительного химичес-
кого выветривания, т. с. химического воздействия
воды и углекислоты на физически разрушенные
магматические породы. При химическом вы-
ветривании кислых магматических пород, главными
компонентами которых являются полевые шпаты и слю-
ды, образуются гидрослюды и каолинит. Этот процесс
проходит несколько стадий и закапчивается в высоких
широтах Земли образованием гидрослюд, в умеренно-
влажной зове средних широт-- каолинита, а в жарком
и субтропическом климате разложением каолинита с об-
разованием свободных окислов алюминия, железа и
кремния.
При выветривании основных и ультраосновных маг-
матических пород образуются монтмориллонитнонтро-
нитовые минералы, иногда с опалом в карбонатами.
Ниже приводятся основные типы глинистых пород.
Озерные глины залегают в виде линз и пластов не-
большой мощности. Они содержат гидрослюдисто-монт-
мориллонитовыё минералы, карбонаты, сульфаты и др.
40
Эти глины пестрые или красного цвета» грубодисперсные.
Ледниковые глины встречаются в моренных отложениях.
Чаще всего это суглинки» содержащие много грубообло-
мочного материала (валунов» гальки» песка). Цвет глин
красный или красно-бурый. По минеральному составу
эти глины гидрослюдистыс и гидрослюдисто-хлоритовые.
Делювиальные глины наиболее разнообразны по грану-
лометрическому и минеральному составам и окраске.
Обычно они содержат значительные примеси песчаных
и пылеватых частиц и даже обломков горных пород.
Встречаются повсеместно на склонах речных долин, ба-
лок, холмов и возвышенностей. Эти глины полимипераль-
пыс, в них, кроме глинистых, присутствуют многие не-
глинистые минералы.
Алювиальные глины приурочены к отложениям реч-
ных пойм и дельт. Эти глинистые осадки образуются во
время паводков, когда речные воды несут много тонкой
взвеси, поэтому глинисть^е пласты переслаиваются пы-
левидными и песчанистыми отложениями, залегают в ви-
де линз и маломощных слоев. Минеральный состав этих
глин разнообразный и непостоянный. Морские глины
образовались в виде осадков в современных и древних
морях на шельфе ниже зоны действия волн и течений, а
также в заливах и бухтах. Они залегают в виде лппз и
пластов небольшой мощности в содержат пылевидные и
песчаные примеси. По минеральному составу морские
глины довольно разнообразны. Опп бывают гидрослю-
дистыс, гидрослюдисто-монтморнллоннтовые, реже као-
л и пятовые или со значительным содержанием каолинита.
Эти глины содержат органические остатки (раковины,
водоросли н т. п.).
Минеральный состав глин
Из описанных типов глин наибольшее значение для
заводов силикатного кирпича имеют полиминеральные
глины обломочного происхождения, образовавшиеся при
недостаточно совершенной дифференциации вещества и
смешении материалов, поступивших из разных областей
смыва. Они широко развиты в делювиальных склоновых
осадках, отложениях предгорий, в речных долинах и озе-
рах, реже в морских осадках.
Главными породообразующими минералами таких
глин являются каолинит, монтмориллонит, гидрослюды,
41
кварц, слюды. Обычно в полиминеральных глинах при-
сутствуют два-три основных глинистых минерала и не-
сколько второстепенных—глауконит, хлориты, а также
карбонаты, сульфаты и сульфиды, окислы и гидроокислы
железа и марганца.
Полиминеральные глины окрашены в бурые, корич-
невые, серые и зеленоватые тона. Эти глины широко рас-
пространены в четвертичных континентальных осадках и
покрывают огромные пространства равнин европейской
части страны, Западной Сибири и других райнов СССР.
Глины классифицируют по нескольким признакам: раз-
мерам частиц, минеральному составу и пластичности
(табл. П.14). Глинистыми частицами принято называть
независимо от их минерального состава зерна, размеры
которых меньше 0,005 мм.
ТАБЛИЦА 11.14. КЛАССИФИКАЦИЯ ГЛИН ПО СОДЕРЖАНИЮ
ГЛИНИСТЫХ ЧАСТИЦ И ПЛАСТИЧНОСТИ
Порода Содержание глинис- тых частиц<0.005 мм, % Число пластичности
Глина >30 >22
Суглинок:
тяжелый 20—30 10—22
легкий 10—20 10—22
Супесь 5—10 0—10
Естественно, что глинистые минералы, обладающие
весьма незначительной прочностью по сравнению с квар-
цем, полевыми шпатами и другими породами, являются
основными компонентами глинистых частиц.
Гранулометрия и химический состав
покровных суглинков и глин
В производстве силикатного кирпича некоторые спе-
цифические свойства глин используют двояким образом:
1) глинистые, особенно коллоидные фракции
(<0,1 мкм),— в качестве пластифицирующих добавок,
повышающих прочность сырца, о чем подробно будет
сказано в гл. IV и VI;
2) пылеватые фракции, содержащие преимущественно
дисперсный кварц (0,005—0,05 мм),— в качестве при-
42
родного компонента известково-кремнеземистого вяжу-
щего.
В табл. 11.15 приведен гранулометрический состав не-
которых суглинков и глин, определенный пипеточным
ТАБЛИЦА 11.15. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕКОТОРЫХ
СУГЛИНКОВ И ГЛИН
Порода Содержание, %, фракций, нм
песчаных пылеватых ГЛИНИ- СТЫХ
>1 0,05—1 0,005-0,05 |о.001—0,005 <0,001
Суглинок: 10,76
кореиевский 1.48 71,56 14,96 1,24
кореиевский молотый — 19,36 61,8 6,48 12,36
покровный бутовский 4,26 27,16 30,04 27,13 11.41
люберецкий — 57 17,3 10,12 15,08
моренный бутовский 2,36 48,99 19,92 0,64 28,09
часовпянский » 43,15 40,42 16,42
пальникенский Глина: — 67,5 18,9 13,6
русавкинская — 14,28 48,35 10,12 27,25
новозбыковская — 20,24 34,38 5,14 40,24
бескудниковская 1,16 8,8 55,64 21,28 14,28
черёмушкинская — 45,75 54, 25
борковская ™ ™ 13,09 44,54 42,37
люберецкая черная 0,05 3,36 42,76 31,92 21,96
методом (С. И. Гехт). Из этих данных видно, что даже
в тощих суглинках содержится не менее 10% коллоидных
(<0,1 мкм) и 15% пылеватых фракций. Интересно, что
в молотом кореневском суглинке количество пылеватых*
фракций, состоящих преимущественно из кварца, возрос-
ло в 4 раза по сравнению с исходным, а глинистых фрак-
ций — всего в 1,5 раза.
Следует подчеркнуть, что породы, состоящие из одних
глинистых минералов, встречаются весьма редко. К ним
относятся, например, глуховецкие и просяновские као-’
лины, часов-ярские и латненские огнеупорные глины. Но
и в этих породах содержится 10—15% кварца. В боль-
шинстве же месторождений песков присутствуют тощие
глины и суглинки полиминерального состава.
Проведенные нами исследования большого числа
суглинков и глин, сопутствующих месторождениям пес-
ков, показади, что они в большинстве случаев содержат-
43>
не менее 65% SiO2, в том числе 30—60% свободного
кварца и лишь в юрской глине содержится 21% несвязан-
ного SiO2. Вследствие этого наличие в песке суглинков и
глин позволяет улучшить формуемость сырца и повысить
его прочность.
Некоторые свойства глин и суглинков
К свойствам, оказывающим значительное влияние на
процесс производства и долговечность силикатного кир-
пича, относятся пластичность, водопотребность, набуха-
ние и усадка суглинков и глин.
Пластичность. При формовании силикатного кир-
пича вопросы трения и сцепления песчаных частиц смеси
играют очень важную роль. Естественно, что чем больше
коллоидных фракций в суглинках и глинах, их ценность
как пластифицирующих добавок к силикатной смеси по-
вышается. Одновременно можно сделать вывод о том,
что пластифицирующие свойства глинистых добавок бу-
дут проявляться в полной мерс лишь при влажности
конкретной смеси, соответствующей ее максимальной
молекулярной влагоемкости.
Водопотребность и набухание. Чем меньше размеры
частиц, слагающих глину, тем больше воды требуется
для их смачивания, поэтому оптимальная влажность си-
ликатных смесей, в состав которых входят глины, всегда
выше, чем без них. В готовом силикатном кирпиче при
использовании глинистых песков и недостаточно отрабо-
танной технологии часто встречаются включения в виде
комочков глины малой прочности. Эти включения сами
по себе снижают прочность кирпича даже в воздушно-
сухом состоянии. В процессе эксплуатации влажность
кирпича в наружных частях степ может значително воз-
расти. Особенно увеличивается влажность включений
глины, при этом они набухают и давят на стенки пор в
теле кирпича, вызывая появление напряжений.
В зависимости от наличия на песчаных частицах кол-
лоидных глинистых оболочек, которые, по мнению
А. М Васильева, являются причиной набухания глин,
будет меняться и степень набухания комочков.
Из табл. 11.16 видно, что влажность максимально набу-
хших суглинков составляет 35—37%, а увеличение их
объема достигает 35—40%• Развиваемое при этом дав-
ление создаст в кирпиче дополнительные напряжения и
ослабляет его. Об этом также свидетельствует низкий
ТАБЛИЦА 11.16. НАБУХАНИЕ ГЛИН (ПО ДАННЫМ В. С. ШАРОВА)
Материал Влажность максимально набухшего образца, % Набухание, % начального объема Материал Влажность максимально набухшего образца, % Набухание, % начальною объема
Глина: юрская 46 39 Суглинок: с. Момашки 35 41
магнитогорская 46 65 Сочи 37 34
девонская 37 45
коэффициент размягчения кирпича в таких случаях.
При замерзании кирпича с водонасыщспными глиняными
включениями возникает дополнительное кристаллиза-
ционное давление, которое может привести не только к
локальным разрушениям кирпича в месте нахождения
включений, но при большом числе комочков и значи-
тельных их размерах — к полной потере несущей спо-
собности. Именно усадкой и набуханием, а также замо-
раживанием состоящих из одной глины (без извести)
комочков крупнее 3 мм объясняется неморозостойкость
известково-глиняного кирпича при наличии в нем боль-
шого числа таких включений.
11.3. ИЗВЕСТНЯКИ (КАРБОНАТЫ)
Как известно, карбонаты не входят в число материн-
ских магматических пород. Лишь в результате выветри-
вания и химического разложения магматических пород
сложного минерального состава и дальнейшего раство-
рения продуктов их распада водой, содержащей в себе
углекислоту, в раствор переходят кальциевые соли в ви-
де бикарбоната кальция. Текучие воды уносят раство-
ренные карбонаты в водные бассейны (главным обра-
зом морские), где при наличии соответствующих физи-
ко-химических условий карбонаты осаждаются на дне в
виде пластов СаСО3, а также перерабатываются много-
численными представителями морской фауны и флоры.
В дальнейшем так называемые первичные пласты изве-
стняков могут в результате подъема морского дна вновь
оказаться сушей и опять подвергаться разрушению и пе-
реосажденпю в морских бассейнах.
Наряду с растворенными солями континентальные во-
ды несут с собой взвешенные частицы нерастворенпых
45
минералов, количество которых зависит от дальности
областей выноса до устьев рек, характера геологичес-
ких пород, по которым протекают реки, а также от ско-
рости течения воды. Таким образом, известняки являют-
ся типичными представителями осадочных пород и об-
ладают всеми особенностями, присущими таким породам:
непостоянством состава и структуры, неравномерностью
пластообразования, переслаиванием другими породами
и т. д.
В связи с тем что основные виды карбонатных пород
имеют хемогеннос происхождение, связанное с выпаде-
нием углекислого кальция в водах теплого моря, в кото-
рых всегда растворены соли магния, последние при со-
ответствующих составах, концентрации, температуре’
воды и других условиях взаимодействуют с углекислым
кальцием. Если обратиться к химическому составу любых
чисто кальциевых известняков, то можно убедиться, что
во всех случаях в них присутствует карбонат магния.
Примерно половина карбонатных пород содержит более
5% углекислого магния, а значительная часть — доло-
миты, представляющие собой двойную углекислую соль
кальция и магния — Са-Мд(СОз)2. Чаще всего встре-
чаются карбонатные породы смешанного состава: доло-
митовые известняки, содержащие 5—50% минерала до-
ломита, а также известняковые доломиты, содержащие
50—95% доломита.
ТАБЛИЦА 11.17.’КЛАССЫ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНОЙ ИЗВЕСТИ
Кпжл Содержание, % по массе Известь
углекис- лого каль- ция, не менее - углекис- лого маг- ния, не более глинистых примесей (SlO,. А1,О„ не более
:А 92 5 3 Воздушная кальциевая I в
Б 66 6 8 и II сортов То же, II н III
В 77 20 3 Воздушная магнезиальная
Г 72 20 6 1 и 11 сортов То же, II и III Воздушная доломитовая I
Д 52 45 3
Е 47 47 8 н II сортов То же, II и III сортов
Ж 72 .8 20 Гндра в л ическа я
4в
Магнезиальные (доломитовые) известняки и доло-
миты при соответствующих условиях обжига также мо-
। ут служить сырьем для получения извести, применяемой
п производстве силикатного кирпича. В соответствии с
• И7Г 21-27-76 карбонатные породы для производства
» гроительной извести делят в зависимости от химическо-
к) состава на семь классов (табл. II. 17).
11.4. ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА
Еще 25 лет тому назад считали, что основным вяжу-
щим материалом в производство силикатного кирпича
является только чистая кальциевая известь. В настоя-
щее время в результате работ, проведенных в
6. Росниимсе, ВНИИстроме и других организациях,
основными вяжущими материалами при изготовлении
силикатного кирпича считают тонкомолотые известково-
кремнеземистые композиции различного состава. В ка-
честве вяжущих для силикатного кирпича можно исполь-
зовать также широко исследованные отходы металлур-
гической, топливной и химической промышленности.
Однако пока их применение по ряду причин носит слу-
чайный и ограниченный характер (не более 27о), хотя
стабильность состава таких вяжущих значительно выше,
чем извести.
В качестве кремнеземистого компонента вяжущих
для силикатного кирпича обычно применяют те же пески
(вместе с содержащимися в них супесями и суглинками),
которые использует данный завод как основное сырье
(см. п. II. 1). Необходимо подчеркнуть, что при наличии
полевошпатовых песков их использование для известко-
во-кремнеземистого вяжущего ограничено предельным
содержанием оклслов натрия и калия (не более 3,6%).
Последние при автоклавной обработке силикатных сме-
сей, содержащих тонкомолотые полевые шпаты, пере-
ходят в растворимое состояние и в процессе эксплуата-
ции зданий могут высаливаться на кирпиче. В том слу-
чае, когда в песке содержатся известковые полевые
шпаты (анортит) или смесь щелочных и известковых
полевых шпатов (плагиоклазы) с преобладанием пос-
ледних, их применение в качестве кремнеземистого ком-
понента вяжущего нс ограничивается. Свойства извести
зависят от химического состава известняков и их физи-
ческой структуры — размера кристаллов (зерен), плот-
ности, а также от условий обжига.
Известь и вяжущие
на основе карбонатных пород
По стандарту воздушная строительная известь по ви-
ду содержащегося в ней основного окисла разделяется
на кальциевую, магнезиальную и доломитовую, а по
фракционному составу—на комовую и порошкообразную.
Последняя может быть негашеной или гидратной (га-
шеной). В производстве силикатного кирпича сейчас
используют практически только кальциевую известь,
которая по ГОСТ 9179—77 должна содержать не более
5% окиси магния. Технические требования к извести
приведены в табл. 11.18.
ТАБЛИЦА 11.18. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИЗВЕСТИ
Известь Сорт Содержание, % по мессе
активных CaO4-MgO. не менее активной MgO. не более со,, не более непогасив- шихся ьерсп, не более
Негашеная: кальциевая 1 90 5 3 7
2 80 5 5 11
3 70 5 7 14
магпезиа.чь- 1 85 20 (40)* 5 10
пая и доле- 2 75 20 (40)* 8 15
митовая 3 65 20 (40)* 11 20
Гидратная 1 67 — 3 —
2 60 — 5 —•
• В скобках — предельное содержание MgO в доломитовой извести.
В подавляющем большинстве случаев силикатные
заводы применяют комовую негашеную известь, как
привозную, так и собственного обжига. Одно из свойств
негашеной извести — ее способность при затворении во-
дой гидратироваться, выделяя при этом тепло и распа-
даясь на мельчайшие частицы, — играет значительную
роль в производстве силикатного кирпича. При этом
скорость и полнота гидратации извести являются фак-
торами, определяющими длительность отдельных техно-
логических процессов, а иногда даже возможность их
осуществления.
Дисперсность получаемого гидрата окиси кальция
также связана со скоростью гидратации извести и, сле-
48
довательно, с удельным расходом ее на производство
силикатного кирпича, так как при прочих равных усло-
виях он зависит от соотношения удельных поверхностей
извести и песка [148]. Качество силикатного кирпича
зависит и от полноты гидратации извести вследствие то-
го, что запоздалое ее гашение в уже отпрессованных
изделиях приводит к частичному или полному их разру-
шению в процессе автоклавной обработки. Именно из-
за длительных сроков и неполноты гидратации магнези-
альной извести, обжигаемой обычными способами, се
использование в производстве силикатного кирпича свя-
зано с большими трудностями (необходимость примене-
ния гасильных барабанов или введения в большом коли-
честве активных добавок, длительные сроки гашения,
понижение марочности кирпича), поэтому ее применяют
лишь на нескольких заводах, не имеющих возможности
получать кальциевую известь. В связи со сказанным
необходимо остановиться на технологических факторах,
обусловливающих получение быстрогасящейся кальцие-
вой и магнезиальной извести в процессе обжига соответ-
ствующих карбонатных пород.
Кальциевая известь. Для того чтобы известняк дис-
социировал на окись кальция и углекислый газ, его не-
обходимо нагреть в зависимости от плотности, физиче-
ского строения и условий обжига до 800—930°С и затем
дополнительно затратить вдвое больше тепла (178 кДж/
/моль) на разложение СаСОз.
С. В. Потапенко установил, что разложение извест-
няка в токе сухого воздуха начинается при 600° С и за-
канчивается при 800° С. Если же разложение происходит
в атмосфере СОа (что обычно при обжиге известняка в
печах), то оно начинается при 900°С. Обжиг кусков из-
вестняка происходит послойно по направлению от пери-
ферии к центру. До тех пор, пока декарбонизация дан-
ного слоя не закончилась, его температура остается на
уровне 900—930° С. В результате декарбонизации этот
слой извести становится пористым и плохо проводит
тепло. Чтобы обеспечить достаточно быструю передачу
значительного количества тепла к внутренним слоям из-
вестняка через пористые слои окиси кальция, темпера-
тура снаружи кусков должна быть хотя бы на 150—
200° С выше теоретической.
Наши исследования [135] показали, что при воздей-
ствии высоких температур окись кальция уплотняется
40
Рис. 11.4. Изменение плотности извести при обжиге известняков от
времени и температуры обжига
а — пористого; б — средней плотности; б — плотного; / — 1200° С; 2—1100*С;
3 — 1000*С
Рис. П.5. Влия-
ние температу-
ры обжига из-
вести на ее фи-
зические свой-
ства
1— плотность: 2—
удельная поверх-
ность; 3 — порис-
тость; 4 — сред-
ин й разы ер зерен
вследствие спекания и собирательной кристаллизации.
Плотность извести возрастает, а ее пористость умень-
шается по мере увеличения температуры и длительности
обжига. К этому же выводу пришел Н. П. Табунщиков
[120]. По нашим данным, известь, полученная из плот-
ных известняков, уплотняется быстрее, чем из более
пористых, что видно из рис. II.4. В связи с этим для по-
лучения быстрогасящейся извести плотные известняки
.60
следует обжигать при более низких температурах, чем
пористые.
Вурер [188] нашел, что при повышении температуры
прокаливания углекислого кальция от 800 до 1200° С
размеры кристаллов СаО увеличиваются в среднем от
0,3 до 10 мкм, т.е. в 30 раз, одновременно уменьшается
пористость обожженной извести и ее удельная поверх-
ность. Это хорошо видно на рис. II.5. Длительность га-
шения извести возрастает при этом более чем в 100 раз.
В процессе обжига известняков твердым топливом
зола последнего вступает во взаимодействие с окисью
кальция, что приводит, как показали А. В. Волженский
и Б. Н. Виноградов [36], к значительному росту кристал-
лов извести и уменьшению ее реакционной способности
с водой. По нашим наблюдениям [147], при обжиге ме-
лового шлама во вращающейся печи получающаяся при
сгорании угольной пыли зола реагирует с известью даже
при относительно низких температурах (950—1000°С),
образуя алюмоферриты и силикаты кальция, много-
кратно увеличивающие длительность гидратации изве-
сти. Б. Н. Виноградов [29] считает, что при размерах
кристаллов обожженной извести менее 10 мкм обеспечи-
вается ее полная гидратация в практически приемлемые
сроки. Он также пришел к выводу о том, что топливо,
зола которого содержит менее 10% окислов железа, не
вызывает заметного укрупнения кристаллов окиси каль-
ция и поэтому не опасно при обжиге извести в пересып-
ных шахтных печах. При наличии в карбонате примесей
окислов желёза размеры кристаллов окиси кальция пре-
вышают 10 мкм уже при температуре обжига 1200° С,
что значительно замедляет их гидратацию.
Известно, что чистые кальциевые известняки встре-
чаются довольно редко. Обычно в известняковых карье-
рах отдельные пласты известняка обладают различной
структурой и плотностью и зачастую перемежаются про-
слойками глины и других кремнеземистых пород. Сёлек-'
тивная добыча каждой разности известняка, требующая
больших затрат ручного труда, заменена повсеместно
буровзрывным способом веления горных работ, при ко-
тором разные пласты породы взрываются одновременно
и перемешиваются. Именно такая смесь и поступает в
дальнейшем на обжиг.
Наши исследования [135] показали, что кальциевые
известняки различной плотности при температуре
54-
1100° С диссоциируют практически одинаковое время
до образования 80% активной окиси кальция. Обжиг
мелких фракций при невысокой температуре позволяет
получать из одновременно обжигаемых известняков раз-
личной плотности известь со сроками гашения 5—8 мин
даже в пересыпных шахтных печах. При обжиге извест-
няков в шахтных и особенно во вращающихся печах с
использованием газа или нефти продолжительность га-
шения извести сокращается до 2—3 мин.
Магнезиальная известь. При нагреве углекислого
магния он диссоциирует на окись магния и углекислоту.
Температура диссоциации зависит от вида карбонатной
породы и находится в пределах 570—750° С. Хотя дав-
ление СО2 достигает атмосферного при нагреве магнези-
та до 640° С, полное удаление из него СО2 осуществля-
ется лишь при 800° С. Лал [179] указывает, что. при об-
жиге кускового известняка декарбонизация происходит
в узкой зоне и что процессы декарбонизации магнезита,
известняка и карбоната кальция в доломите аналогичны.
По его данным, температура декарбонизации карбоната
магния в доломите при одинаковой наружной темпера-
туре поверхности образца нс постоянна. Вблизи наружной
поверхности разложение происходит уже при 500° С, а
на глубине 5 см — при 750° С. Температура декарбониза-
ции значительно повышается по мере проникания этой
зоны в глубь образца. Наружная окисная пленка в не-
полностью декарбонизированном доломите практически
не содержит СО2, а в глубине куска ее содержание дости-
гает 40% и более. В распиленных неполностью декар-
бонизированных образцах отчетливо различимы три зо-
ны: MgO+CaO; MgO+CaCO3; MgCO3+CaCO3. При на-
греве доломита диссоциация MgCO3 происходит при бо-
лее высокой температуре (примерно 730°С), чем у чис-
того магнезита, а диссоциация СаСО3 — при 890—900° С.
По данным X. С. Воробьева [38], диссоциация карбоната
магния в доломитах в зависимости от их структуры на-
чинается при 740—815° С и полностью осуществляется
при 760—840° С, тогда как температура разложения кар-
боната кальция повышается при этом до 940° С.
Г. В. Куколев [68] указывает, что при термическом раз-
ложении карбонатов магния сначала (при низких тем-
пературах) возникает продукт, состоящий из зерен крип-
токристаллического периклаза мельчайших размеров
(до 10"8 м). По мере повышения температуры обжига
62
кристаллы окиси магния растут, и происходит их спека-
ние с увеличением плотности. Ниже приведены резуль-
таты исследований физических свойств периклаза при
различных температурах.
1. По Куколеву [68]:
Температура лрокалмва1П1я, 500 700 800 900 1000 1200 1300 1500
Плотность, г/см3 2,96 3,23 3,44 3,46 3,47 3,51 3,52 3,53
2. По Энделлу [171]:
Температура обжига, еС 350 700—800 1200 1500 2 ч в вольто- вой дуге Сплавлен в вольтовой дуге
Плотность MgO, г/см3 3,19 3,25 3,3 3,57 3,59 3,65
3. По Трссвятскому и Володину [124]:
Температура обжига, еС 600 1200 1400 1600 1750
Плотность MgO, г/см3 3,3 3,54 3,56 3,6 3,6
Средняя плотность MgO, г/см3 1,6 2,11 2,97 3,27 3,3
Размер KpHcia.'L’iOB, мим 0,05. 0.08 2 50 75
4. По Кайнарскому и Назаренко [54]:
Температура обжига, °C 1300 1400 1500 1600
Плотность, г/см3: кускового магнезита брикетов из молотого магнезита 3.53 3,51 3,53 3,52 3,55 3,52 3,56 3,53
63
5. По Виноградову [30]:
Длительность гидратации, сут
Рис. П.6. Гидратация окиси маг-
ния
а — по Кэмпбеллу — обжиг при темпе-
ратуре: 1 — 600* С: 2 — lOCO* С; 3 —
1200’С; 4— 1450° С; б — по И. П. Буд-
никову н X. С. Воробьеву - - обжиг
при I см пера туре: / — 800* С: 2—1200* С:
3— 1300*0; 4-140(ГС; 5 — 1800е С;
«— по С. Г. Тресвятскому и II. Л.
Володину
Температура обжига, °C 1000 1100 1200 1300 1400 1500
Размеры кристаллов, мкм 0,5 1 1,6 2,2 1 3,7
Исследования, проведенные под руководством
X. С. Воробьева [38], показали, что на свойства извести
из магнезиальных карбонатных пород весьма сущест-
венно влияет, помимо температуры обжига, также и
длительность пребывания материала при этой темпера-
туре. Так, при обжиге доломитизироваиных известняков
при 900—950° С в течение 3—9 мин окислы магния и
кальция имеют криптокристаллическое строение, т. е.
размеры их кристаллов значительно меньше 0,5 мкм,
тогда как при- обжиге в течение 4—5 ч при той же тем-
пературе размеры кристаллов периклаза превышают
0,5 мкм. Степень гидратации MgO в зависимости от
температуры обжига, по данным П. П. Будникова,
X. С. Воробьева, Кемпбелла [14], а также от размеров
кристаллов периклаза [124] приведена па рис. II.6.
54-
Следует отметить, что полная гидратация окиси маг-
ния, полученной при температуре 1200° С и выше, дости-
гается только через 4 ч пребывания в автоклаве под
давлением 0,8 МПа [14]. Таким образом, реальным пу-
тем использования магнезиальной и доломитовой изве-
сти в производстве силикатного кирпича является ско-
ростной обжиг (8—10 мин) измельченных карбонатных
пород в узком интервале температур (900—950° С) в пе-
чах кипящего слоя. При обжиге магнезиальных пород в
шахтных или вращающихся печах гидратацию получен-
ной извести в приемлемые сроки можно осуществить
лишь в гасильных барабанах под давлением 0,5—
0,6 МПа.
Известково-белитовые вяжущие
В настоящее время к ним относят вяжущие низко-
температурного обжига (1000—1200° С) природных кар-
бонатных пород: мергелизованных и запесоченных из-
вестняков и природных мергелей, а также искусствен-
ных кремнеземисто-известняковых смесей. Эти вяжущие:
содержат наряду с окисью кальция также двухкальцие-
вый силикат и некоторые другие минералы, количество
и состав которых зависят от химического состава и ре-
жима обжига сырьевых материалов или искусственных
шихт. Ранее такие вяжущие не применяли в производст-
ве силикатного кирпича. Однако вследствие их высокой
активности в условиях автоклавной обработки, а также
из-за отсутствия в ряде областей чистых кальциевых
известняков известково-белитовые вяжущие являются
весьма перспективными.
Известково-белитовые вяжущие на основе природных
карбонатных пород. С. П. Маков, X. С. Воробьев,
Ю. М. Бутт [77] установили, что обжиг природных мер-
гелнзованпых известняков и мергелей при 850—1050° С
приводит к образованию главным образом свободной
окиси кальция, двухкальциевого силиката (белита) и
алюмоферритов кальция. При повышении температуры
обжига до 1250° С в породах с низким гидравлическим
модулем CaO/fSith+.RzOe) уже появляется трехкальцие-
вый силикат—алит. С повышением гидравлического мо-
дуля количество свободной СаО возрастает, а белита
соответственно уменьшается. Оптимальной температурой
обжига таких пород, при которой обеспечивается прак-
55
Длительность гидратации,
мин
Рис. П.7. Гидратация продук-
тов обжига в зависимости от
гидравлического модуля
а — естественных пород при 1050° С:
/ — т—25; 2—/л—7.8; 3 — т—6;
4 — т-4.1; 5 — т—2,2; б — искусст-
венных смесей при 1200е С: / —
мел + глина, т—1.6; 2— то же.
т—2.5; 3 — мел + кварц, т -1.6;
4 — то же. гп—2,5; 5 —то же, обжиг
во вращающейся печи
тически полная диссоциа-
ция карбоната кальция и
наибольшее содержание
суммы окиси кальция и бе-
лита, является 1050° С. Од-
нако в практических уело-;
впях обжиг мелкокусковой'
породы ведется во враща-
ющейся печи при темпера-
турах 1100—1200° С. При
этом обожженная при
1200° С гидравлическая из-
весть обладает небольшими
сроками гашения—до
1 мин.
По данным X. С. Воробь-
ева [38], размеры кристал-
лов извести у обожженных
мергелпзованных порол уве-
личиваются с 1—2 мкм при
850° С до 5—7 мкм при
1050—1250° С, а кристал-
лов белита и других клин-
керных минералов — соот-
ветственно от 1—5 до Ю—
15 мкм. Это обеспечивает
достаточную скорость гашения окиси кальция в полу-
ченной гидравлической извести, что хорошо видно из
рис. П.7, а. Однако следует иметь в виду, что по мере
уменьшения гидравлического модуля (т. е. содержания
свободной окиси кальция в извести) температура гид-
ратации снижается.
Известково-белитовые вяжущие на основе искусст-
венных шихт. Исследования, проведенные В. А. Соколов-
ским, Ю. М. Буттом и X. С. Воробьевым [117], показали
возможность и экономическую целесообразность полу-
чения низкотемпературных извсстково-белитовых вяжу-
щих из искусственных сырьевых смесей на основе моло-
тых известняка и кварца, известняка и трепела, извест-
няка и глины. В зависимости от состава шихт и
температуры их обжига меняется минеральный состав
получаемого продукта. Так, в вяжущих, полученных из
всех шихт, при увеличении гидравлического модуля с
1,6 до 2,5 и высоких температурах обжига появляется
56
трехкальциевый алюминат. Оптимальная температура
обжига во всех случаях 1150°С. Она обеспечивает наи-
большее суммарное содержание свободной окиси каль-
ция и белита в обожженном продукте.
По данным X. С. Воробьева [38], в образцах извест-
ково-белнтового вяжущего из известково-кварцевых шихт»
обожженных при температурах 950—1150° С» основная
масса окиси кальция представлена мелкими кристалла-
ми (размером 1,5—2 мкм). С увеличением температуры
выше 1150° С наряду с мелкокристаллической СаО обна-
руживаются ее поликристаллические агрегаты размером
20—50 мкм (при т=2,5) и 60—100 мкм (при т=1,6).
При обжиге шихт с глиной и трепелом вплоть до 1250° С
свободная окись кальция находится в тонкокристалли-
ческом состоянии (размер кристаллов 1—1,5 мкм). При
обжиге тех же шихт до 1050ьС кристаллы белита имеют
субмикроскопические размеры, при температуре
1200° С— 1—5 мкм.
Длительность гидратации продуктов обжига карбо-
натно-кремнеземистых шихт при 1200° С показана на
рис. II.7, б. Она зависит в первую очередь от их соста-
ва и для известково-кварцевых шихт равна 20—24 мин.
Для вяжущего автоклавного твердения в производстве
силикатного кирпича используют 60—70% известково-
белитовых продуктов обжига и 35—45% молотого квар-
ца [38, 117].
Отходы промышленности
К отходам промышленности, которые могут быть ис-
пользованы в производстве силикатного кирпича в ка-
честве компонентов вяжущего в смеси с известью и ди-
сперсным кремнеземом или самостоятельно, относят ме-
таллургические шлаки, золы и шлаки ТЭС, пыль-унос
цементных печей, нефелиновые и бокситовые шламы,
фосфорные шлаки и др.
Металлургические шлаки. Они являются продуктом
плавления флюсующих пород (обычно известняков или
извести), облегчающих плавку металлов и извлекающих
из них вредные примеси. Помимо извести в состав метал-
лургических шлаков входят алюмосиликатные компонен-
ты, содержащиеся в руде, коксе и других исходных ма-
териалах. Доменные шлаки заводов Юга и Центра стра-
ны являются основными. Их модуль основности [(СаО+
+MgO)/(A12O34-SiO2) обычно более 1, а модуль актив-
57
ности (Al2O3/SiO2) колеблется в пределах 0,15—0,3- До-
менные шлаки заводов Урала, Казахстана и Сибири
кислые с Л1ОСн<1 и Мант=0,3—0,7. Мартеновские, фер-
рохромпыс и ферроваиадиевые шлаки обычно высокоос-
нбвиые (Л1осп=1»6—2,4), а ваграночные и ферромолпб-
деновыс кислые (МОсп=0,05—0,8). Кислыми также яв-
ляются шлаки цветной металлургии.
Химический состав металлургических шлаков, по дан-
ным А. В. Волженского, Ю. С. Бурова и др. [34], приве-
ден в табл. [1.19.
Фазовый состав металлургических шлаков зависит
от способов охлаждения жидких расплавов. При быст-
ром охлаждении — полусухой или мокрой грануляции —
получаются преимущественно стекловидные шлаки, об-
ладающие высокой активностью. При медленном охлаж-
дении в высокоосибвных шлаках происходит кристалло-
образование, приводящее к снижению их активности.
Медленно охлажденные кислые шлаки сохраняют в зна-
чительной мере стекловидное строение. По данным
Б. Н. Виноградова [29], даже в основных отвальных до-
менных и мартеновских шлаках содержится не менее
5—15% стекла, а в кислых отвальных мартеновских,
бессемеровских, ваграночных и шлаках цветной метал-
лургии— более 20—50%. В зависимости от химического
состава и условий охлаждения кристаллические шлаки
содержат 0- и у-2СаО-SiO2, ранкннит, псевдоволластонит,
мелилит, пироксены и другие минералы. Данные о вя-
жущих свойствах металлургических шлаков при авто-
клавной обработке освещаются в гл. IV.
Золы и шлаки ТЭС. Обычно на электростанциях угли
сжигают в пылевидном состоянии при температурах
1200—1300° С. За время пребывания в топке минераль-
ная составляющая топлива в зависимости от размеров
его зерен и местонахождения в факеле частично расплав-
ляется, а частично спекается. При этом получаются зола
-и шлак различной дисперсности. Более крупные спек-
шиеся частицы (шлак) осаждаются в самой топке, а
мелкие (зола) выносятся из нее потоком горячих газов
и осаждаются в зольных бункерах и циклонах. Самые
мелкие фракции золы выделяются в электрофильтрах.
При наличии в топках шлаковой ванны осажденные
спекшиеся частицы полностью расплавляются и затем
гранулируются в воде. Зола из бункеров, циклонов и
электрофильтров также удаляется специальной систс*
58
ТАБЛИЦА 11.19. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И МОДУЛИ ОСНОВНОСТИ И АКТИВНОСТИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ
Шлаки SiO2 А1,О,+ +Т1О, FeA FeO CaO MgO MnO so^+s Сгао, ^OCH ^акт
Доменные:
заводов Центра 36- 41,9 3,3- 9,8 0.1- 3,4 0,1-3 39,8— 48,8 0,8— 7,2 0,6— 1.4 1,2-5 — 0,93— 1.21 0,16- 0,25
заводов Юга 34— 40,4 4,9- 11,6 0,1-2 0,4— 5,3 40,2— 50,2 2,1 — 4,5 0,4— 5,2 0,8— 4,5 0,94— 1,22 0,15— 0,32
заводов Урала, Казах- стана п Сибнри 32,9— 39,9 10,6- 22,1 0,1- 1,1 0,3— 3.7 30,8— 43,7 1,8— 9,6 0,1— 4,7 0,6- 2,3 — 0,73— 0,92 0,28— 0,67
Мартеновские 16,5- 28,2 1,5- 5.8 1—6 6,3- 13,8 39,1 — 42,3 7,4— 16,8 7,5- 9,2 0,1- 1.8 0,4— 2,7 1,62— 2,39 0,06— 0 33
Ваграночные 39,5— 48,6 9,4- 14,9 1.1- 12,7 5,1- 19,4 9- 35,1 0.7— 4,7 3,8- 6,4 0,3- 1,4 — 0,15— 0,77 0,2— О4З2
Феррохромные 25,2- 27,4 7,2— 7,6 0-0,6 0,6 - 1.3 48,7— 51,3 7,4— 9,3 0-1,7 0—0,4 2,8— 8,2 1,68- 1,75 0.26— 0,34
Феррованадиевыс 33,9— 35 1.1- 1,9 0,2- 0,6 0,2 - 0,8 49,6— 52,7 6,9— 14,3 0,1 — — 1,62— 1,83 0,03- .0,05
Ферромолибденовые 51,4— 68,5 13,8— 19,3 — 12,2— 26,9 2,3— 2,5 0,6- 2,9 — — — 0,04— 0,06 0,2- 0,37
Никелевые 31,6- 45,5 2,4- 16,7 1,1- 3,3 14,6— 45,6 4.6— 23,3 1.7- 9,4 0,5- 0,6 0.6- 1,8 — 0,19- 0,6 0,07— 0,42
Медеплавильные 29-- 45,7 2,9— 11,5 0,2- 5,5 23,6- 47,7 618^2 0,6- 10,4 0,6- 0,8 0,4—4 — 0,18— 0,64 0,07— 0,31
Полиметаллические 30,8— 32,1 6,8- 8,5 0-1,8 19,1— 42,7 5,8— 31,1 1,8-6 0—1,1 0-2,8 0,19— 0,94 0,21- 0',‘28
3 ТАБЛИЦА 11.20. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, ТЕМПЕРАТУРЫ СПЕКАНИЯ И ПЛАВЛЕНИЯ ЭОЛ РАЗЛИЧНЫХ УГЛЕЯ
Топлипо Химический состав золы, % Температура, *С
SiO. А1,Оэ Т1О, Ге,О, СаО MgO К,0 Na,0 'п
Уголь:
донецкий н антрацит 48—55 20-27 До- 2 10-20 До0,5 До 3 2-5 1-2 1100 1200
кузнецкий 53-58 25—30 » 1 3-10 1-6 » 2 Д о 4 1070- 1090-
1380 1500
печорский 52-58 16—24 > 1 10-15 4-8 1-=3 1-2 1-2 1050 1150
подмосковный 42-52 30-42 > 1 3-13 2-8 0-2 Д о 1 1350 1500
львовско-волынский 55,7- 21,5- » 1.2 5.1- 0,4- 0,8-2 1,4-1,7 0,5 1100- 1200-
72,5 30,9 22,5 8,2 1450 1500
канско-ачннский 35-60 5-20 — 5-15 15-40 3 0,5 0,5 1180 1210
Прибалтийские сланцы 20-33 5-13 До 0,6 4-8 43-55 3-7 1- -5 1300 1350
мой в отвалы. При этом различные фракции золы и шла-
ка смешиваются и осаждаются в хаотическом порядке,
в связи с чем в разных местах отвалов неодинаковы
гранулометрический состав золы, содержание в ней нс-
сгоревшего топлива и шлака.
В табл. 11.20 приведен химический состав и темпе-
ратуры спекания tc и плавления tn зол, получающихся
при сжигании различных углей. Золы ТЭС могут быть
использованы в производстве силикатного кирпича в
качестве самостоятельного вяжущего (например, золы от
сжигания сланцев) как компонент известково-кремне-
земистого вяжущего и в виде активного заполнителя,
поэтому требования к золам в зависимости от их назна-
чения различны. Золы, применяемые в качестве само-
стоятельного вяжущего, должны содержать повышенное
количество окиси кальция, тогда как в золах, исполь-
зуемых в качестве заполнителя, его ограничивают во из-
бежание объемных изменений кирпича. Технические
требования к золам ТЭС по данным ТУ 21-31-2-71, Ука-
заний по испытанию зол ТЭС и Инструкции по исполь-
зованию золы н шлака в производстве силикатного кир-
пича с учетом результатов практического использования
зол приведены в табл. 11.21.
ТАБЛИЦА H.2I. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЗОЛАМ ТЭС.
ПРИМЕНЯЕМЫМ В ПРОИЗВОДСТВЕ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Компонент Топливо Содержание. % по массе
самостоя- тельное вяжущее компонент нзвестково- крем исэем ис- того вяжу- щего заполнитель
Окись кальция Сланцы Бурые, камеи- Более 20 Не норми- руется То же Не более 5
Сера (в пере- счете wa SO3) Нссгоревшес пыс угли п ан- трацит Все виды Бурые угли Не более Нс более 5 3 Не более 8
топливо Каменные угли — > > 8 > > 12
Антрацит > >15 > > 20
Стекловидные Бурые н камеи- — Нс менее 50
и оплавленные частицы ныс угли Антрацит — > > 60
61
Отходы производства глинозема. Некоторые i пред-'
приятия (Волховский алюминиевый завод, Ачинский
глиноземный комбинат) используют для получения гли-
нозема нефелиновые породы, которые обжигают с моло-
тым известняком до спекания во вращающихся печах
с последующей обработкой раствором щелочи. При этом
в виде отхода получается нефелиновый шлам. По дан-
ным П. И. Боженова и В. И. Кавалеровой [11], химиче-
ский состав шламов, полученных из разных пород, ко-
леблется мало, что видно из табл. 11.22. По их же дан-
ТЛБЛИЦА 11.22. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕФЕЛИНОВЫХ
И БОКСИТОВЫХ ШЛАМОВ. %
Исходное сырье SIO, AI.O, Fe.Q, TIO, Р.О. СаО ER,O MgO П.п.'п.
Апатито- нефелиновая 27,63 4,34 2.55 0,25 0,26 53,62 2,22 — 6,1
порода Сиенито- нефелиновая порода 28,63 3,13 4,8 0,3 0,48 52,97 2,18 2,12 3,89
То же 28,75 3,57 4,09 Не опреде- лялось 55,2 1,96 — 2,53
Бокситы 19,8— 24 6,7— 7,4 2,1- 23 36-41 1,65- 2,3 0,7— 0,8 6—9
ным, обычный нефелиновый шлам содержит 75—85%
минерала белита, p-2CaO-SiO2 и, как всякие богатые
белитом вяжущие, медленно твердеет в нормальных ус-
ловиях. В процессе получения глинозема из бокситов об-
разуется в качестве отхода бокситовый шлам, состав ко-
торого, по данным Б. П. Паримбетова и др. [95], отлича-
ется от нефелинового шлама. Одним из вяжущих мине-
ралов бокситового шлама является p-2CaO-SiO2.
Пыль-унос цементных печей. В процессе обжига це-
ментного сырья в разных зонах вращающихся печей об-
разуется пыль, которая уносится вместе с продуктами
сгорания и диссоциации и осаждается в электрофильт-
рах. Пыль-унос разных цементных заводов., по данным
И. П. Капачаускаса, К. В. Клупшаса, К- К- Эйдукявичю-
са [55, 56J, отличается по химическому и минеральному
составу, дисперсности, плотности и другим свойствам.
Состав пылн-уноса 32 заводов, по их данным, приведен
в табл. 11.23. Обычно наряду с исходными глиноизвест-
62
ТАБЛИЦА П.23. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПЫЛИ-УНОСА
ЦЕМЕНТНЫХ ЗАВОДОВ, %
Завод SiOt Fe*Oa А1.0Н- 4-TiO. СаО MrO RiO SO» П.п. n.
Акмянскпй 15,34 4,04 4,26 42,55 2,55 3,43 5,78 21,44
Араратский 12,76 3,93 5,32 52,01 1,75 2,41 1.7 20,98
Ангарский 15,14 3,57 4,42 47,05 3,5 0,18 1,33 24,4
Бскабадский 16,1 4,2 3,9 46.3 2,85 2,22 3,6 21.03
Брянский Вольский 12,75 3,15 3,2 46,6 0,8 6,14 10,6 —
15,96 3.3 3,44 48,33 1,24 3,2 4,73 —-
Воскресенский 1,77 0,66 0,69 8,65 1,95 41,07 14,47 30,74
Волховский 16,5 3,04 4,5 48,5 —- 3t5 —* —
«Гигант» 6—7 1,5—2 2—3 16—32 1—1,5 30,3 18—30
Донецкий 4,87 0,79 7,21 14,86 0,71 34,83 19,91 16,89
Жигулевский 14,71 2,75 4 44,52 1,81 3,13 7,05 20,95
Здолбуновский 13,23 2,42 5,63 43 2,6 1,94 6,2 25,52
Карагандин- ский 13,69 3,6 6,25 43,7 48,56 2.15 1.2 1,81 0,38 2,39 26,46
Красноярский 16,85 3,33 6,07 — —
Криворожский 13,2 1,08 5,46 52,91 2,75 6,9
Кричевский 10,49 2,65 4,12 39,3 3,1 8,74 8,83 23,56
Косогорскнй 6 1,54 1,33 50,25 1,34 1.3 1,84
Кувасайский 10,1 11,53 5,17 36,65 1.12 15,13 18,8
Ленинградский 21,6 4,24 8,16 36,25 3,05 9,42 9,74 7,68
Магнитогор- ский 15,49 2,89 4,86 46,25 1,95 1,85 2,57 24,96
Николаевский 14,78 2,82 4,53 44,65 2,83 4,58 — 18,38
Нижнетагиль- ский 13,76 3,27 3,4 50,15 1,57 1,87 1.9 22,53
Ново-Паший- ский 16,56 3,89 2,86 47,99 1,44 2 3,24 “**
Новороссий- ский 13,67 2,87 3,33 44,29 1,56 7,16 1.1 24,86
Ново-Амвро- сисвский 5,34 1,13 1,17 17.71 0,83 32,74 21,64 19,44
Рижский 15,03 3,96 7,34 34,65 8,6 8,71 6,56 15.76
«Спартак» 15,04 3,58 5,32 41,2 1,55 1,79 1,22 30,04
Стерлитамак- ский 14,17 2,5 2—4 47—54 1—2 5—25 — —
Семипалатин- ский 14,06 3,24 5,81 44,75 0,85 1,84 4,2 24,41
Тсплоозсрский 17,78 4,84 5,96 47,75 2,3 0,89 1.1 19,28
Ульяновский 16,44 3,9 2,8 51,25 1.2 2,35 5,9 16.05
Чимкентский 11,19 2,12 4,33 35,55 0.85 14,84 7,68 22.85
63
ковыми материалами унос содержит клинкерные мине-
ралы (белит) и свободную известь, а также значительное
количество щелочей, особенно при использовании мор-
ской воды для приготовления шлама [159].
Карбидная известь. При производстве ацетилена из
карбида кальция получают в виде отхода гидрат окиси
кальция, так называемую карбидную из весть-пушонку
или карбидный ил. Этот продукт содержит не менее
50% активных окисей кальция и магния и является по
своему составу достаточно стабильным, в связи с чем
некоторые заводы (Павлодарский, Улан-Удэнский) ис-
пользуют карбидную пушонку в качестве основного вя-
жущего при производстве силикатного кирпича взамен
обычной негашеной извести [95,173]. Особенностью кар-
бидной извести-пушонки является наличие в ней оста-
точного ацетилена, что видно из табл. 11.24.
ТАБЛИЦА 11.24. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАРБИДНОЙ
ИЗВЕСТИ-ПУШОНКЕ
Показатель
Нормы Данные усольского
МРТУ 6-02-Б16-69 ПО Химпром
Внешний ВИД
Содержание, %:
активных CaO+MgO, в
пересчете на сухое веще-
ство, не менее
влаги, не более
ацетилена, нс более
Удельная поверхность, см2/г
Насыпная плотность, кг/м8
Мелкодисперсный порошок темно-
серого цвета
50
10
0,4
62,6
6—7
Данных нет
6000—7000
550—700
Фактически качество карбидной извести, выпускае-
мой усольским ПО Химпром, выше требований МРТУ
6-02-516-69 Минхимпрома и ближе подходит к требова-
ниям ГОСТ 9179—77, предъявляемым к воздушной гид-
ратной извести.
Отходы горнодобывающей промышленности. Еще
В. Н. Юнг [171] нашел, что некоторые тонко измельчен-
ные горные породы, являющиеся отходами обогащения
дунита, хризотиласбеста и талька, обладают при естест-
венном твердении слабыми вяжущими свойствами, зна-
чительно усиливающимися при добавке 25% Са(ОН)г.
64
Работами П. И. Боженова, В. С. Сальниковой,
В. В. Прокофьевой [12] доказано, что измельченные гор-
ные породы, содержащие силикаты магния, могут быть
использованы взамен части извести в производстве си-
ликатного кирпича. К числу таких ультраоснбвных по-
род относятся оливиниты, пироксениты, перидоциты,
серпентины. Они имеются на Урале и Кавказе, Кольском
полуострове, в Карелии, Казахстане, Восточной Сибири.
В ряде случаев они являются отходами при добыче же-
лезных руд, асбеста, платины, талька и других материа-
лов. По данным П. И. Боженова [10], отходы Качканар-
ского горно-обогатительного комбината содержат более
84% пироксенов, а отходы Ковдорского ГОК — 35% оли-
вина. Их химический и гранулометрический составы при-
ведены в табл. 11.11 и 11.12.
ГЛАВА III. ПОДГОТОВКА СЫРЬЯ*
111.1. ПЕСОК
Подготовка песка в карьерах
Уточнение состава песков при эксплуатации карье-
ров. В гл. II указывалось, что наиболее благоприятный
гранулометрический состав песка определяется отноше-
нием крупности его фракций от 3: I до 4:1. Оптималь-
ное содержание мелких фракций в песчаной шихте дол-
жно составлять 20—25%. При этом пористость шихты
значительно снижается, что позволяет соответственно
сократить расход наиболее дорогого компонента — из-
вести, не ухудшая качества кирпича. Следовательно, при
наличии в месторождении песков, отличающихся по
своей крупности в 3—4 раза, необходимо организовывать
их раздельную добычу для последующей шихтовки в
необходимом соотношении.
В связи с тем что при геологических разведках пес-
ков скважины обычно закладывают по сетке 200X200 м,
пользоваться этими данными при эксплуатации карьеров
рискованно, так как на такой площади могут встретить-
ся линзы или выклинивающиеся пласты песков другой
* Сведения о системах разработки песчаных карьеров, подготов-
ке известняка, его обжиге и соответствующем оборудовании под-
робно изложены в специальной литературе [38, 76, 80].
Об
крупности» а иногда и суглинков. Поэтому необходимо
ежегодно производить эксплуатационную разведку на-
меченного к разработке участка карьера путем шурфо-
вания по сетке с размером стороны квадрата не более
50 м. Пески, добытые из отдельных пластов каждого
шурфа, подвергают ситовому анализу и определяют со-
держание глинистых частиц. Данные анализов наносят
на план участка и по ним составляют маркшейдерский
план разработки карьера с учетом необходимости ших-
товки песков различной крупности.
Предохранение верхнего слоя горизонта карьеров от
промерзания. В зимнее время вскрытая часть песчаного
карьера подвергается воздействию мороза, и, если не
принять специальных мер, глубина промерзания дости-
гает в зависимости от климатических условий 1,5—2 м.
При этом приходится прибегать к трудоемким буро-
взрывным работам для дробления замерзшего слоя пес-
ка и суглинка. По предложению Д. И. Горбунова [44], во
избежание промерзания производится рыхление пред-
назначенной для разработки зимой вскрытой части
карьера на глубину 1,5—2 м.
Как известно, разрыхленный грунт имеет на 25—30%
больший объем по сравнению с природно-уплотненным
грунтом, и теплопроводность его значительно ниже.
Рыхлить верхний слой лучше всего поздней осенью в
период, когда кончаются дожди и наступают заморозки.
Обычно песок рыхлят одноковшовым экскаватором с
прямой лопатой, которой выбирают впереди экскавато-
ра верхний слой плотного грунта на глубину 1,5—2 м,
а затем постепенно высыпают его сзади из ковша при
неполностью открытом днище. Рыхлый сухой слой,
имеющий неровную, комковатую поверхность, хорошо
задерживает снег и промерзает неравномерно на малую
глубину (10—40 см), благодаря чему при зимней добы-
че песка он легко крошится зубьями ковша экскаватора.
Это исключает применение буровзрывных работ.
При таком способе подготовки карьера количество
мерзлых комьев, попадающих в приемные бункера за-
вода, резко уменьшается, однако в большие морозы оно
может достигать 10% общего количества песка. Мерзлые
комья образуются также при перевозке песка из карье-
ров, отстоящих на значительном расстоянии от завода.
В этих случаях целесообразно использовать для тран-
спортирования песка автосамосвалы с кузовами, обо-
60
грсваемыми выхлопными газами, что одновременно лик-
нлдирует примерзание песка к стенкам кузовов и облег-
чает их разгрузку.
В карьерах некоторых заводов глубина продуктивной
толщи песка до уровня грунтовых вод невелика (2,5—
4 м), но по ряду причин гидродобычу песка не применя-
ют. В таких случаях для уменьшения промерзания песка
зимой летом его укладывают в бурты трапецеидально-
го сечения. Для этой цели в предварительно вскрытой
части карьера на всю глубину толщи нарезают траншеи
па расстоянии, равном двум вылетам стрелы драглайна,
и насыпают вынутый из траншей песок на целик между
ними. Чтобы пазухи между бурта мн зимой заполнялись
снегом, препятствующим промерзанию их склонов, бур-
ты располагают поперек направления господствующих
ветров. Высоту буртов стремятся создать возможно
большей;—10—12 м, во всяком случае не менее 8 м
(вместе с толщиной целика).
Вместо механического рыхления верхнего слоя карье-
ра Л. А. Титова и А. Н. Романова на Архангельском
заводе силикатного кирпича опробовали химический ме-
тод предотвращения смерзания песчаных грунтов. По
их данным, при внесении за 14—21 сут до начала устой-
чивых заморозков 20 кг поваренной соли на каждый
квадратный метр поверхности песчаного грунта песок
не замерзал всю зиму. Замеры показали, что в силикат-
ном кирпиче, изготовленном из такого песка, содержа-
лось 0,05% NaCl. Через 6 мес на кирпиче отмечено появ-
ление белого налета, сходного с обычно образующимся
налетом в условиях Архангельска.
Сохранение мелких фракций песка при гидронамыве.
При добыче обводненных песков земснарядом он по-
дает пульпу в одну определенную точку намывной кар-
ты, где происходит естественная классификация песка
по крупности: более крупные зерна выпадают из пульпы
вначале, а самые мелкие—в конце карты и часто выно-
сятся за ее пределы. Поэтому применяемые на многих
заводах силикатного кирпича длинные намывные карты
приводят к нестабильности по их протяжению грануло-
метрического состава песка, что вызывает серьезные
трудности при его использовании.
Ряд заводов, применяющих намывные пески, столк-
нулся с тем, что их гранулометрия изменилась, отсут-
ствуют самые ценные мелкие фракции, в связи с чем
67
резко ухудшилась формуемость сырца. Во избежание
этого целесообразно создавать небольшие намывные
карты (примерно 25x25 м), подавая пульпу по их цент-
ру. Для более равномерного осаждения различных
фракций песка намывные карты по периферии окружа-
ют песчаными валами высотой до 1 м, так что вода мо-
жет удаляться, лишь фильтруясь сквозь них. Этим до-
стигается полное осаждение всех фракций песка (вплоть
до мельчайших) на намывной карте и спуск обратно в
карьер чистой осветленной воды.
Фракционирование песков при гидронамыве. Приме-
няют также искусственную классификацию пуль-
Рис. III.1. Прямоточный гидро-
классификатор песка произво-
дительностью 100 ма/ч по ис-
ходному материалу
1 — питающий патрубок; 2 — ввод
промывочной воды; 3— диффузор;
4 — обогатительная камера; б —
сливная труба; б — классификаци-
онная камера; 7 — водяной коллек-
тор; 8 — выпуск крупной фракции
Для этой цели разработаны
гидроклассификаторы, раз-
деляющие пески за счет
восходящих или тангенци-
ально направленных струй
воды (рис. III.I). Наиболее
эффективными из них явля-
ются скрубберы, сконструи-
рованные Московским от-
делением Союзгидромеха-
низации. Их применение на
Калининском комбинате
строительных материалов
позволяет выделять из пуль-
пы каменистые включения и
разделять песок на фрак-
ции, отличающиеся по раз-
мерам зерен всего на 0,5 мм.
Таким образом, уже при
подаче пульпы песок можно
разделять на необходимые
фракции и подавать их на
разные карты, что дает воз-
можность производить ших-
товку песков различной
крупности в заданном соот-
ношении. Вода отфильтро-
вывается из песка довольно
быстро (см. гл. II). По на-
шим замерам, влажность
песка на расстоянии 1 м от
подошвы карты через 14сут
68
после намыва незаглиненных песков составляет 5—7%.
Гидродобычу песка производят только в теплое время го-
да с тем, чтобы помимо покрытия текущих потребностей
производства обеспечить достаточный запас песка на зи-
му и в первые месяцы весны. Указанный запас намытого
песка готовят к зимней добыче так же, как и песка, до-
бываемого из целика.
Усреднение и шихтовка песков в забое. Песок из
карьера или из намывных карт обычно добывают одно-
ковшовыми экскаваторами и грузят в опрокидные ва-
гонетки или автосамосвалы. На многих заводах в сво-
бодные промежутки между погрузкой песка в транспорт-
ные средства осуществляют так называемое «пушение»
песка, заключающееся в том, что экскаватором снимают
тонкую стружку по всей высоте забоя, а по заполнении
ковша отрывают днище и песок с высоты падает к под-
ножью уступа. При этом перемешиваются все горизон-
тальные слои песка по высоте забоя и выравнивается
его гранулометрический состав. Если в карьере имеются
пески разной крупности и одновременно разрабатывают-
ся два забоя, то при их удобном расположении иногда
применяют грубую шихтовку песков непосредственно на
месте. Для этой цели транспортные средства (вагонет-
ки или самосвалы) загружают в забое, где более круп-
ный песок, не полностью, а, например, на %, а во вто-
ром забое добавляют !/в мелкого песка в каждую
вагонетку или автомашину. Такая шихтовка дает удов-
летворительные результаты только при наличии в при-
емном отделении завода достаточно большого количества
бункеров и одновременной подаче из них песка на общий
конвейер. В противном случае гранулометрический со-
став песка все время меняется.
Прием песка на заводе. На всех заводах имеются
приемные отделения песка. Конфигурация и размеры
бункеров песка, устанавливаемых в приемном отделении,
определены многолетней практикой заводов. Так, ши-
рина выпускных отверстий бункеров должна быть не
менее критической для данного вида влажного песка, а
их длина — в 2—3 раза больше ширины. Высота бунке-
ров не должна превышать 3 м во избежание значитель-
ного давления песка на обычно применяемые для его
выгрузки ленточные питатели. Угол наклона стенок
бункеров должен составлять не менее 60° к горизонту, а
истинный угол их наклонных ребер — не менее 50°. Сна-
69
ружи бункеров устраивают паровые змеевики, закрывае-
мые для сохранения тепла деревянными щитами, обли-
цованными изнутри асбестовым картоном. Сверху бун-
керов укладывают заградительные решетки. Вмести-
мость каждого бункера 15—25 м8. Число приемных бун-
керов зависит от ряда факторов: вида транспортных
средств, мощности завода, дальности от карьера, числа
фракций песка, складываемых отдельно. Во всяком слу-
чае суммарная полезная вместимость приемных бунке-
ров песка должна обеспечить работу завода не менее чем
в течение 1,5 ч.
Для завода средней мощности (120 млн. шт. кирпи-
ча в год) часовая потребность в рыхлом песке составляет
примерно 50 мэ, а с учетом коэффициента неравномер-
ности потребления—1,2—60 м3. При вместимости одно-
го бункера около 20 м3 и наличии запаса на 1,5 ч работы
заводу необходимо иметь не менее четырех приемных
бункеров. Во многих случаях при отдаленности песчано-
го карьера или большом количестве в зимнее время мер-
зляка приходится увеличивать запас песка и доводить
его до сменной и даже суточной потребности завода. При
этом целесообразно создавать запас талого песка в отап-
ливаемых хранилищах аналогично тому, как это дела-
ется на предприятиях сборного железобетона.
Число приемных бункеров песка зависит также от
вида транспортных средств, используемых для подвоза
его из карьера. В случае перевозки песка в опрокидных
вагонетках приемные бункера располагают вдоль узко-
колейного пути таким образом, чтобы фронт разгрузки
был не меньше длины состава опрокидных вагонеток
(обычно 3—5). При подвозе песка автосамосвалами чис-
ло приемных бункеров уменьшают вследствие затрудне-
ний с устройством широких пандусов для автомашин и
большого числа проемов с тепловыми завесами в прием-
ном отделении. Однако и в этом случае их число должно
обеспечивать возможность одновременного приема и по-
дачи в производство двух фракций песка, если они име-
ются в карьере.
При подвозе песка в приемное отделение узкоколей-
ными вагонетками объемом 3—5 м3 их в карьере загру-
жают песком так, чтобы кузова при освобождении фик-
саторов под действием собственной массы опрокидыва-
лись в сторону бункеров. Для подъема кузовов из
наклонного положения в горизонтальное на выходе из
70
отделения приема песка устанавливают параллельно пу-
ти наклонный брус. Это позволяет полностью механизи-
ровать разгрузку составов с песком.
Технологическая подготовка песка
В зависимости от типа месторождения в песке могут
содержаться глина, камни, галька, корни деревьев и дру-
гие включения. Из забоя все эти включения попадают
вместе с песком в приемные бункера завода. При добыче
песка земснарядом часть включений (крупные камни и
корни) задерживается предохранительной решеткой вса-
сывающей трубы землесоса, а мелкие включения могут
отделяться из пульпы в гидроклассификаторах. Зимой
песок в верхней части забоя замерзает, и мерзлые комья
вместе с другими включениями попадают на загради-
тельные решетки приемных бункеров песка. Подготовка
песка заключается в выделении из него посторонних
включений, оттаивании мерзлых комьев (а в редких слу-
чаях и всего песка), в извлечении всех компонентов, ко-
торые могут улучшить качество песка или уменьшить
количество отходов.
Имеющиеся в песке твердые крупные включения от-
деляются на решетках, которые закрывают верхнюю
часть приемных бункеров песка. Обычно эти решетки на
заводах выполняют в виде колосников из рельсов, уста-
новленных яблочком вниз, с таким расчетом, чтобы про-
шедшие сквозь колосники комья далее свободно прова-
ливались сквозь решетку. Расстояние между рельсами
составляет 80—100 мм в свету. Колосники устанавлива-
ют с уклоном 10—15° в противоположную загрузке сто-
рону для удобства очищения решетки, а над образовав-
шейся пазухой между решеткой и задней стенкой бунке-
ров вдоль последних обычно подвешивают балку, по
которой перемещается тельфер с платформой или ков-
шом для уборки крупных каменистых включений. На
некоторых заводах (например, Люберецком) для уборки
каменистых включений установлен скрепер, сгребающий
их в специальную емкость. На других заводах колосни-
ковые решетки устанавливают на пружинных опорах, а
к решеткам прикрепляют электровибраторы. Их вклю-
чают при накоплении на решетке достаточного количе-
ства камней и крупных комьев, которые при вибрации
сползают в специальные емкости (вагонетки, кюбели).
71
В зимний период отбор каменистых включений из
песка усложняется тем, что вместе с ними удаляются
мерзлые комья, количество которых достигает в большие
морозы (при недостаточно хорошо взрыхленном верхнем
слое карьера) 20% всего добываемого песка. На дейст-
вующих заводах в зависимости от наличия каменистых
включений эти вопросы решают по-разному.
На Калининском комбинате строительных материа-
лов № 1 из поступающей на карты намыва песчаной
пульпы в гидроклассификаторе отделяются все камени-
стые включения крупнее 5 мм, поэтому зимой комья,
остающиеся на колосниковой решетке, представляют
собой только мерзлый песок. На этом комбинате ко-
лосники расположены параллельно фронту приемных
бункеров песка. Над ними установлена дробильная ма-
шина, фрезы которой входят в промежутки между ко-
лосниками. При накоплении на решетке мерзлых комьев
оператор включает машину, которая движется по рель-
сам вдоль колосников. Фрезы диаметром 1 м, вращаю-
щиеся с частотой 75 об/мин, разбивают мерзляк и очи-
щают просветы между колосниками.
На Каменск-Уральском заводе нами были установ-
лены два больших продолговатых приемных бункера
песка, а между ними установлен небольшой бункер для
оттаивания комьев. На приемных бункерах имеются ко-
лосниковые решетки с уклоном 15° в сторону малого бун-
кера, в нижней части которого расположены в шахмат-
ном порядке два ряда перфорированных труб диаметром
60 мм, по которым подают пар. Отверстия диаметром
3 мм размещены по нижней образующей труб через
75 мм. Мерзлые комья сталкивают по наклонным колос-
никам в средний открытый бункер, где они оттаивают
под действием острого пара. Под бункером расположен
пластинчатый питатель, подающий оттаявший песок на
ленточный конвейер, на который ленточными питателя-
ми подается песок из приемных бункеров. Наш опыт
применения на Казанском силикатном заводе ленточного
питателя для выгрузки горячего влажного песка пока-
зал, что прорезиненная лента вытягивается и проскаль-
зывает по барабану, поэтому для этой цели пригодны
пластинчатые питатели.
На Волгоградском заводе песок из карьера подавал-
ся на неподвижный наклонный колосниковый грохот
ленточными конвейерами. Смерзшиеся комья скатыва-
72
лись по колосникам в молотковую дробилку. Из нее
дробленый песок поступал на тот же конвейер, на кото-
рый попадал песок, прошедший сквозь колосники.
На некоторых заводах смесь крупных мерзлых комь-
ев песка и камней, не прошедших через колосники при-
емных бункеров, подают на длинный регистр из двух —
четырех обсадных труб диаметром 150—200 мм, разме-
щенных на колосниках вдоль задней стенки бункеров.
Трубы обогревают глухим паром. На трубах мерзлые
комья оттаивают, и песок сквозь колосники попадает в
приемные бункера, а оставшиеся камни удаляют тель-
фером или скрепером.
По-другому решен этот вопрос на Тучковском комби-
нате железобетонных и силикатных изделий. Там зимой
весь добытый песок поступает в закрытое утепленное
хранилище, вдоль стен и по оси которого расположены
паровые регистры. Под кровлей хранилища проходит
ленточный конвейер. Поступающий по нему песок сбра-
сывается в соответствующий отсек хранилища и нахо-
дится в нем в течение 1 сут. При этом вначале песок
смерзается, а затем постепенно оттаивает, причем из не-
го выделяется избыточная влага, попадающая в нижнюю
галерею, откуда она удаляется насосом. Через 1 сут та-
лый песок сквозь люки в полу выгружается на конвейер,
расположенный под полом хранилища, и оттуда посту-
пает на грохоты для отделения каменистых включений.
Следует отметить, что смесь холодного и талого песка
часто смерзается в бункерах. По наблюдениям Д. И. Гор-
бунова [44], это происходит в тех случаях, когда средняя
температура смеси-отрицательная.
Шихтовка песков различной крупности. Выше указы-
валось, что смешение песков различной крупности поз-
воляет снизить пористость смеси и расход вяжущего.
Для этой цели необходимо различные пески подавать в
определенной пропорции, т. е. их шихтовать.
В производстве силикатного кирпича применяют ших-
ты, состоящие из крупного и мелкого природных песков;
из крупного шлакового песка, являющегося продуктом
дробления топливных шлаков, и мелкого карьерного пес-
ка; из карьерного песка и сопутствующего ему суглинка;
из мелкого карьерного песка и дробленого камня (ук-
рупняющая добавка); из однородного мелкого карьер-
ного песка и золы ТЭС. Возможны и многокомпонентные
шихты. Так, Гунцельманн рекомендует применять дроб-
тз
леные горные породы для исправления естественной гра-
нулометрии песков, доводя число шихтуемых фракций
до четырех, а Кифхабер — даже до пяти. В наших усло-
виях, когда одной из фракций служит молотая кварце-
вая мука, являющаяся компонентом известково-кремне-
земистого вяжущего, обычно достаточно шихтовать две
фракции заполнителя различной крупности.
Пески и другие заполнители (из шлака, золы, дроб-
леного камня) лучше всего шихтовать в приемном от-
делении завода, где располагают бункера, предназначен-
ные для приема каждой из применяемых па данном за-
воде составляющих шихты и оборудованные ленточными
питателями, которые позволяют в широких пределах
регулировать подачу отдельных компонентов. При этом
особое внимание следует уделять тому, чтобы все ком-
поненты одновременно подавались в заданной пропорции
на общий конвейер. Во избежание нарушений пропорции
компонентов питатели блокируют так, что при остановке
одного из них или при пониженном уровне компонента
в одном из бункеров до критического автоматически вы-
ключаются все питатели.
Просев песков. Для выделения включений из талого
песка применяют вибрационные или барабанные грохо-
ты. Зимой на ситах этих грохотов остаются мелкие неот-
таявшие комки мерзлого песка, попадающие вместе с
камнями в отсев. Поэтому на многих заводах зимой про-
сеивают песок на ситйх с крупными отверстиями (до
40 мм), а затем вторично просеивают гашеную горячую
силикатную смесь па мелких ситах (8—10 мм). Это од-
новременно позволяет выделять из нее помимо камней
также и случайно попавшие в процессе производства
металлические предметы (болты, гайки и др.).
На некоторых заводах наряду с виброгрохотами ис-
пользуют барабанные грохоты, которые не вызывают
динамических нагрузок на строительные конструкции.
Однако по производительности они уступают виброгро-
хотам, кроме того, их сита с мелкими отверстиями (8—
10 мм) часто замазываются, и приходится применять
специальные ударные механизмы для периодического
встряхивания сит.
Опыт показал, что и на виброгрохотах при просеве
песка следует устанавливать по два сита: верхнее с круп-
ными ячейками (30X30 мм) и нижнее с мелкими (10Х
ХЮ). Однако при поступлении влажного или глинисто-
74
го песка отверстия в нижних мелких ситах часто заби-
ваются, поэтому, по предложению Д. И. Горбунова, на
Кореневском заводе был проведен следующий опыт. На
основное решето с крупными отверстиями, натянутое на
вибрирующей раме, сверху свободно укладывали сетку
с мелкими ячейками (5X5 мм). Сетку прикрепляли к
верхней части виброрамы, и она свисала с нее внизу.
Для того чтобы сетка прилегала к решету, на ее свобод-
ный конец прикрепляли груз (металлический брусок).
При работе грохота решето с виброрамой совершает
вынужденные колебания, а лежащая свободно на решет-
ке сетка колеблется в виброударном режиме, благодаря
чему происходит ее самоочищение. С другой стороны,
решето предохраняет сетку от прорыва каменистыми
включениями. Именно такой способ грохочения песка
следует признать лучшим.
В табл. III. 1 приводятся данные, по К- К- Лиандову
[75]. о пропускной способности грохотов при просеве
песка. При выборе размеров ячеек сит необходимо учи-
тывать, что предельный размер просеянных зерен при-
мерно на 20% меньше размера отверстий сита.
Использование в качестве сырья находящихся в карь-
ерах суглинков, содержащих каменистые включения, на
ТАБЛИЦА III.1. ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ОД НО С И TH О ГО
ГРОХОТА, т/ч НА 1 ы’
Песок Размер отверстий сит, мм
2 4 6 й 10
Сухой 12,5 14,9 15,7 17,2 20
Влажный 9,4 11.1 U.8 12,9 15
Глинистый 2,5—7,5 2,9 -8,9 3,14—9,45 3,42—10,3 4—12
Продолжение
Песок Размер отверстий сит, мм
12 14 1Я 20 24
Сухой Влажный Глинистый 23,5 17,6 4,7—14,1 25 18,7 5—15 28,2 21,1 5,6—16,9 29,8 22,3 6—17,9 32,9 24,6 6,6—19,7
.75
ряде заводов затруднено, так как вместе с камнями из
песка на грохотах выделяются комья суглинка, затем
обычно попадающие в отвал.
В таких случаях целесообразно выделенные из песка
отходы, содержащие суглинок с камнями, пропускать че-
рез камневыделительные вальцы типа СМ-1198. По на-
шим наблюдениям, такие вальцы, установленные в цехе
глиняного автоклавного кирпича Бутовского кирпичного
завода, хорошо выделяли камни размером крупнее 10—
15 мм из моренного суглинка при производительности
25—30 т/ч. Хорошее камневыделение обеспечивалось при
направлении материала на быстровращающийся валок
с ребрами, а не в промежуток между валками.
Для предотвращения слипания прошедших сквозь
вальцы раздробленных комочков суглинка их припудри-
вали молотой известью из сконструированного нами
приспособления. Оно состояло из подвешенного к раме
небольшого (объемом 10 л) бункера с горизонтальной
нижней полкой — лотком, который встряхивался закреп-
ленными на приводном барабане ленточного конвейера
кулачками, периодически ударявшими по прикрепленной
к бункеру планке. Припудренные комочки суглинка не
слеживались при влажности 20% даже в довольно глу-
боких (2,5 м) бункерах.
Выделенные из песка каменистые включения можно
использовать в производстве силикатного кирпича. Цо
данным Д. И. Алехина, С. А. Кржеминского [1] и Бесси
[9], в Англии при изготовлении силикатного кирпича в
шихту вводят до 40% флинта, представляющего собой
дробленый кремнистый материал крупностью до 5 мм.
Помимо улучшения зернового состава песка и повыше-
ния прочности сырца и кирпича флинт придает декора-
тивный эффект колотому лицевому кирпичу, текстура
которого близка к естественному колотому камню.
В гл. II приведены данные об искусственных песках,
полученных дроблением природных горных пород. При
содержании в карьерном песке 5% и более каменистых
включений их выгодно дробить в крупный песок и ис-
пользовать в качестве укрупняющего заполнителя, что
позволит улучшить гранулометрию мелких песков и со-
ответственно сократить расход вяжущего.
те
111.2. ВЯЖУЩИЕ
Прием извести и других компонентов
вяжущего, их подготовка
Прием компонентов. В том случае, когда заводы при-
меняют привозную известь, металлургические шлаки и
другие компоненты или виды вяжущих (белитовый
шлам, магнийсодержащие отходы и т. п.), их обычно
доставляют железнодорожным транспортом. В большин-
стве случаев силикатные заводы получают сухую комо-
вую известь, а шлаки и магнийсодержащие отходы — во
влажном состоянии. Так как известь во избежание за-
гашивания в пути перевозят в крытых вагонах, ее вы-
грузка из них представляет трудности вследствие не-
удобства управления механизированными лопатами и
тяжелых условий труда. Целесообразно на известковых
заводах наладить дробление извести и в таком виде пе-
ревозить в саморазгружающихся вагонах'. Для хранения
привозной извести используют силосные склады, вмести-
мость которых зависит от мощности завода и частоты
подачи составов с известью. Практика действующих за-
водов силикатного кирпича показала, что ежедневная
доставка извести нереальна, поэтому приходится рас-
считывать приемные устройства и склады на одновре-
менную подачу состава извести из 15—20 вагонов.
Белитовый шлам доставляют в сухом тонкодисперс-
ном состоянии вагонами для перевозки цемента вмести-
мостью 60 т—бункерными или с пневмовыгрузкой. Ме-
таллургические шлаки, влажные золошлаковые и маг-
нийсодержащие отходы доставляют в открытых
полувагонах или на платформах, откуда их разгружают
на открытые склады общеизвестными способами (грей-
ферами, разгрузочными машинами, стругами и т. д.).
Если в качестве компонента вяжущего используют
сухую дисперсную золу находящейся поблизости ТЭС,
то ее выгодно перевозить автоцементовозами, снабжен-
ными пневмонасосами, одновременно разгружающими
цистерну и подающими золу в силосы на высоту до 20 м.
Современные автоцементовозы могут в зависимости от
их марки перевозить 6,5—24 т.
Подготовка компонентов. Компоненты, подвергаемые
отдельно сухому помолу, подвергают искусственной суш-
ке до влажности 1—1,5% обычно в сушильных бараба-
•77
нах при расходе примерно 5000 кДж на 1 кг удаленной
влаги. В тех случаях, когда в указанных компонентах
содержатся куски крупнее 10 мм, их дробят.
Подготовка комовой извести заключается в дробле-
нии, характер которого зависит от крупности ее кусков.
Куски извести менее 80 мм сразу подвергают тонкому
дроблению в молотковой дробилке, а куски более 80 мм
измельчают в две ступени — грубое дробление в щековой
и тонкое в молотковой дробилках.
Для получения готового продукта, 50% которого про-
ходит сквозь сито № 021 (900 отв/см2), необходимо сбли-
зить колосники молотковой дробилки так, чтобы расстоя-
ние между ними составляло 6—8 мм. Во избежание
пыления при дроблении извести в молотковой дробилке,
как показал опыт предприятий, необходимо герметизи-
ровать весь тракт: горловину бункера комовой извести,
питатель и патрубок между ним и дробилкой, патрубок
от дробилки к бункеру дробленой извести.
Дозирование и предварительное смешение
компонентов вяжущего
Дозирование компонентов. От точности этой опера-
ции зависит соблюдение заданного состава вяжущего и
качество кирпича. Для дозирования дробленой извести
и влажного песка, являющихся компонентами известко-
во-кремнеземистого вяжущего, на большинстве заводов
применяют тарельчатые питатели, выдающие материал
по объему. Теоретическую производительность таких
объемных дозаторов, м3/ч, определяют по формуле
Q = 3600 L>cp»
где S — площадь сечения выходящего из питателя материала, м2
(для тарельчатого питателя — треугольное сечение свободно лежаще-
го, снимаемого скребком, конуса); рп — насыпная плотность материа-
ла, т/м3; 'Г — коэффициент заполнения сечения дозируемым матери-
алом; vcp — средняя скорость подачи материала, м/с.
По С. Г. Зазяну [48], точность дозирования объемны-
ми питателями зависит в основном от двух факторов: от
насыпной плотности рн материала, изменяющейся от
степени его влажности и крупности, и от коэффициента
V заполнения сечения материалом. Так, фактическое
значение рн может колебаться от 1+А'| до 1+Х2> а сте-
пень заполнения сечения V — от 1 + У| до 1 + У2-
Дв
Таким образом, питатель может менять подачу ма-
териала ОТ QuaKC ДО Qmhh-
Сыакс = 3600vcpSpH (1 + Хх) ¥ (I VJ;
Сынн = 3600^5^,(1 + X2)Y(1 FV2).
Обычно средняя карьерная влажность песка на за-
водах составляет 5—6%. При этом он имеет наиболь-
ший объем. При изменении влажности па 2—3% средняя
плотность песка возрастает на 5—6%. Следовательно,
Xi=X2=+0,05. Сыпучесть же более сухого песка и сте-
пень заполнения им сечения выше, чем у влажного, и
отклонения ¥ могут быть оценены: У1=+0,15; У2=
= -0,15.
В этом случае <2мяис/<2= (1+0,05) (14-0,15) = 1,21, а
0^/0= (1+0,05) (1-0,15) =0,89, т. е. действительная
масса дозируемого песка может быть на 21 % больше или
на 11 % меньше его расчетной массы, а суммарная ошиб-
ка достигает 32%.
Для извести Xi —+0,1; Х2= —0,1; У1 = +0,15;
У2=—0,15, при этом Сыакс/0= (1+0,1) (1+0,15) ~ 1,26, а
Qmhh/Q= (1-0,1) (1-0,15) =0,77, т. е. изменения ее мас-
сы при дозировании могут составить 49%. При таких
колебаниях количества подаваемых компонентов под-
держивать постоянное соотношение между ними, поль-
зуясь объемными питателями, невозможно.
На Северодонецком ДСК дробленую известь и песок
подают в мельницу весовыми дозаторами С-864, которые
работают с точностью ±3%. Таким образом, обеспечить
заданный состав вяжущего можно только применяя ве-
совое дозирование его компонентов.
Смешение компонентов. Выше указывалось, что в ос-
новном силикатные заводы для приготовления вяжущего
используют негашеную дробленую известь и песок карь-
ерной влажности (5—7%). При их смешении часть вла-
ги, содержащейся в песке (около 50%), расходуется на
гидратацию извести, а остальная вода испаряется за счет
выделяемого при этой реакции теплдУ Если смешение
негашеной извести с влажным песком происходит в мель-
нице, то выделяющийся при этом водяной пар может
конденсироваться (особенно зимой) в рукавных фильт-
рах и выводить их из строя. Во избежание этого многие
силикатные заводы (например, Череповецкий) предва-
рительно смешивают дробленую известь с песком в ло-
пастной мешалке СМ-246, а затем выдерживают смесь
78
попеременно в одном из двух расходных бункеров перед
мельницей.
При использовании мелкодробленой извести основная
часть влаги удаляется из песка уже в процессе переме-
шивания [137], поэтому на Калининском комбинате № 1
в загрузочную цапфу каждой мельницы установили ко-
роткую (1,5 м) одновальную лопастную мешалку и не-
посредственно в нее подают известь и песок. Перед вхо-
дом в цапфу мельницы от мешалки сделана вытяжка
для удаления образующихся водяных паров.
Наши испытания показали, что для подсушки песка
при составе вяжущего И:П—\ : 1 вполне достаточно его
перемешивание с мелкодробленой известью в лопастной
мешалке длиной 1,2—1,5 м, если лопасти вращаются с
частотой 30—35 об/мин.
Помол компонентов вяжущего
В производстве силикатного кирпича для улучшения
зернового состава силикатной смеси, а также в качестве
компонентов вяжущего используют различные дисперс-
ные материалы (гл. IV). Во всех случаях их надо из-
мельчать отдельно или совместно с другими компонен-
тами. При раздельном измельчении в зависимости от
технологических обстоятельств применяют сухой или
мокрый помол материалов (например, песка, шлака, су-
глинка), а при совместном измельчении нескольких ком-
понентов применяют только сухой помол.
Для улучшения гранулометрии крупного однородно-
го песка при отсутствии природных мелких песков часть
крупного песка приходится размалывать, что целесооб-
разно осуществлять мокрым способом, так как -при этом
увеличивается производительность мельниц и отсутст-
вует пылевыделение. Гранулированные металлургичес-
кие шлаки, белитовый шлам и некоторые другие ком-
поненты следует молоть в сухом виде вследствие особен-
ностей дальнейшего их применения, о чем подробно
сказано в гл. IV. Раздельный и совместный помол ком-
понентов на силикатных заводах осуществляют в труб-
ных шаровых мельницах, разделенных по длине перего-
родками на две или три камеры. Иногда применяют та-
кие мельницы без перегородок.
Во ВНИИстроме Н. В. Ивахно, Н. А. Чулковой и
Н. П. Фуфаевой проведены детальные исследования риз-
10
мплываемости различных песков в сухом и мокром виде»
н также известково-кварцевого вяжущего, оптимальной
степени заполнения барабана мельницы мелющими те-
лами, их выгоднейших размеров и формы, удельного рас-
хода металла [50, 51]. По их данным, для получения оди-
паконой удельной поверхности при мокром помоле пес-
цов энергозатраты примерно на 30% меньше, чем при
сухом помоле, а расход мелющих тел увеличивается на
25%. Оптимальная степень загрузки объема барабана
мельницы мелющими телами при мокром помоле
г=0,26—0,28, а при сухом — <р=0,29—0,3. Наименьшие
затраты энергии получают при использовании мелких
шаров, что видно из рис. III. 2, а. Расход мелющих тел
зависит также от материала, из которого они изготов-
лены, и возрастает при использовании чугунного циль-
пебса по сравнению со стальными шарами в два раза и
более [51]. Повышенный расход цильпебса объясняется
также его скалыванием при ударах.
Следует отметить, что фактический расход мелющих
тел на большинстве обследованных этими авторами за-
водов составил 2—2,5 г на 1 кг молотого песка на каж-
дые 1000 см2/г его удельной поверхности. Это свидетель-
ствует о том, что заводы используют в основном чугун-
ные мелющие тела и применяют неоптимальные режимы
помола.
При совместном помоле извести с кварцевым песком
расход энергии для получения одинаковой удельной по-
верхности кварца растет по мере уменьшения содержа-
Рис. II 1.2. Удельный расход энергии при размоле различных матери-
алов
песка с водой: / крупные шары; 2 — цильпебс; 3— шары диаметром
36 мм; 4 — то же. 26 мм; б — известково-кварцевого вяжущего при И: Л-
-J г : I; 2 1.6 ; 1; з 2:1; в— I —клинкера; 2— пережженной ызпсстн;
3 — извести нормального обжига; 4 — извести мягкого обжига
81
НИ я песка в исходной Смеси, что объясняется буферным
действием значительно быстрее диспергируемой извести
[50]. Наши испытания (рис. III. 2, б) показали, что расход
энергии для получения одинаковой удельной поверхно-
сти вяжущего зависит от его состава и возрастает по
мере уменьшения содержания извести. При изменении
влажности песка, размалываемого совместно с известью,
от 2 до 6% его удельная поверхность практически оста-
ется на одинаковом уровне, а удельная поверхность мо-
лотой смеси значительно возрастает вследствие гидрата-
ции части извести влагой, содержащейся в песке. В свя-
зи с этим тонкость помола вяжущего рекомендуется
оценивать не по удельной поверхности, а по остатку на
контрольных ситах [52].
В тех редких случаях, когда в карьерном песке содер-
жится достаточное количество тонкодисперсных фр акций
(менее0,08 мм), которые могут при дальнейшей хорошей
технологической переработке служить кремнеземистым
компонентом вяжущего, размолу подлежит только из-
весть. Однако размол чистой извести часто приводит к
замазыванию мельниц, в связи с чем к ней добавляют
более твердый материал, предотвращающий агрегирова-
ние тонкодисперсных зерен извести и налипание их на
броню, шары и отверстия в перегородках и диафрагме.
Исследования Н. В. Ивахно и др. [50] показали, что луч-
шей добавкой в этом смысле является кварцевый песок
карьерной влажности в количестве 10—15%, при этом
удельный расход энергии сокращается вдвое.
Размалываемость чистой извести зависит от харак-
тера ее обжига, что видно из данных Клинга [178], при-
веденных на рис. III. 2, в. Исследования, проведенные в
НИПИсиликатобетоне X. Ууэмыйсом и X. Вайком [129],
также показали, что лучшими мелющими телами явля-
ются мелкие шары диаметром 20—25 мм. По их данным,
эффективность мокрого помола песка на 30—50% выше,
чем сухого, но при этом удельный расход мелющих тел
увеличивается в 1,5—2 раза. При тонком помоле увели-
чение твердости мелющих тел до 70% микротвердости
измельчаемого материала повышает производительность
мельниц на 20—30% и сокращает расход металла на
50—70%. Аспирация мельниц (скорость воздуха в сече-
нии барабана 0,3 м/с). позволяет увеличить эффектив-
ность помола в 1,2—1,3 раза.
По данным указанных авторов, оптимальная загруз-
82
i.ii барабана мелющими телами ф составляет 0,4 при
чистоте вращения, равной 0,75 критической. Очень важ-
ное значение, по их опытам, имеет степень загрузки
мельницы размалываемым материалом. Наибольшую
производительность и наименьший расход энергии по-
лучают при количестве размалываемого материала в
пределах 0,1—0,12 внутреннего объема барабана мель-
ницы. Оно должно поддерживаться на этом уровне пу-
тем регулирования живого сечения выходной диафрагмы
мельницы.
Авторы [129] считают, что при совместном помоле
с песком известь необходимо предварительно подвергать
мелкому дроблению в агрегатах ударно-центробежного
типа (молотковых дробилках). При этом возможен пе-
реход на-однокамерный помол вяжущего. При двухка-
мерном помоле наилучшие результаты получают, если
соотношение длины I и II камер находится в пределах
1:2,5 —1:3.
Наши испытания, проведенные на Калининском ком-
бинате строительных материалов № 2 и на Ульяновском
силикатном заводе, показали, что при предварительном
тонком дроблении кусковой извести в молотковой дро-
билке производительность мельниц при -помоле извест-
ково-кварцевого вяжущего возросла на 30 — 35%. Гра-
фики помола, снятые в установившемся режиме работы
мельниц СМ-14, показали, что при подаче в мельницу
смеси песка с известью, размер кусков которой достигал
40 мм, в I камере происходит только тонкое дробление
извести, а песок практически нс размалывается; во
II камере начинается помол песка, но длина этой каме-
ры мала, и приходится либо грубо молоть песок для до-
стижения необходимой производительности мельницы,
либо снижать ее производительность для получения не-
обходимой дисперсности кварца.
Графики помола смеси песка с мелкодробленой из-
вестью имеют другой вид. Здесь песок начинает измель-
чаться уже па расстоянии 1 м от входа в мельницу и
постепенно диспергируется вместе с известью в I и II ка-
мерах. При этом разница в остатках на ситах № 021 и
№ 008 продукта, находящегося перед межкамерной пере-
городкой и непосредственно после нее, так незначитель-
на, что перегородку можно убрать и перейти на однока-
мерный помол. Большим резервом в повышении эффек-
тивности помола является введение в размалываемый
83
материал незначительного количества поверхностно-ак-
тивных веществ (ПАВ). К ним относятся мылонафт,
сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ), триэтаноламин
и др.
Н. В. Ивахно и др. [52] указывают, что при совмест-
ном размоле извести с кварцевым песком и добавке к
смеси ПАВ в количестве 0,02 — 0,04% массы извести
производительность мельницы СМ-14 увеличилась с 4
до 7 т/ч. Одновременно остаток на сите № 008 уменьшил-
ся с 15 до 4%.
Из приведенных выше данных видно, какое важное
влияние на работу помольных агрегатов и качество мо-
лотого продукта оказывают подбор мелющих тел, пра-
вильный режим помола и соотношение начальной круп-
ности совместно размалываемых материалов, добавка
ПАВ и другие технологические факторы. Особо следуег
отметить, что для соблюдения высокой производитель-
ности помольных агрегатов и постоянства свойств моло-
утого продукта необходимо равномерное питание мельниц
и поддержание в них заданного ассортимента и количе-
ства мелющих тел. Для этой цели при помоле извести
или известково-зольного вяжущего догрузку двух- и
трехкамерных мельниц мелющими телами следует про-
изводить после 150 — 250 ч работы, а полную замену
мелющих тел — через 1800 — 2000 ч; при помоле извест-
ково-кварцевых смесей — соответственно через 100—150
и 1000 ч. Когда осуществляется однокамерный помол
материалов (перегородки сняты), мельницы догружают
шарами регулярно через питающую горловину, и такая
трудоемкая операция, как их замена, отпадает. Таким
образом, в зависимости от конкретных свойств размалы-
ваемых материалов и способов их измельчений, можно
выбрать необходимые параметры и режимы работы
мельниц, пользуясь приведенными данными.
В табл. II 1.2 дана техническая характеристика при-
меняемых в настоящее время шаровых мельниц. Произ-
водительность шаровых мельниц зависит от вида мате-
риала и тонкости его помола, характеризуемой остатка-
ми на сите № 008, и может определяться при сухом
размоле по формуле Гипроцемента:
с= (ШмЯ/1000) 6,7V Vd
где G — производительность мельницы при заданной тонкости помо-
ла, т/ч; g— поправочный коэффициент на тонкость помола (табл.
Ш.З); Ьы — коэффициент размолоспособностн материала; V—внут-
ренний объем мельницы, м3; D — внутренний диаметр мельницы,
м; тш — месса мелющих тел, т; т] — коэффициент эффективности
помола (табл. III. 4).
ТАБЛИЦА 111.2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ШАРОВЫХ
МЕЛЬНИЦ
Показатели Тип мельницы
1466 2X10.6
Внутренний диаметр барабана, мм 1500 2000
Рабочая длина барабана, мм 5700 10500
Частота вращения, об/мин 27 23
Масса мелющих тел, т 12,25 32
Мощность электродвигателя, кВт Габариты мельницы, мм: 130 500
длина 10720 24000
ширина 4500 4000
высота 3100 —
Мессе мельницы без электродвигателя н мелющих тел» т 27,15 105
ТАБЛИЦА 111.3. ПОПРАВОЧНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ НА ТОНКОСТЬ
помола е
Остаток на сите № 008, % б Остаток не сите № 008, % б
2 0,5 20 1,42
5 0,77 25 1,64
10 1 30 1,65
15 1,21 2,06
ТАБЛИЦА 111.4. КОЭФФИЦИЕНТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОМОЛА И
Схема псыола Тил мельниц П
Однократное прохождение Однокамерные 0,75
материала в открытом цик- Двухкамерные 0,9
ле Многокамерные 1
Многократное прохожде- С сепараторами или клас-
ние материале в замкнутом сифнкаторами:
цикле однокамерные 1
многокамерные 1,2
99
Ниже приведены значения коэффициента размоло-
способности Лм различных материалов:
Сухая глина.............................. 1,5—2
Известь в зависимости от степени обжига . 1,5—1.8
Доменный гранулированный шлак .... 0,55—1,1
Песок:
полевошпатовый................ 0,8—0,9
кварцевый..................... 0,6—0,7
Белитовый шлам.................. 1,7—1,8
Производительность мельниц при мокром помоле при-
нимают на 25—30% выше, чем при сухом. В связи с
тем что молотые компоненты для изготовления силикат-
ных материалов характеризуются не только остатком на
ситс № 008, а также удельной поверхностью, нами были
проведены замеры этих параметров различных материа-
лов, размолотых отдельно или совместно в течение раз-
ного времени. Результаты экспериментов приведены в
табл. Ш.5.
ТАБЛИЦА III.S. ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
МОЛОТЫХ МАТЕРИАЛОВ И ОСТАТКОМ НА СИТЕ № 008
Продукт
Удельная поверхность продукта, тыс. сма/г. при
остатке на сите с сеткой Лв 008, %
Кварц
Известково-
кремнеземи-
стое вяжущее
состава 1:1
Известь:
мягкого об-
жига
сильного об-
жига
Следует отметить, что приведенное в табл. П1.4 зна-
чение коэффициента эффективности помола tj=0,75 дей-
ствительно только для мельниц однокамерной конструк-
ции (с коротким барабаном), а нс для трубных мельниц,
из которых удалены межкамерныс перегородки. В этих
случаях при расчете производительности т] надо прини-
М
мать как для соответствующих мельниц с перегород-
ками.
При совместном помоле разнородных материалов
(например, извести с песком) коэффициент размолоспо-
собностн Ам смеси принимают как сумму произведений
kM соответствующих материалов на их долю в смеси.
ГЛАВА IV. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА
СИЛИКАТНОЙ СМЕСИ
При проектировании состава силикатной смеси при-
ходится учитывать в первую очередь необходимость по-
лучения достаточно прочного сырца, а затем уже в про-
цессе автоклавной обработки — цементирующей связки
из гидросиликатов кальция такого фазового состава и в
таком количестве, которые бы обеспечивали заданные
свойства силикатного кирпича — его прочность и ста-
бильность последней во времени, морозостойкость и
стойкость в агрессивных средах. Нс обязательно стре-
миться к достижению самой высокой прочности кирпича,
так как она связана с повышенными издержками произ-
водства— большим расходом вяжущего, электроэнер-
гии, износом оборудования и снижением его производи-
тельности. Следует так подбирать состав смесей, чтобы
получать кирпич со строго заданными характеристиками
при наименьших затратах, т. е. достигнуть высокой эко-
номической эффективности производства.
Естественно, что при проектировании состава сили-
катной смеси необходимо учитывать свойства конкретно-
го сырья (минеральный и зерновой состав песка, хими-
ческий состав извести, содержание в ней активной окиси
кальция, скорость и температуру гидратации), возмож-
ность получения отходов промышленности, а также усло-
вия производства и ассортимент продукции.
IV.1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА СИЛИКАТНОЙ
СМЕСИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЫРЦА
ЗАДАННОЙ ПРОЧНОСТИ
Прочность сырца зависит от гранулометрии песка,
содержания в смеси вяжущего, количества коллоидных
частиц в нем, формовочной влажности и ряда техноло-
гических факторов (удельного давления, длительности
87
приложения нагрузки, распределения компонентов в сме-
си), подробно разобранных в гл. VI.
Основой прочности сырца является натяжение воды
в менисках его микрокапилляров, создаваемых коллоид-
ными частицами тонкодисперсной муки (вяжущего),
размещенными между зернами песка. Для придания
сырцу прочности, необходимой для устойчивой работы
автоматов-укладчиков, следует стремиться в первую
очередь к увеличению количества микрокапилляров в его
структуре. Это достигается путем улучшения грануло-
метрии песка-заполнителя, увеличения дисперсности вя-
жущего и назначения его расхода соответственно грану-
лометрии песка.
Достаточную прочность сырца на основе монофрак-
ционных песков можно получить при исправлении их
гранулометрии путем добавки 20 — 25% вЗ — 4 раза
более мелких или 10—15% более крупных песков. При
отсутствии такой возможности приходится вводить в си-
ликатную смесь до 20% и более вяжущего жирного
состава (Я:К=1,5:1). Необходимая прочность сырца,
формуемого из разнозернистых остроугольных песков,
достигается при расходе вяжущего, на 2 - -3% меньшем
(по отношению к массе смеси), чем из разнозернистых
окатанных песков.
При проектировании состава силикатной смеси необ-
ходимо в первую очередь знать, какая прочность сырца
требуется. Она зависит от вида кирпича (полнотелый,
пустотелый), его размеров, числа пустот, их расположе-
ния и размеров, системы автоматов для съема и укладки
сырца со стола пресса на вагонетки, вида запарочных
вагонеток, состояния их рабочей поверхности и откаточ-
ных путей. В СССР в настоящее время выпускают оди-
нарный и утолщенный (модульный) кирпич, а также
камни (двойной кирпич). Утолщенный кирпич изготов-
ляют только пустотелым, причем пустоты могут служить
либо для уменьшения его массы (двухпустотный), либо
для повышения тепловой эффективности (многопустот-
ный). Силикатные камни изготовляют только многопус-
тотными теплоэффективными.
При съеме и укладке сырца различного размера и
пустотности в нем возникают напряжения (табл. IV.1).
Съемочная прочность сырца (т. е. прочность при сжатии
двух уложенных постелями друг на друга сырцов) долж-
на иметь запас, который обычно принимают равным 2
88
ТАБЛИЦА IV.1. СЪЕМОЧНАЯ ПРОЧНОСТЬ СЫРЦА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КИРПИЧА И КАМНЕЙ
Вид кирпича н камя • I J ЯЭ »й . _ ie , Напр яжевяе в и я жнем ряду ь . s |§& Л g|§ Ш сырца. МПа а S S-® &а - б5£
'* £ R !h 53 I;» 1н и Ш15 *8л • *1 1*» sk hi Ш ii- ®1Ц S 1я xJ3 hl #25 s83s 53tf MS^gg ft?|
9
/
/ / ! / f / f LI ' Vs/MWA ол л лле л «лл
5=7 9 3.9 65 1.22 ’ — — — 156 — — 0,0216 0,704 0,72**
/<=>/4*1 <
/о / "Я-1 M 7Я 4 1 47 -1^. °'°23 0'095 0,24 - - -
/ // 7oro I»4*/ 211 - — — 0,019 0,631 0,65**
Об
>U Масса сырца, кг
g 8J сл сл Сила трепня на вахватах, Н
** сл сл Изгибающий мо- мент от массы сырца Мя, Н-м
и— го 285 72 113 Момент сопротивле- ния в опасном сече- нии 10», м1
0,019 0,019 Напряжение прн сжатии захватами Он МПа
0,111 0,174 Эквивалентное по изгибу*** напряже- ние сжатия б,. МПа
0,26 0,39 Минимальная съе- мочная прочность сырца R прн К « 2. МПа
о о .°0 s?s ss Слеп •—сл • « от лежащего выше сырца th Напряжение в нижнем ряду сырца, МПа
0,68 1,13 1 эквивалент- ное изгибу*** при неровной поверхности вагонеток о.
to * • о । У « • 1 общее при неровной по- верхности вагонеток о
Продолжение табл. IV.I
Вид кирпича и камней
Продолжение табл. IVJ
Масса сырца, кг Сила трения на зах- ватах, Н Изгибающий момент от массы сырца Ми. Н-м Момент сопротивле- ния в опасном сече- инн (W-/W ) 10е, м1 ff Напряжение при сжатии захватами at, МПа Эквивалентное по изгибу*** напряже- ние сжатия 0,. МПа Минимальная съе- мочная прочность сырца Я при К=2, МПа м* 1 Напряженке в впишем ряду сырца, МПа
от лежащего выше еырца о. эквивалентное изгибу*** при неровной по- верхности вагонеток 0. общее при неровной по- верхности ва- гонеток а
6.1 102 1,9 279 0,0185 0,068 0,174 0.025* — —
5.65 94 1.77 187 0,017 0,095 0,224 0,024* — —
• При укладке сырца на постель (12X25 см).
* При укладке сырца яв ложок (6,5X25 илк
'• Отношение между прочностью ив сжатие
8.8X25 см) в вагонетки с неровной поверхностью.
и изгиб принято равным 10.
Рис. IV.!. Схемы испытаний сырца
по отношению к суммар-
ным напряжениям. На за-
парочных вагонетках на
нижний ряд сырца пере-
дается давление от ле-
жащих выше рядов. При
наличии неровностей на
платформах запарочных
вагонеток в сырце, уста-
новленном на ложок, по-
мимо напряжений сжатия
возникают значительные изгибающие напряжения, кото-
рые в несколько раз превышают съемочную прочность
сырца. Особенно опасны эти напряжения для многопус-
тотного утолщенного сырца, так как его прочность при
воздействии нагрузки на дожок, по нашим опытам, в 2,5
раза ниже, чем на постель, что видно из табл. IV.2, в ко-
торой приведены результаты испытаний многопустотного
утолщенного сырца разной прочности по схемам, пока-
занным на рис. IV. 1. Поэтому многопустотный сырец
утолщенных кирпичей и камней следует укладывать на
вагонетки только в положение на постель. Зная грануло-
метрию песка и форму его зерен, а также вид кирпича
и его пустотность, можно (см. гл. VI) определить, какие
требуются условия для получения необходимой съемоч-
ной прочности сырца (количество и состав известково-
кремнеземистого вяжущего, формовочная влажность сме-
си). На основании многочисленных экспериментов, про-
веденных во ВНИИстроме, можно приближенно найти
необходимое содержание дисперсной муки (вяжущего)
в зависимости от требуемой прочности сырца:
ТАБЛИЦА IV.2. ПРОЧНОСТЬ МНОГОПУСТОТНОГО УТОЛЩЕННОГО
СЫРЦА, ИСПЫТАННОГО ПО РАЗЛИЧНЫМ СХЕМАМ
№ партии сырца Схема испы- таний Прочность сырца при сжатии, МПа ДН/Д1
1 I II 0,297 I 0,119 J 0,4 —
2 I II 0,231 I 0,087 / 0,38
3 I III 0,181 1 0,069 / 0,38
92
при использовании известково-кварцевого вяжущего
Р= (IQRc+l,75)/0.36;
при использовании известково-глиняного вяжущего
Р= (10Яс+2,3)/0,364;
при использовании извсстково-глннокварцевого вя-
жущего
Р= (10Яс-| 2)/о,335,
где Р —содержание дисперсной муки, % массы сухой смеси; —
требуемая прочность сырца, МПа.
Количество укрупняющих добавок, %, необходимое
для получения сырца заданной прочности, по нашим
данным, приближенно можно определить по формуле
Р=4,35 (10/?с—1).
Следует подчеркнуть, что указанные зависимости
действительны только при условии совместного помола
компонентов вяжущего п дальнейшей тщательной обра-
ботке смеси. Однако эти данные являются ориентиро-
вочными и для конкретных сырьевых материалов и вя-
жущего подлежат уточнению. Так, для достижения одина-
ковой прочности сырца при использовании однородных
мелких песков, обладающих высокой пористостью, тре-
буется больше вяжущего, чем при использовании разно-
зернистых песков с меньшей пористостью (см. гл. П).
Кроме того, значения влажности для получения наибо-
лее прочного сырца и наиболее прочного кирпича в боль-
шинстве случаев нс совпадают [146]. Обычно в послед-
нем случае она выше (рис. IV.2). Оптимальная же влаж-
Рис. 1V.2. Влияние формовочной влажности на прочность
а — кирпича; б — сырца
93
ность определяется количеством воды, необходимым для
покрытия пленкой поверхности всех зерен смеси, созда-
ния технологической смазки (теста вяжущего), обеспе-
чивающей возможность уплотнения силикатной смеси и
начального растворения извести.
IV.2. ВЫБОР ВЯЖУЩЕГО
Если есть возможность применять различные виды
вяжущего, тб в каждом конкретном случае следует руко-
водствоваться тем, что в производстве желательно иметь
вяжущее с наименьшим числом компонентов, так как
при использовании многокомпонентных составов необхо-
димы отдельные склады, запасные и расходные бункера
п дозаторы для каждого компонента, а для некоторых
из них — и дополнительные технологические операции
(сушка, раздельный помол). Надо учитывать также воз-
можность регулярной доставки всех компонентов вяжу-
щего и зависящую от этого бесперебойность производ-
ства силикатного кирпича.
Одновременно необходимо учитывать ряд специфи-
ческих свойств различных вяжущих и их компонентов:
способность придавать удобоформуемость силикатной
смеси, т.е. содержать не менее 25% коллоидных фрак-
ций; размалываемость, если компоненты вяжущего надо
молоть; влажность исходных материалов и необходи-
мость их подсушки; экзотермию и длительность гидра-
тации свободных окислов кальция и магния; возмож-
ность схватывания силикатных смесей при выдержке в
силосах; возможность работы в зимнее время без подо-
грева и подсушки песка.
В конечном итоге, при технической целесообразности
применения и достаточной надежности получения того
или иного вяжущего или смеси нескольких вяжущих вы-
бор приемлемого варианта решает детальный технико-
экономический анализ.
Рассмотрим особенности и попытаемся установить
пределы применения в производстве силикатного кирпи-
ча каждой из разновидностей вяжущего, описанных в
гл. II. Предварительно определим условия, обеспечива-
ющие нормальный ход технологического процесса. При
совместном помоле песка и извести во избежание зама-
зывания шаровых мельниц необходимо, чтобы влажность
компонентов вяжущего не превышала I — 1,5%. Если
94
один из компонентов содержит свободную окись каль-
ция, то вместе с ним можно размалывать и влагосодер-
жащис компоненты, которые подсушиваются при гидра-
тации части свободной СаО, количество которой зависит
от ее начального содержания, соотношения между ком-
понентами и влажности последних.
В тех случаях, когда в молотом вяжущем еще оста-
ется свободная СаО, ее необходимо гидратировать. Длч
этого вяжущее смешивают с песком карьерной влажно-
сти и гасят в реакторах или силосах; при этом смесь
подсушивается за счет реакции и выделяемого тепла.
Для обеспечения равномерного опускания смеси в реак-
торах непрерывного действия ее влажность на выходе
должна быть не более 3,5%. При гашении в периодичес-
ки выгружаемых силосах влажность выходящей из них
смеси нс должна превышать 4,5%. Поэтому расход вя-
жущего, если им подсушивают песок, зависит в значи-
тельной мерс от влажности последнего. При недоста-
точном содержании свободной окиси кальция в вяжущем
приходится песок подсушивать в сушильных барабанах
или других агрегатах.
Если вяжущее не нужно предварительно гидратиро-
вать, то его количество зависит от влажности песка и
должно быть выбрано из того расчета, чтобы формовоч-
ная влажность смеси не превышала 6,5% при изготов-
лении полнотелого и 5,5% — пустотелого кирпича и кам-
ней.
Максимальное количество влагосодержащего компо-
нента, которое можно при естественной влажности раз-
молоть с известью или другими продуктами обжига, оп-
ределяют следующим образом.
Содержание свободной окиси кальция, кг в 1 кг из-
вести или вяжущего
Яа=Р/100,
где Р — содержание СаОсвоб, %-
Масса воды, кг, необходимая для полной гидратации
свободной окиси кальция на I кг вяжущего, составит
В=0,32Р/100.
Масса вяжущего, кг, после гидратации возрастает до
1+0.32Р/100.
На нагрев вяжущего в мельнице зимой от 0 до 100° С
требуется тепло, кДж, составляющее при теплоемкости
материала С=0,96 кДж/(кг-°С):
(Ц-0,32Р/100) (100-0)0,96-96+0.307Р.
95
Для обеспечения гидратации свободной СаО, нахо-
дящейся в вяжущем, потребуется влагосодержащий ком-
понент (песок, глина, зола и т. д.)
<1=О32Р. 100/(10017) =0.32РЛ7,
где gi — масса влагосодержащего компонента в сухом состоянии, кг
на I кг вяжущего; W — влажность компонента, %.
На нагрев влагосодержащего компонента зимой от
0 до 100° С необходимо затратить тепла
Q2= (0,96-0,32Р/17) (100—0) =30,7Р/17.
При гидратации всей содержащейся в 1 кг вяжущего
свободной СаО выделится тепло
Q=1155Иа=11,55Р.
Если этого тепла больше чем Q1+Q2, то останется
тепло, которое может быть использовано на испарение
влаги и подогрев еще дополнительного количества вла-
госодержащего компонента:
Q8=Q— (Qi+Qt) =11,55Р—96-0,307Р—30,7РД7.
На испарение влаги из 1 кг компонента (в расчете на
сухое вещество) потребуется тепла
ft—268017/100—26,817.
Для подогрева 1 кг компонента от 0 до 100° С необ-
ходимо затратить тепла
ft=0,96 (100—0) =96,
а всего будет затрачено
9—ft! ft=26,8I74 96.
Масса дополнительно высушенного и подогретого
компонента, кг, составит
(Н ,55Р—96-0.307Р—30.7Р/17)/(26,8174-96),
а максимальная масса влагосодержащего компонента,
которая может быть размолота совместно с 1 кг извести
или известьсодержащего продукта, кг;
£=-£i+S2=0.32P/I7+ (11 ,55Р—96—0.307Р—30,7Р/Т7)/(26,8174 96).
После соответствующих преобразований это выраже-
ние примет следующий вид:
g=(0,206P—1)7(0,278174 I).
Если при совместном помоле масса влагосодержаще-
го компонента на 1 кг извести или другого известьсодер-
жащего продукта обжига равна g, а его влажность — W,
96
то при этом в размалываемом продукте обжига должно
содержаться свободной СаО, %, нс менее
Р0=4,в5£ (0.278IF-H) + 4,85.
На рис. IV.3, а показано минимальное содержание сво-
бодной окиси кальция Ро в продукте обжига для возмож-
ности его совместного помола с влагосодержащим ком-
понентом при различной влажности последнего W. Если
в 1 кг продукта обжига содержалось Р, %, свободной'
окиси кальция, то после совместного помола с g, к*',
влагосодержащей добавки количество свободной окиси
кальция в молотом вяжущем, %, составит
ДР= (Р-Р0)/(1+я).
При Р>Р0 смесь вяжущего и песка карьерной влаж-
ности подвергают гидратации в реакторах. В результате
Содержание свободнейшие
8 молотом вяжущем ДР, 70
Содержание свододной СаО
В молотом Вяжущем ДРГ
Рис. IV.3. Расход свободной
окнен кальция Р на подсушку
компонентов вяжущего и сили-
катной смеси
о. — ирн помоле влагосодержащего
компонента, имеющего различную
влажность; б — на пагрсп силикат-
ной смеси с различимы содержа-
нием вяжущего Ц- в — на подсушку
силикатной смеси на UZ . %
97
смесь подсушивается за счет тепла, содержащегося в на-
гретом вяжущем, реакции гидратации свободной окиси
кальция и выделяющегося при этом тепла.
При подаче вяжущего от мельниц пневмотранспор-
том оно частично охлаждается воздухом, и его темпера-
тура с учетом тсплопотерь в расходных бункерах состав-
ляет примерно 50° С.
На рис. IV.3, б показано, до какой температуры мож-
но нагреть силикатную смесь в реакторе при различном
содержании свободной окиси кальция ДР в вяжущем и
вяжущего Ц в смеси. Фактическая температура смеси
на 10— 15% ниже из-за теплопотерь в реакторах и испа-
рения части влаги. Уменьшение влажности смеси на
U7ir, %, вследствие расхода воды на гидратацию свобод-
ной окиси кальция и испарение показано на рис. IV.3, в.
Пользуясь приведенными графиками, можно оценить,
нужно ли предварительно сушить влагосодержащий
компонент вяжущего перед помолом, а также песок-за-
полнитель при использовании данного вида вяжущего
или активных добавок к нему.
Товарные вяжущие
Кальциевая известь. Товарная кальциевая известь,
поставляемая специализированными предприятиями, а
также обжигаемая непосредственно на силикатных заво-
дах, содержит 65—75% активной окиси кальция. Однако
содержание свободной (нспрогидратированной) СаО в
привозной извести меньше вследствие частичного ее гаше-
ния при перевозке и хранении на складе. Обычно же в
ней содержится 50 — 60% свободной СаО. Это позволяет
осуществлять совместный помол извести с песком карь-
ерной влажности или суглинком, являющимися кремне-
земистыми компонентами вяжущего, в отношении 1:1
без их предварительной подсушки, а при гидратации из-
вестково-кремнеземистого вяжущего в смеси с влажным
(117=6%) песком-заполнителем нагреть гашеную смесь
до 50 — 60° С и подсушить ее в реакторе до влажности
3,5%. Скорость гашения кальциевой извести позволяет
за 3 — 4 ч осуществить в реакторах полную гидратацию
окиси кальция в силикатной смеси и обеспечить нор-
мальный ход технологического процесса.
В большинстве случаев оптимальный состав извест-
ково-кремнеземистого вяжущего Я:К=1:1. По данным
96
многочисленных испытаний, проведенных на Опытном
заводе ВНИИстрома по нашей методике и подтвер-
жденных заводской практикой, при содержании в смеси
15% вяжущего и в зависимости от вида песка прочность
сырца составляет 0,3 — 0,4, запаренного кирпича 15 —
20 МПа, а при 20% вяжущего — 0,5 — 0,7 и 25 — 35 МПа
соответственно.
Магнезиальная известь. Окись магния в процессе
обжига извести при температуре выше 950° С (в шахт-
ных и вращающихся печах) значительно уплотняется.
Ее гидратация, если содержание MgO в извести более
5% и нс приняты специальные меры, протекает в сфор-
мованном изделии в процессе запаривания. Это приво-
дит к появлению трещин в кирпиче, увеличению его раз-
меров и потере прочности. Для устранения таких явле-
ний существуют два способа: 1) гашение магнезиальной
извести в смеси с песком в гасильных барабанах под
давлением 0,5 — 0,6 МПа в течение 0,75— 1 ч; 2) введе-
ние в состав сырьевой смеси активных добавок, вступа-
ющих в реакцию с окисью кальция уже в начале подъе-
ма давления в автоклаве и создающих прочный каркас,
препятствующий разрушению кирпича при позднем га-
шении пережженной окиси магния.
Гасильные барабаны обладают многими недостатка-
ми, вследствие чего они остались лишь на нескольких
силикатных заводах, применяющих магнезиальную или
трудногасящуюся известь (Петушкинский, Оршанский.
Климовичсский, Каунасский, Вильнюсский). Все ос-
тальные заводы силикатного кирпича используют для
гашения извести силосы или реакторы непрерывного
действия. Поэтому в случае работы на магнезиальной
извести заводы вынуждены вводить активные до-
бавки.
Еще в 1932 г. Г. И. Усищева заметила, что при изго-
товлении на Ивановском силикатном заводе бетонных
камней с использованием известково-трепельного вяжу-
щего на них после запаривания не образуются трещины,
хотя применяли магнезиальную известь. В то же время
силикатный кирпич на этой извести растрескивался и
увеличивался в объеме. Добавка трепела в сырьевую
смесь позволила устранить дефекты и в силикатном кир-
пиче. Подобные исследования проводил также
В. М. Кульметев на горьковских силикатных заводах.
В зависимости от содержания окиси магния в извести
90
количество добавляемого трепела составляло 4 — 6%
массы силикатной смеси.
Так как при использовании магнезиальной извести
при запаривании в реакцию с грубодисперсным кремне-
земом в первую очередь вступает окись кальция, то в
этом случае окись магния является балластом и расход
извести приходится соответственно увеличивать. Лишь
при очень тонком размоле кремнезема (до остатка 3 —
4% на сите № 006), как показали Э. Д« Певзнер к
Л. А. Базаева [96, 97], он реагирует в процессе автоклав-
ной обработки с окисью магния и придает высокую проч-
ность кирпичу.
С. А. Кржеминский и О. И. Рогачева [66,67] исследо-
вали помимо трепела влияние других активных дисперс-
ных добавок (суглинков, цемянки, золы ТЭЦ) на свой-
ства силикатных прессованных образцов, изготовленных
на магнезиальной извести. Указанные добавки в отли-
чие от трепела являются для большинства заводов мест-
ными материалами. По данным авторов, все активные
добавки значительно увеличивают прочность образцов,
изготовленных на кальциевой и высокомагнезиальпой
извести, а для устранения влияния поздней гидратации
пережженной окиси магния количество вводимых доба-
вок к массе извести увеличивается по сравнению с тре-
пелом, обладающим высокой активностью по отношению
к СаО. Так, для предупреждения появления трещин в
образцах достаточно ввести в гашеную силикатную
смесь на высокомагнезиальпой извести трепела 15 — 25%,
цемянки 25 — 50%, суглинка или глины 50 — 75%, золы
ТЭЦ 50— 100% массы извести.
Наши исследования (совместно с Э. А. Никитиной и
М. И. Архангельской) показали, что при использовании
на Тучковском комбинате домодедовской извести, содер-
жащей до 7% активной окиси магния, трещины в кирпи-
че не образуются при введении местной глины в количе-
стве 100% массы извести в процессе их совместного
помола. Одновременно оказалось необходимым увели-
чить длительность выдерживания смеси в гасильных си-
лосах с 3 до 5 ч. При совместном помоле этой же извести
с трепелом и гашении в смеси с песком воздействие тре-
пела на трсщвностойкость было значительно слабее, а
прочность образцов снизилась. Лишь при введении мо-
лотого трепела в уже погашенную смесь были получены
хорошие результаты. Это объясняется тем, что в процес-
100
се силосования при 60 — 75° С в течение 5 — 6 ч аморф-
ная крем некисл ота трепела почти полностью реагирует с
окисью кальция и в таком виде содержится в формуемой
силикатной смеси. Естественно, что на первой стадии
запаривания такого сырца не образуется прочный кар-
кас, препятствующий образованию трещин.
В случае содержания в домодедовской извести более
7% активной окиси магния введение глины уже не пре-
дотвращало появления дефектов кирпича, и лишь добав-
ка в гашеную силикатную смесь примерно 2% портланд-
цемента позволила Тучковскому комбинату выпускать
нормальный кирпич. Роль цемента в данном случае ана-
логична роли трепела — образование прочного каркаса
до начала интенсивной гидратации окиси магния.
Таким образом, при использовании магнезиальной
извести, обжигаемой в промышленных шахтных и вра-
щающихся печах при нормальных для этих агрегатов
температурах (1050—1150°С), в погашенную силикат-
ную смесь необходимо вводить 5— 10% активных тон-
комолотых добавок (удельная поверхность 2—3 тыс.
см2/г). Прочность силикатного кирпича, изготовленного
на магнезиальной извести при одинаковом количестве
вяжущего, по нашим опытам, па 15—20% ниже, чем на
кальциевой извести.
В том случае, когда используют магнезиальную из-
весть, обожженную в печах кипящего слоя при температу-
ре 900 — 950°С в течение короткого времени (до 10 мин),
се применяют аналогично кальциевой извести [88].
А. Ю. Каминский и М. С. Кубраков показали воз-
можность использования магнезиальной извести, обож-
женной при 1000—1200° С, применяя гидратационное
твердение MgO путем пропаривания сырца, сформован-
ного из свежеприготовленной (без силосования) смеси,
в автоклаве по режиму: 5—6 ч при 90—100° С, а затем
4 ч при 175° С.
Известково-белитово-кремнеземистые вяжущие. Та-
кие вяжущие получают путем совместного помола извсст-
ково-белитовых продуктов (ИБ) обжига естественных
карбонатных пород или искусственных шихт с кремнезе-
мистым компонентом (К), которым может являться пе-
сок, применяемый в качестве основного сырья для про-
изводства силикатного кирпича. Оптимальные отноше-
ния И Б: К, по данным X. С. Воробьева, С. П. Макова,
В. А. Соколовского и др. [38,77,117], составляют от 1:0,6
101
до 1 : 1. При И Б : К= 1 :0,6 и средней влажности карьер-
ного песка 6% Для совместного его помола с ЯБ-продук-
том обжига в последнем должно содержаться не менее
12,5% свободной окиси кальция Л» (см. рис. IV.3). Есте-
ственно, что для обеспечения устойчивой работы мель-
ниц при возможных неточностях дозирования компонен-
тов и повышенной влажности размалываемого песка
содержание свободной окиси кальция Р в продуктах об-
жига должно быть выше, чем Ро. и поэтому необходимо
гидратировать оставшуюся в молотом вяжущем свобод-
ную СаО.
Если гидратация проводится в реакторах непрерыв-
ного действия, то конечная влажность выходящей из них
смеси ^м^3,5%. При содержании в смеси 15% ИБК-
вяжущего и влажности песка IV'K=6% начальная влаж-
ность смеси составит tt7»i = Uzn (1 — 0,15) = 5,1 %. Следо-
вательно, из реактора необходимо удалить WcL— IV'cm —
= 1,6% влаги. По графику (см. рис. IV.3) находим, что
при содержании в смеси 15% вяжущего для удаления
такого количества влаги потребуется наличие свободной
окиси кальция в вяжущем АР=30%, а в исходном про-
дукте обжига — Р= 1,6ДР+Ро= 1,6’30+12,5=60%. Ес-
ли содержание вяжущего в силикатной смеси повысить
до 20%, то количество свободной окиси кальция в ИБ-
продуктах обжига может быть снижено до 45%. При
догашивании смеси в силосах периодического действия
ее конечная влажность может быть принята ^4,5%- При
содержании вяжущего 15% для обеспечения нормально-
го приготовления силикатной смеси в ИБ-продуктах
обжига должно содержаться не менее 35% свободной
СаО.
Таким образом, для производства силикатного кир-
пича по общепринятой технологии пригодны известково-
белитовые продукты обжига природных пород или ис-
кусственных шихт с гидравлическим модулем не менее 3.
Для сохранения быстрогасящейся свободной СаО, со-
держащейся в ИБ-продуктах, желательно их обжигать
непосредственно на заводах силикатного кирпича.
В. Л. Соколовский и В. А. Кондратенко на Опытном
заводе ВНИИстрома изготовили силикатный кирпич и
камни на основе ЯБ-продуктов, полученных обжигом
искусственных известково-кварцевых шихт во вращаю-
щейся печи и содержащих примерно 45% свободной СаО.
При содержании 15% ЙБК-вяжущего в смеси прочность
102
сырца составляла 0,3 — 0,35, кирпича — 22 — 25 МПа, а
пустотелых камней — соответственно 0,15—0,2 и 15 —
18 МПа.
По нашим опытам, прочность восьмипустотного утол-
щенного кирпича (пустотность 22%), изготовленного из
смеси 19% вяжущего (ИБ.К— 1:0,45) и 81% песка-
заполнителя, составила 18,2 МПа при режиме запарива-
ния 3+8+3 ч и давлении пара 0,8 МПа. При том же
давлении пара, но режиме обработки 1+4,5+1 ч проч-
ность кирпича снизилась до 14,3 МПа. Следует отметить
высокий коэффициент размягчения (0,93), характерный
для материалов на этом вяжущем. В настоящее время
на 7/5-вяжущем работают саратовские заводы силикат-
ного кирпича.
Портландцемент. В некоторых случаях при изготов-
лении силикатного кирпича в качестве вяжущего имеется’
возможность использовать портландцемент. Наши испы-
тания показали, что замена извести в силикатном кир-
пиче чистым цементом неэффективна. На рис. IV.4 видно,
что для получения кирпича марки 125 необходимо затра-
тить в зависимости от зернового состава песка 430 —
520 кг цемента на 1 тыс. шт. кирпича. Большой удель-
ный расход вяжущего объясняется тем, что в про-
цессе автоклавной обработки при обычных режимах (8 ч
при 175°С), по данным Ю. М. Бутта и Л. Н. Рашкови-
ча [23], гидратируется лишь 35% портландцемента п,
кроме того, применяется мелкозернистый заполнитель
(песок).
При введении в состав портландцемента 25 40%
молотого кварца прочность значительно повышается [35].
Проведенные нами совместно с Н. Л. Гусаровой иссле-
дования параметров производства силикатного кирпича
из гизельского пепла и алагирского цемента подтверди-
ли это. Так, при содержании в силикатной смеси 20%
цемента прочность запаренных изделий составила
18,5 МПа, а при том же количестве вяжущего, в котором
50% цемента заменили молотым пеплом, прочность воз-
росла до 24 МПа.
Расчеты показывают, что кремнеземистый компонент
можно вводить в шихту в мокромолотом виде при его
содержании по отношению к цементу до 30%. Предель-
ная влажность карьерного песка составляет при этом
зимой 6%, а летом 6,5%. При смешении 15% сухого пес-
чаного цемента с 85% карьерного песка предельная
103
Рис. IV.4. Расход портландце-
мента для получения силикат-
ного кирпича на основе различ-
ных песков
/ — среднего ульяновского; 2 — мел-
кого астраханского; 3— мелкого
ста в]юпол ьского
Рис. IV.5. Изменение влажно-
сти силикатной смеси при раз-
личном содержании портланд-
цемента
4—7 — влажность леска, %
влажность последнего для обеспечения требуемой влаж-
ности формовочной смеси (6%) не должна превышать
7%. При использовании же обычного портландцемента
для уменьшения его удельного расхода необходимо до-
бавлять примерно 25% тонкодисперсного кремнезема,
который целесообразно получат!, мокрым помолом пес-
ка. Минимальная влажность кремнеземистого шлама
составляет 35%. Добавка шлама в силикатную смесь
увеличивает ее влажность, а введение сухого цемента
снижает се.
На рис. IV.5 показано, как меняется влажность сили-
катной смеси от количества цемента с 25% мокромоло-
того кремнеземистого компонента при различной влаж-
ности карьерного песка. Из него видно, что при введении
в состав смеси 12,5% цемента (и соответственно 3,1%
молотого кремнезема) карьерная влажность песка не
должна превышать 6,5%.
Отходы промышленности
Пыль-унос цементных печей. На некоторых заводах
в качестве компонента вяжущего при изготовлении сили-
катного кирпича в смесь вводят взамен части извести
пыль, улавливаемую электрофильтрами цементных вра-
щающихся печей. Как показал опыт каунасского завода
«Битукас» и Вильнюсского комбината силикатцых изде-
лий, более 16 лет применяющих пыль-унос Акмянского
цементного завода, это позволяет экономить известь и
повысить марочност ь кирпича. Так, по данным К. Клуп-
шаса [56], на заводе «Битукас» при добавлении 205 кг
пыли на 1 тыс. шт. кирпича удельный расход извести
удалось снизить на 104 кг, а среднюю марку кирпича
поднять на 14%• На Вильнюсском комбинате, добавляя
ПО кг пыли на 1 тыс. шт. кирпича, снизили удельный
расход извести на 75 кг и повысили среднюю марку кир-
пича на 7%-
Необходимо отметить, что при этом количество дис-
персной муки (известЫ-пыль) в смеси увеличилось, что
привело к повышению прочности сырца. Однако приме-
нение пыли-уноса имеет особенности, которые следует
учитывать. К- В. Клупшас [57] указывает, что цементная
пыль сильно замедляет гашение извести в силосах, во
избежание чего сырьевую смесь следует предварительно
подогревать до 70° С. С другой стороны, в цементной пы-
ли содержатся свободная окись кальция, клинкерные
минералы и аморфизированное глинистое вещество,
представляющее собой обожженную глину. Свободную
известь необходимо погасить. Если гашение осуществля-
ется в силосах периодического действия, то длительное
(4 ч и более) пребывание при повышенной температуре
(70 — 80° С) во влажной среде может привести к взаи-
модействию окиси кальция и обожженной глины (цемян-
ки), а также гидратации некоторых клинкерных минера-
лов. В результате этого силикатная смесь в большей или
меньшей мере схватывается, что затрудняет, а иногда
делает невозможной разгрузку силосов. Поэтому на за-
воде «Битукас» и Вильнюсском комбинате пыль-унос
вначале смешивают с известью и песком в двухвальной
лопастной мешалке, а затем обрабатывают паром в га-
сильных барабанах, в которых смесь все время гашения
находится в непрерывном движении, что препятствует
ее схватыванию.
На упомянутые заводы пыль доставляют цементово-
зами и подают в специально построенные силосные скла-
ды. Оттуда пневмонасосом ее транспортируют в расход-
ные бункера и дозаторами вводят в негашеную силикат-
ную смесь. При использовании пыли-уноса помимо
улучшения качества кирпича завод «Битукас» за счет
снижения удельного расхода извести имеет экономию 54,
а Вильнюсский комбинат — 24 коп. на 1 тыс. шт. кир-
пича.
105
На других заводах, где нет гасильных барабанов,
применение пыли-уноса возможно лишь при благоприят-
ном минеральном составе пыли и коротких сроках гаше-
ния смеси в силосах. Вследствие этого немногие дейст-
вующие заводы (например, Стерлитамакский) имеют
возможность добавлять в шихту пыль-унос.
Карбидная известь. На карбидной извести работают
заводы силикатного кирпича: Улан-Удэнский, Павлодар-
ского КЖБИ-4 и Братского ЖБК.
По данным Л. Ясеновой и М. Аристова [173], для
устойчивой работы прессов и получения кирпича марок
100—150 на Улан-Удэнском заводе расходуется 500 —
600 кг карбидной извести на 1 тыс. шт. Б. П. Паримбетов
и О. Д. Дюсебаев [94] отмечают, что силикатный кирпич,
изготовляемый на Павлодарском КЖБИ-4 с расходом
карбидной извести 480 кг на 1 тыс. шт., имеет марку
прочности 100 при морозостойкости ниже 25 циклов.
Карбидная известь нс нуждается в гашении, и ее мож-
но использовать, непосредственно смешивая с влажным
песком, что значительно упрощает технологию. Однако
в связи с тем что влажность карбидной извести 7%,
влажность применяемого песка летом не должна превы-
шать 6%, а зимой — 5%. Одновременно следует отметить
большой удельный расход извести в ее стоимость
(20 руб. за 1 т) при относительно невысоком качестве
кирпича. Значительно целесообразнее применять вместо
чистой карбидной извести известково-кремнеземистое
вяжущее состава 1:1, что позволит сократить ее расход
по крайней мере на 40%. Flo для изготовления такого
вяжущего часть песка, предназначенного для совместно-
го помола с карбидной известью при его карьерной
влажности свыше 6%, необходимо сушить. Если карьер-
ная влажность песка меньше 6%, можно осуществлять
мокрый помол части его и смешивать полученный шлам
с карбидной известью и песком. Содержание карбидной
извести в шихте при этом может быть ограничено 10%.
Применение известково-кремнеземистого вяжущего по-
зволяет повысить марку кирпича вдвое и довести его мо-
розостойкость по меньшей мере до 35 циклов.
Нефелиновый цемент. Так назвали П. И. Боженов,
В. И. Кавалерова [11] и др. композицию, состоящую из
85% отходов глиноземных заводов — нефелинового шла-
ма, 15% извести и сверх того 5% гипса. Таким образом,
нефелиновый цемент является известково-белитовым вя-
106
жущнм, не содержащим свободного кремнезема. На Пав-
ловском силикатном заводе авторы выпустили на таком
вяжущем партию кирпича, который обладал прочностью
на сжатие и изгиб 14,8 и 2,9 МПа при плотности
2040 кг/м3, тогда как одновременно изготовленный сили-
катный кирпич имел прочность 12,9 и 2,9 МПа соответ-
ственно при объемной массе 1890 кг/м3.
В связи с тем что в нефелиновый цемент входит сво-
бодная окись кальция, которую следует гидратировать
перед формованием сырца, проверим возможность ее
совместного помола с нефелиновым шламом без предва-
рительной его сушки и необходимость догашивания из-
вести в силосах. В используемой заводами извести со-
держится 65 — 75% активной окиси кальция, в том числе
свободной примерно 60%.
На 1 кг извести, содержащейся в вяжущем, приходит-
ся g=85:15=5,66 кг нефелинового шлама. Его влаж-
ность на глиноземных заводах составляет примерно 20%.
Для совместного помола влажного нефелинового шлама
и извести количество свободной СаО в ней должно со-
ставлять по приведенному выше расчету
ро=4,85£(О,27ШН 1)-| 4,85=190%,
что невозможно. Следовательно, перед помолом нефели-
новый шлам необходимо сушить, а смесь нефелинового
цемента с песком догашивать. Содержание свободной
СаО в нефелиновом цементе составляет
ДР-= (Р-Ро)/(1 -I g) = (60~0)/(1 5,66) =9%.
Если влажность исходного песка 6%, а гашение сме-
си производится в реакторах непрерывного действия,
то для обеспечения максимальной влажности выходя-
щей гашеной смеси 3,5 % необходимо довести в ней
количество нефелинового цемента (см. рис. IV. 3) до
30%. Если же гасить смесь в силосах периодического
действия, то в этом случае конечная влажность гаше-
ной смеси не должна превышать 4,5%, а содержание в
ней нефелинового цемента может быть снижено до
20%.
Белитовый шлам. Так называют отходы производ-
ства Ачинского глиноземного комбината, который вы-
пускает их в сухом тонкомолотом виде. С. И. Хвостенков,
Л. М. Брусницкая, К. И. Рюмин др. [155, 156] установили,
что смесь, состоящая из 25 % тонкомолотого белитового
шлама и 75% песка-заполнителя, позволяет получать
107
силикатный кирпич марок 200—250, обладающий высо-
кой морозостойкостью и стойкостью в агрессивных
средах.
На Барнаульском и Улан-Удэнском силикатных за-
водах и в цехе Братского завода ЖБИ выпущены
большие партии силикатного кирпича с применением
белитового шлама вместо извести. На опытном заводе
ВНИИстрома изготовлены партии силикатного кирпича
и пустотелых камней из смесей, в которых в качестве
вяжущего был использован Ачинский белитовый шлам,
а заполнителем служили полевошпатово-кварцевые
хвосты обогатительной фабрики Сорского молибденово-
го комбината. При весовом дозировании компонентов и
хорошей обработке смеси в стержневом смесителе
прочность кирпича из смеси, содержащей 25 % молото-
го белитового шлама, составила 26,5 МПа. На Барна-
ульском заводе при вводе в смесь 25 % грубомолотого
белитового шлама прочность сырца составила 0,6, а
кирпича —18 МПа, на Улан-Удэнском заводе при
содержании 20% белитового шлама средняя марка
кирпича составила 140, а на Туганском при содержании
вяжущего 15 % — 150.
При использовании белитового шлама; получаемого
в сухом молотом виде, производство силикатного кир-
пича и камней значительно упрощается — не нужны
помольное и гасильное отделения, соответственно умень-
шается число технологических операций и обслуживаю-
щего персонала. Однако расход вяжущего возрастает
до 900 кг на 1 тыс. шт. кирпича. Предельная влажность
песка может составлять летом 8%, а зимой — 7 %.
Зола ТЭС. Золу и золошлаковые смеси от сжигания
бурых и каменных углей, антрацита и торфа можно
применять в качестве компонента вяжущего при произ-
водстве силикатного кирпича. По данным М. М. Мит-
рохиной и Г. И. Горчакова [83], оптимальное содержа-
ние в вяжущем золы бурых и каменных углей состав-
ляет 30%, а торфяной—20%. Т. Т. Троцко и Г. Г. Шиш-
ко [128] установили, что оптимальный состав известко-
во-кремнезем исто-золыюго вяжущего получается при
содержании в нем 25 % золошлаковых отходов от сжи-
гания антрацита. А. В. Волженский ц др. [34] считают,
что для кислых топливных зол и шлаков оптимальными
являются составы вяжущего, содержащие помимо этих
отходов 15—20 % извести п 5 % гипса.
108
Наши с И. Д. Брянцевой исследования показали,
что при использовании торфяных зол, содержащих 12—
17 % CaO+MgO, оптимальными являются вяжущие,
состоящие нз 20 % гашеной извести и 80 % молотой зо-
лы. Однако в прессованных образцах, содержащих 25 %
известково-зольного вяжущего и 75 % песка, оптимум
сместился в сторону более жирных составов вяжуще-
го — И: 3= I : I.
Следует отметить, что пластичность силикатной смеси
на известково-зольных вяжущих по мере увеличения в
них содержания золы и шлака значительно ухудшается
в связи с уменьшением количества коллоидных фракций
в вяжущем. При этом хрупкость сырца возрастает, хотя
его прочность при сжатии достигает 0,45 МПа. Повы-
шенная хрупкость сырца отрицательно сказывается на
работе автоматов-укладчиков.
Испытания, проведенные в 1974 г. ВНИИстромом
(М. М. Митрохина, Г. С. Савельева, Л. М. Хавкин,
С. И. Хвостенков) совместно с МИСИ им. В. В. Куйбы-
шева (К. В. Гладких, И. Ю. Данилович) на Люберецком
комбинате строительных материалов и конструкций,
подтвердили это. При использовании в качестве ком-
понента вяжущего золошлаковой смеси (ЗШС) из зо-
лоотвалов московской ТЭЦ-22, составе вяжущего (с
учетом наличия в нем 5% гипса) И :ЗШС= \ : 2,5 и его
содержании в силикатной смеси 28 % средняя прочность
сырца составила 0,45 МПа, а автоматы так разрушали
его при съеме с пресса или укладке на вагонетки, что
пришлось перейти на ручной съем сырца. При повторном
испытании использовали вяжущее более жирного соста-
ва (И :ЗШС=\ : 1,5); хотя его содержание в смеси сокра-
тили до 22%, средняя прочность сырца возросла до
0,64 МПа, и автоматы-укладчики работали без серьезных
перебоев. В то же время сырец, изготовленный из обыч-
ной силикатной смеси при содержании валовой извести
9%, имел прочность 0,59 МПа и хорошо снимался ав-
томатами-укладчиками. Результаты этих испытаний
представлены в табл. IV. 3, где также приведены данные
об испытании кирпича, изготовленного на Опытном
заводе ВНИИстрома с применением золошлаковой смеси
ТЭЦ-22 в качестве компонента вяжущего и заполнителя
и ТЭЦ-20 как заполнителя прн использовании мелких
однородных намывных люберецких песков. Следует от-
метить, что по данным М. М. Митрохиной, С. И. Хвое-
109
ТАБЛИЦА IV.3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ КИРПИЧА, ИЗГОТОВЛЕННОГО
НА ИЗВЕСТКОВО-ЗОЛОШЛАКОВОМ ВЯЖУЩЕМ НА РАЗНЫХ ЗАВОДАХ
Завод Отходы Состав вяжущего. % Состав силикатной смеси, % Содержа- ,weCflOaicT в смеси, % Прочность сырца, МПа Прочность кирпича, МПа
И зшс К вяжу- щее песок отходы при сжатии при изгибе
Люберецкий Опока 100 0 — 9 61 30 6,3 0,59 13.6 3,6
Опытный Золошлаковая смесь
ВНИИстрома Московской ТЭЦ: ( 30 70 28 48 24 5,6 0.45 16,7 4,1
22 { 40 60 — 22 39 39 6 0,64 16.8 3.4
1 50 50 20 40 40 5,5 0,68 20,1 4,6
( 100 0 - 10 80 10 7,9 0,25 13,2 2,8
20 | 100 0 10 70 20 7,9 0,38 12,5 2,8
1 100 0 10 60 30 7,9 0,36 12,3 2,7
Золошлаковая смесь
Казанской ТЭЦ-2 70 30 — 20 40 40 (шлак) 8.5 0,57 27 4.5
Зола Черспстской ТЭС 70 30 — 20 80 — 8.5 . 0,51 15,5 2,9
Торфяная зола Калинин- ской ТЭЦ-4 70 30 — 20 80 — 8,5 0,5 14 2.8
Продолжение табл. IV.3
Завод Отходы Состав вяжущего, % Состав силикатной смеси, % Содержа- ние СаОавд в смеси, % Проч-" ность сыр- ца, МПа ПРОЧНОСТЬ кирпича, МПа
И зшс К вяжу- щее песок отходы при сжатии при изгибе
Казанский Золошлаковая смесь Ка- занской ТЭЦ-2 55 45 •— 14 86 — 7,5 0,29 16,5 —
Черкасский [128J Золошлаковая смесь Черкасской ТЭС / 55 ( 55 25 20 45 17,5 20 82,5 68 22 6,7 7,1 0,4 0,41 20,5 17,5 —
Черниговский [169J Дарницкий [169] Зола Черниговской ТЭЦ 50 — 50 17 75 8 7 0,42 22 4,5
Зола и шлак Дарницкой ТЭЦ / 60 1 75 40 25 19 13,5 81 71,5 15 (шлак) 7,9 6,8 0,28 0,25 17 25,6 6 7,6
Криворожский Зола и шлак Криворож- ской ГРЭС-2 65 — 35 17 60 28 (шлак) 7,5 0,93* 24 3,4
В песке содержится 15—20% суглинка.
тснкова и И. С. Донина [84], мелкозернистые смеси,
содержащие более 30% золы как заполнителя, на обыч-
ных револьверных прессах формуются плохо, сырец
расслаивается вследствие защемления воздуха, тогда
как на прессах с длительным циклом формования
(«Крупп-Интертехник») получается хороший сырец.
Для улучшения формуемости мелкозернистых сме-
сей в них вводят дробленый топливный шлак, являю-
щийся укрупняющей добавкой. По данным И. В. Ше-
ляхина [169], Т. Т. Троцко и Г. Г. Шишко [128] и на-
шим с М. М. Митрохиной, это позволяет сократить
удельный расход извести, а в некоторых случаях (при
наличии гранулированного топливного шлака) довести
содержание золошлаковых отходов в силикатном кир-
пиче до 80%, что имеет большое значение для силикат-
ных заводов, расположенных неподалеку от ТЭЦ и ис-
черпавших сырьевую базу песков (Казанский, Любе-
рецкий и др.). Вместе с тем исследования М. М. Мит-
рохиной показали, что замена в составе вяжущего мо-
лотого кварцевого песка таким же количеством (20%)
золы ТЭЦ-20, совместно размолотой с известью, не ме-
няет прочности сырца и кирпича при использовании ко-
реневских песков хорошего гранулометрического соста-
ва, а при введении 5% золы как заполнителя понижает
их прочность.
А В. Волженским и др. [37] проведены исследова-
ния топливных шлаков в качестве вяжущих автоклавно-
го твердения. С использованием гранулированных шла-
ков Московской ТЭЦ-11 авторами выпущены партии си-
ликатного кирпича марки 100 на Люберецком и Мыти-
щинском силикатных заводах (расход вяжущего 460 кг
на 1 тыс. шт.). Однако и в этих случаях-для улучшения
формуемости смесей применяли вяжущие с добавкой
5% гипса состава И :Ш :Г= \ : 1,5:0,1, а нс тс составы,
которые придавали наибольшую прочность лаборатор-
ным образцам. Следует подчеркнуть, что в то время
(1959 г.) на указанных заводах силикатную смесь об-
рабатывали паром в гасильных барабанах, а сырец
снимали и укладывали вручную. Авторы отмечают, что
сырец получался переувлажненным (влажность смеси
7,5—8%), но пресс работал удовлетворительно. Извест-
но, что при автоматическом съемс прочность сырца
должна быть в 2,5—3 раза выше, чем при ручной его
укладке.
112
М. М. Митрохина и др. [84] показали, что при оди-
наковом составе сухой известково-золошлаково-песчаной
смеси снижение се формовочной влажности с 7,5 до
5,5% приводит к повышению прочности сырца с 0,48 до
0,7 МПа (на 45%).
Зная, какое значение имеет влажность смеси, опре-
делим, пользуясь рис. 1V.3, необходимое содержание
свободной окиси кальция в вяжущем совместного помо-
ла. Влажность золошлаковой смеси в зависимости от
времени года колеблется от 10 до 30%. При влажности
карьерного песка 6% конечная влажность силикатной
смеси для обеспечения устойчивой работы реакторов
должна быть не выше 3,5%. В этом случае в вяжущем
состава И:ЗШС=\:\ должно содержаться нс
менее 24% свободной СаО. Если в исходной
извести содержится 65% свободной СаО, то на
подсушку золошлаковой смеси при совместном по-
моле останется Ро=65—2X24=17% свободной СаО.
Этого количества хватит в том случае, если
влажность поступающей на помол ЗШС не превысит
5%. При гашении силикатной смеси в силосах периоди-
ческого действия влажность выходящей из них силикат-
ной смеси может быть увеличена до 4,5%. Легко подс-
читать, что в этом случае влажность размалываемой
совместно с известью золошлаковой смеси может состав-
лять при тех же составах вяжущего не более 10%.
При использовании известково-зольных вяжущих
оптимального состава, содержащих 25—30% золы или
золошлаковых отходов, на 1 кг извести приходится при
помоле 0,4 кг золы. В молотом вяжущем такого же со-
става для обеспечения бесперебойной работы реакторов
при влажности песка 6% необходимо иметь 35% свобод-
ной СаО, и на подсушку золы останется РО=65—35Х
XI4 =16% свободной СаО. Даже в этом случае влаж-
ность золы или ЗШС, поступающей на помол, должна
быть не выше 17%, а с учетом размола 5% гипса — не
более 12%. Таким образом, золошлаковые отходы при
использовании их в качестве компонента вяжущего в боль-
шинстве случаев необходимо предварительно сушить.
Если одновременно золошлаковые смеси применяют
также и в качестве заполнителя, то их предварительная
сушка обязательна во всех случаях. Введение в вяжущее
всего 3% гипса повышает прочность кирпича на 25% [84],
но при этом надо считаться с наличием в нем трех и
113
даже четырех (в случае одновременного помола части
песка) компонентов, что значительно усложнит произ-
водство силикатного кирпича.
Металлургические шлаки. А. В. Волженский и др.
[34] установили, что при автоклавном твердении метал-
лургических шлаков в зависимости от их основности не-
обходима щелочная или также сульфатная активизация.
При этом оптимальный состав вяжущего: 80—85%
шлака, 10—15% извести и 3—5% двуводного гипса. Они
первыми исследовали также вяжущее на доменных шла-
ках, содержавшее 20% извести, 5% гипса и 10% моло-
того кварца, но получили при этом небольшой прирост
прочности.
Мы предположили, что при автоклавном твердении
хорошо вводить в состав шлакового вяжущего кварце-
вую муку с таким расчетом, чтобы известь являлась
одновременно активизатором твердения шлака и ком-
понентом известково-кремнеземистого низкоосновного
вяжущего. Теоретический состав такого вяжущего дол-
жен был быть И: К: Ш = 1: 2, 5:9. Исследования, прове-
денные Г. С. Мисюревой [82], подтвердили правиль-
ность этого предположения. Так, при введении в извест-
ково-шлаковое вяжущее 20% кварцевой муки прочность
образцов повышалась в 1,5—2 раза и достигала в мел-
козернистых бетонах состава 1:3 60 МПа. Оптимальный
же состав вяжущего: 8% валовой извести, 22% молотого
кварца и 70% гр'анулированного или отвального домен-
ного шлака (И: /С: Ш = I : 2,75:8,75). Добавка 3—5%
двуводного гипса не оказала заметного влияния на
прочность образцов на известково-кварцево-шлаковом
вяжущем.
Наши дальнейшие исследования показали, что
прочность прессованных силикатных образцов при оди-
наковых расходах известково-кремнеземистого (И:К=
= 1:1) и известково-кремнеземисто-шлакового (И'. К'.
: Ш=\: 2,75 : 8,75) вяжущего в первом случае выше
(рис. IV.6). Однако при более глубоком анализе видно,
что для получения одинаковой плотности удельный рас-
ход извести во втором случае в 5—6 раз меньше, хотя
общий расход вяжущего прн этом выше на 25%. Проч-
ность сырца на ИКШ-вяжущем зависит от его удельной
поверхности и главным образом от формовочной влаж-
ности смеси, что видно на рис. JV.7. Наибольшая
прочность сырца достигается при формовочной
114
Прочность кирпича, МПа
Рис. 1V.6. Зависимость прочности
кирпича от содержания вяжущих
различного состава
/ —2 — И: К: Ш-l : 2.75:
: 8.75 (--------расход вяжущего;
-------- расход взвести)
Рис. IV.7. Зависимость прочно-
сти сырца от формовочной
влажности смеси и от удельной
поверхности вяжущего
1 — 5000 см’/г. 2 — 3000 см’/г
влажности смеси примерно
5%, как и в случае смесей
на известково-кремнеземи-
стом вяжущем. По нашим с
И. Д. Брянцевой опытам,
оптимальное количество мо-
лотого мартеновского или
ваграночного шлака, кото-
рым можно заменить часть
извести (при общем содер-
жании вяжущего в смеси
12%), находится в пределах
25—50%, что видно из рис.
IV.8.
А. В. Волженскнм и др.
[34] на Мытищинском си-
ликатном заводе были вы-
пущены партии силикатного
кирпича на вяжущем, со-
стоявшем из 50% извести и
50% отвальных доменных
Рис. IV.8. Влияние на проч-
ность кирпича шлака, содер-
жащегося в вяжущем
/ — мартеновского; 2~ ваграноч-
ного
шлаков Ново-Тульского и Липецкого металлургичес-
ких заводов. Авторы вынуждены были принять та-
кой большой расход извести, чтобы сохранить удо-
боформуемость смесей, хотя для активизации шла-
ка достаточно было ввести в вяжущее всего 10%
11S
ТАБЛИЦА IV,4. ПРОЧНОСТЬ И МОРОЗОСТОЙКОСТЬ КИРПИЧА
НА ИЗВЕСТКОВО-ШЛАКОВОМ ВЯЖУЩЕМ
Силикатный за- вод Шлак Состав смеси, кг на 1 тыс. шт. кирпича
известь МОЛОТЫЙ шлак песок вода
Мытищинский Доменный от- вальный 280 280 3050 250
Люберецкий Топливный гра- нулированной 160 280 3000 235
> — 360 0 3120 260
Продолжение табл. IV.4
Силикатный за- вод Средняя плот- ность, кг/мэ Прочность при сжатии, МПа, кирпича
через 1 сутки после авто- клавирования водрна- СЫ1ЦСН- ного после 25 циклов испытания на морозостойкость
Мытищенский 1800 18,7 11,5 10,6
Люберецкий 1800 13,2 9 8,4
в 1760 12,8 8,1 7,8
извести. Шлак влажностью 4—5% мололи совместно с
известью до остатка 15—19% на сите № 008. Силикат-
ную смесь, состоявшую из 15% вяжущего и 85% песка,
обрабатывали паром при давлении 0,15 МПа 40 мин в
гасильных барабанах. Сырец обладал такой же проч-
ностью, как и из обычной извсстково-песчаной смеси,
содержавшей 10% извести, что позволяло его снимать и
укладывать на вагонетки вручную (табл. IV. 4). По та-
кой же технологии на Люберецком силикатном заводе
была изготовлена опытная партия кирпича на вяжущем,
состоявшем из 25% извести и 75% ново-тульского от-
вального шлака. На Закамском силикатном заводе было
изготовлено 7 тыс. шт. кирпича на грубомолотом вяжу-
щем, состоявшем из 58% извести, 38% чусовского домен-
ного гранулированного шлака и 4% гипса. В отличие
от предыдущих на этом заводе смесь вяжущего с пес-
ком гасили в силосах в течение 2,5 ч. А. В. Волженский
116
И др. [34] сообщают, что при замене 85 кг извести (из
общего ее удельного расхода на обычный силикатный
кирпич на этом заводе 320 кг) 157 кг грубомолотого
шлака марка кирпича повысилась со 100 до 150, а при
замене 50 кг извести 180 кг шлака-т-до 200. На наш
взгляд, здесь сыграло роль и повышение удельного рас-
хода вяжущего до 392 кг в первом случае и 450 кг на
1 тыс. шт. кирпича во втором.
Нами в Роениимсс было выпущено несколько
партий полнотелого кирпича на вяжущем, состоявшем
из 50% извести и 50% молотого до удельной поверхности
3500 см2/г мартеновского или ваграночного шлака. Со-
держание вяжущего в силикатной смеси составляло
12%. Этого оказалось недостаточно для получения проч-
ного сырца — он разрушался даже при ручном съеме с
пресса, хотя сырец, изготовленный из смеси, содержав-
шей 12% одной гашеной извести, был хорошего качест-
ва. Прочность кирпича на известково-шлаковом вяжу-
щем была одинаковой с контрольным силикатным кир-
пичом и росла с увеличением формовочной влажности
смеси, что было обусловлено, очевидно, лучшим уплот-
нением тощей смеси при повышенной влажности.
Испытания, проведенные во ВНИИстроме Г. С. Са-
вельевой и Л. Т. Гомеровой [Ill] на череповецких до-
менных гранулированных шлаках, показали, что проч-
ность полнотелого одинарного сырца при использовании
известково-кремнеземистых и шлаковых вяжущих раз-
ного состава примерно одинакова. Однако по мере сни-
жения количества извести в вяжущем прочность запа-
ренного кирпича уменьшалась (табл. IV.5), хотя содер-
жание шлакового вяжущего в смеси повышали для со-
хранения одинаковой удобоформуемости.
Дальнейшие наши работы с Т. В. Семеновых и
И. Гордеевой позволили уточнить составы вяжущих на
основе доменных шлаков, обеспечивающие достаточную
съемочную прочность сырца при формовании много-
пустотного модульного кирпича на прессах с автомата-
ми-укладчиками и выпустить в 1977 г. несколько пар-
тий такого кирпича (вяжущее состава ИгК'.Ш= 1:1,7:1,8)
на опытном заводе ВНИИстрома (А. Т. Гомерова,
Г. С. Савельева, Ф. В. Крымова). Результаты приведе-
ны в табл. IV. 5. Еще предыдущими испытаниями было
установлено, что даже при содержании в смеси всего
1,8% активной СаО (вяжущее состава И'.К:Ш= 1:2,75:
117
811
ТА Б Л И Ц A IV.S. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА НА ИЗВЕСТКОВО-КРЕМНЕЗЕМИСТОМ
И ШЛАКОВОМ ВЯЖУЩИХ
Кирпич Состав вяжущего, ч Состав смеси, % Прочность, МПа Средняя плотность. , кг/м* Водопоглощские. % ^одержанне извести. %
из- весть кварц шлак вяжу- щее песок сырца кирпича
при сжатии при изгибе водонасы- щенного после 50 цик- лов испыта- ния на моро- зостойкость
Полнотелый 1 1 20 80 0,362 26,7 4,7 20,9 18,9 1845 13,5 1 0
одинарный 1 — 5,65* 25 75 0,352 19,2 4,08 15,6 17,2 1910 11,8 3,75
1 2.75 8,75* 28 72 0,357 19,7 4,08 16,8 16 1950 9,3 2,32
Шестипустот- 1 1 — 20 80 0,3 24,8 3,93 20,02 18,5 1585 — 1 0
ный утолщен- ный 1 — 1,75* 20 80 0,13 20,2 3,92 16,18 15,22 1620 — 7,27
1 1,7 1.8* 20 80 0,29 18,3 3,69 14,7 13,87 1665 ' — 4,44
Полнотелый 1 7,5** 17 83 — 12,3 2,35 — 1790 12,8 2
утолщенный [39] 1 — 0 10 90 — 10,4 1,91 — — 1820 15,8 10
* Череповецкий доменный гранулированный шлак.
Феррохромовый шлак [39].
:8,75) последнюю надо гидратировать не менее 3 ч, так
как при меньшей выдержке на изделиях образуются во-
лосные трещины. Но при длительной выдержке нагре-
тых смесей происходит их схватывание. На Череповец-
ком заводе силикатного кирпича смесь, приготовленная
на известково-кремнеземисто-шлаковом вяжущем, схва-
тывалась в гасильных силосах. В связи с этим пришлось
отказаться от совместного помола всех компонентов вя-
жущего и предусмотреть ввод отдельно молотого вы-
сушенного доменного шлака в уже погашенную силикат-
ную смесь, приготовленную на известково-кремнеземис-
том вяжущем. Выпуск ранее силикатного кирпича на
известково-шлаковом вяжущем совместного помола [34]
оказался возможным потому, что тогда на Мытищинс-
ком и Люберецком заводах имелись гасильные бараба-
ны, в которых смесь находилась в непрерывном движе-
нии и поэтому не схватывалась.
Г. В. Геммерлинг и Б. С. Бобров [39] выпустили на
Синеглазовском силикатном заводе несколько опытных
партий кирпича на вяжущем, состоявшем из извести и
Челябинского феррохромового шлака состава И '.Ш=
= 1:7,5. Результаты испытаний приведены в табл. IV.5.
При увеличении расхода вяжущего на 70% прочность
кирпича возросла всего на 18% по сравнению с обыч-
ным силикатным кирпичом. Прочность сырца, очевидно,
в обоих случаях была достаточной для ручного съема и
укладки на вагонетки, применявшиеся в 1958 г. на Си-
неглазовском заводе.
Опыты по изготовлению силикатного кирпича с ис-
пользованием доменного гранулированного шлака в ка-
честве компонента вяжущего проводили С. М. Лернер
и И. А. Ляхович [74]. По их даным, получался кир-
пич марок 100—150, обладающий достаточной морозо-
стойкостью и повышенной жаростойкостью.
При значительном содержании в металлургических
шлаках серы, как показал опыт Липецкого завода, ис-
пользовавшего такие шлаки в производстве силикатного
кирпича, возможна повышенная коррозия автоклавов.
Во избежание этого необходима катодная защита авто-
клавов и обмазка швов антикоррозионными покрытия-
ми.
Из приведенных в табл. IV.5 данных можно считать,
что оптимальным составом известково-кварцево-шлако-
вого вяжущего, обеспечивающим достаточную съемоч-
119
Viyio прочность пустотелого сырца при низком удельном
расходе извести» является И:К'Ш= 1:1,7:1,8. Во избежа-
ние схватывания смесн при длительном догашивании
свободной окиси кальция в реакторах или силосах
шлак необходимо предварительно сушить и отдельно
размалывать до удельной поверхности не ниже 4000 см2/г,
добавляя его в заданной пропорции к гашеной силикат-
ной смеси непосредственно перед ее формованием.
Отходы горнодобывающей промышленности. Иссле-
дования П. И. Боженова и др. [12] показали, что маг-
нийсодержащие отходы Ковдорского и Качканарского
горно-обогатительных комбинатов можно применять в
смеси с известью в качестве вяжущего при производстве
силикатного кирпича. Оптимальный состав вяжущего,
по данным В. В. Прокофьевой и В. И. Хренова [100],
И: 0=2:1. На Павловском силикатном заводе были вы-
пущены опытные партии кирпича на вяжущем, в кото-
ром часть извести заменяли отходами Ковдорского
ГОК сухой и мокрой сепарации. Здесь лучшие резуль-
таты (марка 150) были получены при составе вяжуще-
го 1:1. Силикатный кирпич, выпускаемый в то время
Павловским заводом из известково-песчаных смесей, со-
держащих 7,8 — 8% активной СаО, имел марки 100—
150.
На Березниковском силикатном заводе, где приме-
няли пироксенитовые отходы Качканарского ГОК, наи-
лучшие результаты (марка 150) были получены при за-
мене отходами примерно 25% извести и общем содержа-
нии вяжущего в силикатной смеси 12—13%. При таком
же содержании одной извести Березниковский завод вы-
пускал обычный силикатный кирпич марок 75—100.
Результаты испытаний кирпича с применением магний-
содержащих отходов представлены в табл. IV.6. Сле-
дует сказать, что на Опытном заводе ВНИИстрома
были проведены исследования сырья Березниковского*
завода. При использовании известково-кварцевого вя-
жущего состава 1:1 и его содержании в смеси 15% был
получен кирпич прочностью 22 МПа на затолычеком
песке и 18 МПа на песке месторождения «Заячья гор-
ка», а при 20% такого вяжущего — соответственно, 30 и
23 МПа. Весь кирпич выдержал 50 циклов испытаний
на морозостойкость.
При выборе вида вяжущего приходится наряду с
техническими свойствами учитывать реальный объем
120
ТАБЛИЦА IV.e. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИЛИКАТНОГО
КИРПИЧА НА ВЯЖУЩЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАГНИИ СОДЕРЖАЩИХ
ОТХОДОВ
Горно- обогати- гельный комбинат Силикат- ный за- вод Состав смеси. % Проч- ность сыр- ца. МПа Средняя плотность кир. пича, кг/м1 Марка кирпича Водопоглощсние, % Морозостойкость, циклы
известь валовая * отходы ГОК песок
Ковдор- Павлов- 3,3 6,7 90 0,5 1880 125 14 15
ский СКИЙ 6.1 3,9 90 0,6 1870 125 13 15
6,7 3,3 90 0,8 1890 150 12,5 15
10 0 90 0,5 1895 100— —125 12—14 15
Качка- Березин- 12,5 0 87,5 0,5—0,7 1880 75— 12—14 25
парскпй ковский — 100
9,4 3 87,6 0,9—1 1880 150 12 25
8 5 87 0,65— 1840 125 13 25
-0,7
7,5 5 '87,5 0,62— 1840 100 13,5 25
—0,68
5 7,5 87,5 0,48— —0,56 1880 75 14 25
выпуска его компонентов, а также возможность и стои-
мость их доставки. Попробуем оценить с этой точки зре-
ния различные виды вяжущих или их компонентов.
Известково-кремнеземистые вяжущие являются наи-
более доступными, так как известняки повсеместно рас-
пространены, а кремнеземистым компонентом служит
кварцевый или кварцевополевошпатовый песок, яв-
ляющийся основным сырьем для производства силикат-
ного кирпича. Известково-белитово-кремнеземистые
вяжущие, хотя пока еще их выпускают в недостаточных
масштабах (Вольский цементный завод), базируются
на повсеместно распространенных карбонатных и крем-
неземистых породах, и их производство может быть ор-
ганизовано практически в каждой области. Известково-
золошлаковые вяжущие целесообразно применять на
силикатных заводах, расположенных вблизи ТЭС. В
этих случаях при соизмеримом с ее выходом потребле-
нии золы, на ТЭС можно организовать сухое золошла-
коудаление, что значительно упростит использо-
121
122
ТАБЛИЦА IV.7. ОПТИМАЛЬНЫЕ СОСТАВЫ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ВЯЖУЩИХ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА И НЕОБХОДИМЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ОПЕРАЦИИ ПО ИХ ПРИГОТОВЛЕНИЮ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
Вяжущее Компоненты вяжу- щего И ИХ содержание, % Удельный расход вяжущего на 1 -пас. шт. полнотелого кирпича Прочность, МПа Основные операции по приготовлению
% по массе кг • сырца кирпи- ча вяжущего енлккатной смесн
вяжу- щее из- весть
Извсстково- крсмнсэсми- Известь —50 15 540 270 0,3- 0,4 15-20 Дробление изве- сти, ее доэирова- Дозирование вя- жущего. песка и
стос Кремнезем —50 20 720 360 0,5— 0,7 25—35 пис и смешение с дозированным пес- ком, их совмест- ный помол воды, их подогрев и гашение в реак- торах
Карбидная из- весть —100 15 — 17 500— ООО 500- - 600 0,3- 0,5 10-15 Прием н склади- рование карбид- ной извести Дозирование ком- понентов и их сме- шение, зимой по- догрев песка
Извсстково- бслитово- кремпезсмн- Известково-бели- товый продукт об- жига —60 15 540 0 0,3- 0,35 20 Дозирование, сме- шение и совмест- ный помол про- Дозирование вя- жущего и песка, их смешение и га-
СТОС Кремнезем —40 20 720 0 0,5— 0,6 35 дукта обжига с песком шение в реакторах
Известково- вольное и изве- стково-квар- цево-зольное I И Известь —70; 55 Зола ТЭС -30; 25 Кремнезем —0; 20 14(1) 17,5(11) 500 630
Известково- шлаково- крем- неземистое Известь —25 Кремнезем —35 Шлак —40 20 25 720 900
Известково- нефелиновое (нефелиновый цемент) Известь —15 Нефелиновый шлам —85 Двуводный гипс —5 15 540
Бслитовое м ЬЭ О Белитовый шлам -100 15 25 540 900
250 350 0,28— 0,3 0,3- 0,4 16,5 20 Дозирование и смешение компо- нентов, их совме- стный помол. Суш- ка влажной золы до помола Дозирование вя- жущего и песка, их смешение и га- шение в реакторах
180 225 0,3-- 0,34 0,33- 0,44 17 27,5 Дозирование из- вести и песка, их смешение и совме- стный помол, под- сушка шлака и его помол в шла- ковую муку Дозирование из- вестково-кремне- земистого вяжу- щего и песка, их смешение и гаше- ние в реакторах, добавление в га- шеную смесь шла- ковой муки
80 — 15 Сушка нефелино- вого шлама, дози- рование извести и шлама, их совме- стный помол с гипсом Дозирование вя- жущего и песка, их смешение и га- шение в силосах
б 0 0,3- 0,35 0,5-' 0,7 15 26,5 Прием и склади- рование молотого сухого шлама Дозирование вя- жущего и песка, их смешение. Зи- мой подогрев песка
Вяжущее Компоненты вяжу- щего и нх содержание, % Удельный расход вяжу* щего на 1 тыс. шт, полнотелого кирпича
% по массе кг
лижу- щее из- весть
Известковое с цементной пылью-уносом I II Известь —60; 75 Пылеуиос —40; 25 14(1) 12,5(11) 520 450 315 340
Портландце- мент I II Цемент —100; 70 Кремнезем —0; 30 И (1) 20(11) 520 740 0 520
Отходы горно- обогатитель- ных комбина- тов Известь —75 Отходы —25 12,5 460 350
Продолжение табл. IV.7
Прочность, МПа Основные операции по приготовлению
сырца кирпи* ча вяжущего силикатной смеси
0.5- 0.7 0,4— 0,5 15,7 15,4 Помол извести, прием и складиро- вание пыли-уноса Дозирование ком- понентов вяжу- щего и песка, их смешение и гаше- ние под давлени- ем в барабанах
0,28— 0,35 0,5— 0,7 12,5 22 Прием и склади- рование цемента, мокрый помол ча- сти кремнеземи- стого компонента Дозирование и смешение цемен- та, кремнеземи- стого шлама и пе- ска. Подогрев пе- ска зимой
0,8—1 15 Прием и склади- рование отходов, дозирование из- вести и отходов, их дробление и со- вместный помол Дозирование вя- жущего и песка, их смешение и га- шение в силосах или реакторах
ванне этих отходов в производстве силикатного кир-
пича.
Доменные гранулированные шлаки металлургические
предприятия поставляют только на цементные заводы и
лишь в очень немногих случаях — на шлакопомольпые
установки, выпускающие вяжущие для изготовления бе-
тонов. В дальнейшем в связи с использованием обога-
щенных руд удельный выход доменных гранулирован-
ных шлаков снизится, их будет использовать только це-
ментная промышленность. Поэтому силикатные заводы
могут рассчитывать лишь на применение Доменных
шлаков из старых отвалов, что достаточно сложно.
Мартеновские и ваграночные шлаки содержат много,
металла, а это значительно затрудняет их переработ-
ку и использование в производстве силикатного кир-
пича.
Белитовый шлам в сухом молотом виде выпускает
только Ачинский глиноземный комбинат. Это вяжущее
экономически целесообразно использовать на сибирских
силикатных заводах. Нефелиновый шлам, являющийся
компонентом нефелинового цемента, получают в огра-
ниченном количестве на Волховском алюминиевом за-
воде, в соответствии с чем его применение также огра-
ничено. Карбидную известь-пушонку выпускает Усоль-
ское ПО Химпром также в ограниченном количестве, и
ее не хватает даже для трех действующих силикатных
заводов.
Пыль-унос, являющуюся отходом цементного произ-
водства, можно успешно применять лишь на некоторых
силикатных заводах (главным образом, оборудованных
гасильными барабанами).
Отходы горно-обогатительных комбинатов целесооб-
разно применять на близлежащих силикатных заводах
в тех случаях, когда вяжущие на их основе дают луч-
шие результаты, чем известково-кремнеземистые вяжу-
щие на местном сырье.
Таким образом, наиболее распространенным в на-
стоящее время и перспективным в течение ближайших
15—20 лет для производства силикатного кирпича явля-
ется известково-кремнеземистое вяжущее. Остальные
виды вяжущих могут иметь лишь локальное применение
при соответствующих благоприятных местных условиях.
Приведенные данные по использованию различных
типов вяжущих в производстве силикатного кирпича
126
сведены в табл. IV.7, из которой можно сделать сле-
дующие основные выводы:
1) при наличии в вяжущем свободной окиси кальция
силикатную смесь надо гасить, соблюдая при этом тре-
бования к ее предельной конечной влажности на выхо-
де из силосов или реакторов;
2) при использовании вяжущих, не содержащих сво-
бодной окиси кальция смесь не надо гасить, а ее пре-
дельная влажность зависит от вида изделий и необхо-
димой прочности сырца;
3) отходы, используемые в качестве вяжущих или их
компонентов, в большинстве случаев необходимо пред-
варительно сушить. Если же применяют многокомпо-
нентные вяжущие, то их целесообразно приготовлять на
специализированных предприятиях и поставлять на си-
ликатные заводы в готовом виде.
IV .3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА
СИЛИКАТНОП СМЕСИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
КИРПИЧА ЗАДАННОЙ прочности
Выше указывалось, что наибольшее практическое
значение в производстве силикатного кирпича имеют из-
вестково-кремнеземистые вяжущие благодаря наличию
на заводах исходных материалов для их приготовления.
В качестве кремнеземистого компонента этих вяжу-
щих обычно служат те же пески и суглинки, которые
применяют в качестве основного сырья для изготовле-
ния силикатного кирпича. Пески эти могут быть чисто
кварцевыми (редко), кварцево-полевошпатовыми (10—
20% полевых шпатов; наиболее часто), а также квар-
цевыми с примесью других минералов: карбонатов, алю-
мосиликатов, окислов железа. Суглинки по своему ми-
неральному составу относятся к последним двум типам.
В связи с тем значением, которое имеют известково-
кремнеземистые вяжущие, остановимся подробнее на их
составах. Наибольшая прочность силикатных образцов,
а также их стойкость во времени получается при ис-
пользовании состава C:S=0,6—0,7, обеспечивающем
необходимое содержание в цементирующей связке сме-
си высоко- и низкоосновных гидросиликатов кальция.
Первые придают изделиям высокую стойкость при за-
мораживании и карбонизации, а вторые — высокую на-
чальную прочность и стойкость в агрессивных средах,
126
По мере повышения дисперсности кремнезема уско-
ряется образование гндросиликатов кальция при оди-
наковых условиях автоклавной обработки, а также уве-
личивается количество коллоидных фракций в вяжущем,
повышающих прочность сырца. Однако в производст-
венных условиях увеличение дисперсности вяжущего
связано со значительными материальными затратами:
снижением производительности мельниц, повышением
удельных расходов электроэнергии и мелющих тел, а
также стоимости помола. Поэтому из технико-эконо-
мических соображений при помоле кварца его удельную
поверхность в вяжущем поддерживают на уровне 2000
см2/г. Если кремнеземистым компонентом служит сугли-
нок, представляющий собой склеенные водой и колло-
идными глинистыми минералами тонкодисперсны с зер-
на главным образом кварца и полевых шпатов, то удель-
ная поверхность кремнеземистого компонента в вяжу-
щем (да и самого вяжущего) может быть выше. Обыч-
но при помоле негашеной извести с кварцем получают
вяжущие с удельной поверхностью 4500—5000, а с суг-
линком — 5500—6000 см2/г.
Так как в обычно применяемой заводами силикатно-
го кирпича извести содержится 65—75% активной СаО,
а в кварцевых песках —90—95% SiOa, то оптимальное
соотношение валовой извести и молотого песка (после
измельчения песок называют кремнеземистой мукой)
составляет в среднем MzKt&X : 1. Сотни проведенных во
ВНИИстроме испытаний сырья более 60 месторождений
подтвердили, что состав вяжущего Я:К=1 : 1 в подав-
ляющем большинстве случаев действительно является
оптимальным для силикатного кирпича.
На рис. IV.9 показаны усредненные результаты ис-
пытаний более 200 партий силикатного кирпича, изго-
товленного по нашей методике на Опытном заводе
ВНИИстрома из кварцевых и кварцево-полевошпатовых
песков и известково-кремнеземистого вяжущего соста-
вов И: К= 1:1 и 1,5: 1 на их основе. Из него видно, что
прочность кирпича на вяжущем состава 1:1 на 5—7%
выше, чем при одинаковом расходе вяжущего состава
1,5:1, хотя в первом случае удельный расход извести на
20% меньше. В то же время прочность кирпича на
кварцево-полевошпатовых песках на 15—25%ниже, чем
па кварцевых. Зависимость между прочностью кирпича
(полнотелого) и вяжущеводпым отношением Ц/В имеет
127
Вюкдщеводное отношение
Рис. IV.9. Зависимость прочно-
сти кирпича от вяжущеводиого
отношения
1 — кварцевые лески. вяжущее
И . К-1 : 1; 2 —то же. И : К-
— f ,6 : 1; 3 — кварцево-полевошпато-
вые пески, вяжущее И : К—I : I;
4 — то Же, И : К-1,6 : 1
Пустотность, %
Рис. IV.10. Изменение прочно-
сти кирпича и камней в зависи-
мости от их пустотности
вид прямых наклонных линий и может быть охаракте-
ризована выражением
Я=11,5(Ц/В-2)+С.
Для кварцевых песков можно принять
₽=1 1,5 (Ц/В—2) +15 МПа,
а для кварцево-полевошпатовых песков
₽=11,5 (Ц/В—2) +10 МПа.
В процессе испытаний было установлено, что необ-
ходимая съемочная прочность сырца 0,35—0,5 МПа и
марка кирпича 200 и Мрз 50 достигаются при содер-
жании в силикатной смеси 18—19% известково-крем-
неземистого вяжущего. Однако для получения таких
результатов необходимо соблюдать основные техноло-
гические условия: стабильный состав и достаточную
дисперсность вяжущего, весовое дозирование компонен-
тов и их тщательное первичное смешение, полную гид-
ратацию извести в смеси, обработку гашеной силикат-
ной смеси и доведение ее до оптимальной влажности в
стержневых смесителях, формование сырца при удель-
ном давлении 18—20 МПа и запаривание кирпича при
температуре не ниже 175° С в течение 5—6 ч
Зная формовочную влажность смесей, которая при
изготовлении силикатного кирпича находится в узких
пределах (для полнотелого 5—7%, а для пустотелого и
12В
камней 4,5—6%), можно определить состав смеси на из-
вестково-кремнеземистом вяжущем. Для смесей на ос-
нове кварцевых песков
Ц!В-= (Я4 8)/11,5,
а на основе полевошпатовых песков
Ц1В -(Я4 13)/11.5.
В данном случае /? — заданная прочность кирпича. Так,
например, при использовании кварцевого песка и фор-
мовочной влажности смеси 6,5% для изготовления си-
ликатного полнотелого кирпича прочностью 20 МПа по-
лучим ££/В = (20+8)/11,5=2,43, а содержание известко-
во-кремнеземистого вяжущего состава 1 : 1 ££=2,43Х
Х6.5=15,8%» в том числе 7,9 валовой извести.
При использовании полевошпатового песка в тех же
условиях ЩВ= (20+13)/11,5=2,87, а £{=2,87-6,5=
18,6%, в том числе 9,3% валовой извести.
При назначении состава силикатной смеси для из-
готовления пустотелых кирпича и камней необходимо
учитывать неизбежное снижение их прочности по срав-
нению с полнотелым кирпичом, изготовленным из тех же
смесей (рис. IV.10). Это снижение необходимо компен-
сировать повышением прочности материала, т. е. для
пустотелых изделий определенной марки принимать со-
ставы смесей как для полнотелого кирпича соответст-
венно повышенной марки. Например, если заданная
прочность камней с пустотностью 24% 20 МПа, то со-
став смеси следует рассчитывать как для полнотелого
кирпича прочностью 20:0,61=33 МПа (см. pnc.IV. 10).
При использовании кварцевого песка, ££/£?= (33+8)/
/11,5=3,56 и формовочной влажности смеси 5,5% Ц=
=3,56-5,5=19,6% по сравнению с ££=15,8% для пол-
нотелого кирпича прочностью 20 МПа. Удельный же
расход вяжущего при этом снизится из-за пустотности
изделий и составит 19,6-76/15,8=94,5% расхода вя-
жущего па изготовление 1 тыс. шт. полнотелого кирпича
марки 200. Это выгодно, так как при использовании та-
ких пустотелых камней в строительстве толщина наруж-
ных стен уменьшается по меньшей мере на 20%, а их
масса — на 40%.
129
IVA УТОЧНЕНИЕ СОСТАВОВ ВЯЖУЩИХ И СМЕСЕЙ
ИЗ КОНКРЕТНЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ
В связи с большим разнообразием минерального и
зернового составов песков, а также извести и других
компонентов вяжущих, применяемых в производстве
силикатного кирпича, выбранный состав вяжущего и
силикатной смеси следует уточнять для .конкретных
сырьевых материалов, применяемых на данном заводе.
Однако пока еще нет общепризнанных методик выбора
оптимального состава вяжущих для изготовления прес-
сованных изделии.
Инструктивными указаниями по выбору вяжущих
для бетонов автоклавного твердения предусматривается
методика определения их оптимального состава. Срав-
нивают активность различных вяжущих (прочность об-
разцов, изготовленных из пластичных смесей, состоя-
щих из 1 ч данного вяжущего и 3 ч нормального песка).
Формовочная влажность таких смесей на различных
вяжущих должна обеспечивать их постоянную консис-
тенцию, характеризуемую расплывом конуса в узких
пределах. В качестве оптимального принимают состав
вяжущего, показавший наибольшую прочность. Этот
способ разработан для вибрированных бетонов и позво-
ляет сравнивать активность вяжущих различного вида
и состава с активностью портландцемента в абстракт-
ных условиях без учета конкретных особенностей ис-
пользуемых песков, которые могут радикально изме-
нять всю картину. Для прессованных силикатных из-
делий указанный способ не дает достоверных резуль-
татов.
Так как наибольшую прочность цементного камня из
портландцемента, по данным И. Н. Лхвердова, а также
из известково-кремнеземистого вяжущего, по нашим дан-
ным [24]. получают при формовочной влажности теста,
близкой к его нормальной густоте (НГ). мы воспользо-
вались методикой определения активности цемента в
жестких смесях, состоящих из 1 ч. вяжущего и 3 ч. пес-
ка. Но в отличие от нее испытывали не трамбованные, а
прессованные при удельном давлении 20 МПа образцы
па конкретных местных песках, а нс па «нормальном»
песке. Влажность смесей принимали равной (НГ) 4±1.
Это позволяло более объективно оценивать качество
вяжущих для силикатного кирпича и выбирать его опти-
130
мальпый состав для конкретных видов сырья с учетом
прочности сырца. Однако и в этом случае нс обеспечива-
лось такое важное условие при сравнении различных вя-
жущих, как одинаковая удобоформуемость смесей, осо-
бенно на чистой извести, когда нормальная густота до-
стигала 50—60 Уо Это в некоторых случаях приводило к
недостаточно объективной оценке качества отдельных
видов вяжущих, главным образом чистой извести.
Можно определять удобоформуемость смесей для
прессуемых изделий косвенным путем. Так, например,
смеси определенного состава, но различной влажности
формуют при одинаковом удельном давлении и немед-
ленно определяют прочность сырца. Однако необяза-
тельно при влажности смеси, при которой сырец имеет
наибольшую прочность, получают запаренные изделия с
наивысшей прочностью. Проведенные нами исследова-
ния показали, что обычно наиболее прочный сырец по-
лучается при меньшей влажности, чем запаренный кир-
пич.
Одинаковая удобоформуемость глин достигается, как
показали В. С. Фадеева и Л. М. Ремпель, при влаж-
ности, равной их максимальной молекулярной влагоем-
костп. Наши исследования [146] подтвердили, что это
справедливо и для прессованных силикатных смесей
различного состава, влажность которых равна их мак-
симальной молекулярной влагоемкости. Последняя со-
ответствует содержанию воды, связанной с материалом
молекулярными силами. По Л. Ф. Лебедеву [71], мак-
симальную молекулярную влагоемкость грунтов опре-
деляют при стандартном давлении 6,55 МПа. Однако,
по нашим опытам, при давлении 18 МПа, близком к
тому, при котором формуют силикатный кирпич, макси-
мальная молекулярная влагоемкость смеси получается
примерно па 20% ниже, чем при стандартном давлении.
Она зависит от удельной поверхности исходного песка и
вяжущего, его вида и содержания в силикатной смеси.
На рис. IV- 11 показаны значения максимальной мо-
лекулярной влагоемкости силикатных смесей, состоящих
из разного количества известково-кварцевого или из-
вестково-глинистого вяжущих (состава 1:1) и песков
различной крупности. Характеристика песков представ-
лена в табл. IV.8. В качестве глинистого компонента
вяжущего был принят типичный суглинок, содержащий
около 50% несвязанного кремнезема. Из рис. IV. 11
131
Содержание Имущего t
Рис. IV.11. Зависимость максимальной молекулярной влагоемкостп
силикатных смесей от содержания вяжущего
а — иэвестково кварцевого: б - известково-глинистого; ! -- удсльнвя поверх-
ность карьерного песка 205 -265 см2/г; 2 —то же. 120 -155 сма/г
Удельная поверх-
ность, СМ7/2
Рис. IV. 12. Максимальная
молекулярная влагоемкость
карьерного песка при раз-
личной его удельной поверх-
ности
видно, что зависимость молеку-
лярной влагоемкости от содер-
жания вяжущего имеет вид двух
заштрихованных наклонных па-
раллельных полос. В полосах /
представлены значения для пес-
ков с удельной поверхностью
205 н 265 см2/г, в полосах 2—
для песков с удельной поверх-
ностью 120 и 155см2/г. Однако
в каждой из этих групп имеются
пески с различной крупностью.
Это понятно, так как количест-
во воды, необходимое для сма-
чивания зерен песка, в основ-
ном пропорционально их сум-
марной поверхности, что видно
из рис. IV. 12. Указанную про-
порциональность можно выра-
зить с учетом масштабного
фактора
11^-0,0165,,,
где — молекулярная плагоемкость песка, %; 5Ы — удельная по-
верхность песка, см2/г.
132
ТАБЛ ИЦА IV.& ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛЕСКОВ
Песок Полные остатки, %, на стах с отверстиями, мм Проход сквозь сито 0,14 мм. % Содержание глинистых частиц, % "кр Удельная поверх кость, см1/ г
2.5 1,25 0,63 0.315 0.14
Любе- рецкий 0 0 0,18 7,58 78,13 21,87 0 0,86 155
Кочеяг- скпй 0 0.01 0,12 3,76 43,98 55,89 0,97 0,48 205
Котлас- ский 3,4 5.1 9,76 39,62 90,07 9,86 1,36 1.47 120
Качир- ский 3,82 8,37 20,97 43,73 80,46 19,4 3,58 1,57 265
Зависимость между максимальной молекулярной вла-
гоемкостью смеси W'm и содержанием в ней вяжущего Ц
представляет собой уравнение наклонной линии
(Ц-0) mt
где mi и ni2 — масштабнин фактор.
'Подставляя в это уравнение значение UZ2=0»016Sn,
получим для смесей на известково-кварцевом вяжущем
состава 1:1:
№м~ 0,016Su | 0.13Ц,
а для смесей на известково-глинистом вяжущем
W’M-O.OlGSnH 0,17//,
т. е. выше, чем в первом случае.
Пользуясь приведенными зависимостями и зная удель-
ную поверхность используемых песков (см. гл. 11),мож-
но достаточно точно установить оптимальную формовоч-
ную влажность силикатных смесей с различным содер-
жанием известково-кремнезем истых вяжущих состава
1:1 для предварительного расчета состава смеси, обес-
печивающего заданную прочность кирпича.
При уточнении составов различных видов вяжущего
и силикатной смеси на конкретных сырьевых материалах
использование метода максимальной молекулярной вла-
гоемкости позволяет объективно установить их опти-
мальные значения. Для этой цели следует предваритель-
но назначить несколько композиций вяжущего, руковод-
ствуясь приведенными в настоящей главе данными об
133
оптимальных составах для различных видов вяжущего.
Так, например, если завод будет применять известково-
кремнеземистое вяжущее, для которого в большинстве
случаев оптимальным является состав И: К=1: 1, целе-
сообразно опробовать близкие к нему составы И :
= 1,5:1 и 11,5, а в качестве контрольного состав И: К—
= 1:0, т. е. одну известь.
Дальнейшие испытания вяжущих проводят по следу-
ющей методике. Компоненты вяжущего (негашеную
известь и песок) смешивают в заданной пропорции и
размалывают до удельной поверхности 4500—5000 см2/г.
Затем 25% вяжущего каждого состава смешивают с
75% песка и увлажненную смесь гасят в теплоизолиро-
ванных сосудах. Гашеные смеси на вяжущих различных
составов обрабатывают в лабораторных бегунах и опре-
деляют при удельном давлении 18 МПа их максималь-
ную молекулярную влагоемкость.
Далее смеси на вяжущих разных составов доводят до
установленной для каждой из них молекулярной влаго-:
емкости и формуют по шесть образцов диаметром и
высотой 65 мм под удельным давлением 20 МПа. Потри
образца из каждой смеси немедленно после формования
испытывают на прочность при сжатии, а остальные уста-
навливают в эксикаторы, па дно которых налита вода.
Затем образцы всех опробованных смесей из эксикато-
ров переносят на противень и запаривают в автоклаве
по принятому на заводе режиму. Через 1 сут испытыва-
ют прочность запаренных образцов и выбирают опти-
мальный состав вяжущего. Он должен сочетать доста-
точную (не обязательно самую высокую) прочность сыр-
ца и запаренных образцов при возможно меньшем рас-
ходе извести.
Если по местным условиям выбрано не известково-
кремнеземистое, а другое вяжущее, например известко-
во-зольное или известково-шлаковое, оптимальный его
состав подбирают по той же методике, но число прове-
ряемых составов увеличивают, опробуют трехкомпо-
нентные составы вяжущих с применением кремнеземи-
стой составляющей и обязательно сравнивают с извест-
ково-кремнеземистым вяжущим.
Для определения состава силикатной смеси, обеспе-
чивающего заданную прочность сырца и кирпича па кон-
кретном сырье, составляют описанным выше способом
шихты из 10, 15, 20 и 25% выбранного ранее вяжущего
134
Рис. IV. 13. Зави-
симость прочности
запаренных образ-
цов от вяжуще-
водного отноше-
ния Ц/В (а) н
прочности сырца
от содержания вя-
жущего Ц (б)
оптимального состава и соответственно 90, 85, 80 и 75%
карьерного песка, определяют после их гашения макси-
мальную молекулярную влагоемкость каждой смеси, при
этой влажности формуют сырец н испытывают свеже-
сформованные и запаренные образцы. По результатам
испытаний строят график зависимости прочности запа-
ренных образцов от вяжущеводного отношения (рис.
IV. 13,а). По этому графику находят ZZ/B, при котором
получается заданная прочность кирпича, а по соответст-
вующей формовочной влажности — необходимое содер-
жание вяжущего в силикатной смеси. Одновременно по
графику зависимости прочности сырца от содержания вя-
жущего в смеси (рис. IV. 13, б) проверяют, соответствует
ли она заданной.
Может случиться, что при данной гранулометрии ис-
ходного песка, обычных способах уплотнения, составах
вяжущего и его содержании в смеси прочность сырца
получается ниже требуемой. В этих случаях пробуют в
первую очередь улучшить гранулометрию смеси путем
шихтовки двух песков, отличающихся по своим средним
размерам в 3—4 раза (см. гл. II), что уменьшает порис-
тость песчапой шихты. При этом можно получить проч-
ный сырец при обычных расходах вяжущего. Если в карь-
ере или вблизи завода таких песков нет, можно вместо
кварца размалывать известь с суглинком, обычно нахо-
дящемся в покровных или подстилающих слоях песчаных
месторождений. В суглинке содержится 20—25% колло-
идных фракций, которые дополнительно наряду с из-
вестью создают микрокапилляры в сырце, повышающие
его прочность. Когда располагают чистым крупным од-
нозернистым песком, тогда часть его (5—10%) можно
грубо размолоть и тем самым улучшить гранулометрию
смеси. Наконец, при наличии только мелких монофрак-
135
ционных песков приходится для получения необходимой
прочности сырца применять укрупняющие добавки или
увеличивать расход вяжущего и тонину его помола.
При подборе состава силикатной смеси надо учиты-
вать, что на прочность кирпича и другие его свойства
оказывает влияние минеральный состав применяемых
песков и особенно отходов промышленности с низким со-
держанием кварца. Выше уже было показано, что при
использовании кварцево-полевошпатовых песков в ка-
честве компонентов вяжущего и заполнителя прочность
кирпича снижается на 15—25%. Это подтверждается
также исследованиями Л. Вайшвнлайте и Б. Вектариса
[26], которые установили, что каждый процент примеси
полевых шпатов снижает на 0,8% прочность плотных си-
ликатных изделий. По их данным, одновременно снижа-
ется и морозостойкость. Так, коэффициент морозостой-
кости уменьшался с 0,96 у образцов па чистом кварце-
вом песке до 0,73 и 0,57 при содержании соответственно
20 и 30% калиевых полевых шпатов. Наши испытания
песков, содержавших 15—43% полевых шпатов, показа-
ли, что при использовании их в качестве кремнеземисто-
го компонента вяжущего н заполнителя изготовленный
из них по современной технологии кирпич выдерживает
50 циклов испытаний па морозостойкость без признаков
разрушений и при этом прочность снижается не более
чем на 20%.
В гл. II (табл. 11.11 и 11.12) были приведены данные
о химическом и гранулометрическом составах некоторых
отходов промышленности. Часть из них содержит мало
кварца (например, свипиово-цинковые отходы — 10,2%,
сорскис — 40,5 %, оленегорские — 56,7 %). Несмотря на
это, изготовленный на основе этих отходов силикатный
кирпич обладает достаточной морозостойкостью, что вид-
но из табл. IV.9. Но для получения необходимой проч-
ности при использовании малокварцевых отходов в ка-
честве компонента вяжущего расход последнего прихо-
дится значительно увеличивать. Если же такие отходы
применяют только в качестве заполнителя, а вяжущим
является, например, белитовый Шлам, то это мало влия-
ет на прочность кирпича.
Наши исследования показали, что силикатный кир-
пич, изготовленный на известково-кремнеземистом вяжу-
щем оптимального состава, обладает помимо значитель-
ной морозостойкости (Мрз не менее 50) также и высо-
136
ТАБЛИЦА 1V.8. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ СИЛИКАТНОГО
КИРПИЧА, ИЗГОТОВЛЕННОГО ИЗ МАЛОКВАРЦЕВЫХ ОТХОДОВ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Состав
вяжущего,
%
Состав
смеси. %
Прочность,
МПа
*8
* А
5
Отходы
Л?
£
8
3
8
g
3
vU
X га
7
&
л 5-
85
£
Сшпщопо-цинко-
вой руды
Железной олене-
горской руды
Молибденовой ру-
ды (Сорская ОФ)
30
60
70
40
100* *
100**
30
17
25
25
70
83
75
75
6,9
16,2
17,6
16,5
25
3,3
3,4
35
0,88
50
0,86
50
1,05
50
9
0
0
7
0
0
7
7
* Камин с пустотностью 30%; вяжущее
* Кирпич; вяжущее — белитовый шлам.
— белитовый шлам.
кой стойкостью к агрессивным средам (см. гл. I). В еще
большей степени это относится к кирпичу па основе вя-
жущих, содержащих двухкальциевые силикаты, шлако-
вое стекло и другие алюмосиликатные соединения.
Наряду с указанными в настоящей главе условиями
при подборе состава силикатной смеси необходимо учи-
тывать и различные методы ее уплотнения, позволяющие
из одной и той же смеси получать кирпич разной плот-
ности и прочности (см. гл. VI).
ГЛАВА V. ПРИГОТОВЛЕНИЕ СИЛИКАТНОЙ СМЕСИ
V .I. ДОЗИРОВАНИЕ
И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ СМЕШЕНИЕ
КОМПОНЕНТОВ
Однородность смеси в зависимости от методов
дозирования и смешения компонентов
Под однородностью смеси понимают такое состояние,
когда в любой точке се объема присутствуют все компо-
ненты и соотношение последних между собой одинако-
вое. Кроме того, соотношение это в различных порциях
смеси должно сохраняться постоянным в течение дли-
тельного времени и соответствовать заданному.
Однако при дозировании и смешении компонентов
неизбежны закономерные и случайные ошибки вследст-
вие изменения свойств исходных компонентов (зерново-
го и химического состава, влажности, насыпной плотно-
сти), неточности работы дозирующих аппаратов и не-
своевременности реагирования их управляющих органов,
зависания материалов в бункерах, несовершенства зат-
воров и транспортирующих устройств (винтовых кон-
вейеров, лотков, труб и т. п.), недостаточного качества
работы смесительных агрегатов. В связи с этим состав
смеси может колебаться в довольно значительных пре-
делах, что вызывает перерасход вяжущего и снижение
прочности кирпича. В силу приведенных выше причин
получить абсолютно однородную смесь нельзя. Для прак-
тических целен вполне достаточна такая степень одно-
родности, которая обеспечивает стабильность протека-
ния технологических процессов и стандартную однород-
ность готового кирпича.
Однородность смеси определяют по таким парамет-
рам, как распределение влажности, содержание активной
окиси кальция, глинистых частиц, крупных и мелких зе-
рен песка в различных участках смеси в один п тот же
момент времени или же в одном участке через опреде-
ленные отрезки времени. Для этой цели одновременно
отбирают пробы в различных местах смесительного аг-
регата (для установления качества его работы) или по-
следовательно в одном месте после смесителя (для уста-
новления качества совместной работы дозаторов и сме-
сителя) и определяют известными способами выбранные
параметры (например, активность смеси). Коэффициент
138
однородности смеси при обеспечении результатов Р=
=95,5% Яолн=1—2CV (Cv—коэффициент вариации).
Для получения достоверных результатов число проб
должно быть достаточно большим (нс менее 20). Естест-
венно, что с уменьшением коэффициента вариации Cv
однородность смеси повышается. В ГОСТ 379—79 при
определении марки силикатного кирпича заложен коэф-
фициент однородности Коди=0,7, коэффициент вариации
при этом должен быть ССо ^0,15. Принимая во внима-
ние, что на каждой из основных технологических опера-
ций (приготовление смеси, формование сырца, автоклав-
ная обработка) накладываются свои случайности и
ошибки, приводящие к неоднородности свойств, можно
считать, что коэффициент вариации СОр^0,15 будет
обеспечен лишь в том случае, если на каждой из трех
технологических операций Cv^Ct.o /И 3. В этом случае
коэффициент вариации соответствующего передела нс
должен превышать значения Cv^8,7%.
Наибольшая однородность смеси обеспечивается при
весовом порционном дозировании компонентов и порци-
онном же их смешении вследствие того, что в этом слу-
чае одновременно смешиваются значительные дозы ком-
понентов, а их частицы многократно встречаются друг с
другом и пути их пересекаются по сложным траектори-
ям. Чем больше длится перемешивание порции смеси,
тем выше се однородность. Однако эта зависимость име-
ет затухающий характер, и существует оптимальная дли-
тельность перемешивания, при которой достигается за-
данная однородность смеси по одному или псскольким
параметрам.
При непрерывном дозировании и смешении компонен-
тов в лопастных мешалках однородность смеси получа-
ется более низкой, чем при порционном дозировании и
смешении. Это обусловлено невозможностью смешения
между собой отдельных мелких порций смеси, последова-
тельно перемещающихся через мешалку на достаточном
расстоянии друг от друга.
Таким образом, в данном случае основным факто-
ром, обеспечивающим однородность смеси при стабиль-
ных свойствах сырья, является точность работы дозиру-
ющих аппаратов. Естественно, что однородность смеси
повышается при использовании весовых дозаторов, авто-
матически поддерживающих заданные массу и соотноше-
ние компонентов, и значительно ухудшается при исполь-
139
зовании широко распространенных на действующих за-
водах силикатного кирпича объемных дозаторов. Прове-
денные во ВНИИстроме испытания показали, что на
Кореневском и Люберецком заводах, где применяют
объемное дозирование компонентов и непрерывное сме-
шение в лопастных двухвальных мешалках, коэффици-
ент однородности смесей составляет всего 0,66, тогда как
при порционном весовом дозировании извести и песка и
их смешении в противоточных смесителях периодического
действия коэффициент однородности достигает 0,95.
Дозирующие аппараты
Дозаторы вне зависимости от принципа их действия ра-
ботают бесперебойно лишь в тех случаях, когда попе-
речное сечение их приемных устройств позволяет мате-
риалу свободно проходить в дозирующие части аппара-
тов. Вторым важным условием надежности работы дози-
рующих аппаратов является правильная конструкция
расположенных над ними емкостей, особенно размеры и
конфигурация их выпускных отверстий, зависящие от
свойств дозируемых материалов. Существует минималь-
ный, так называемый критический размер выпускного от-
верстия бункера для данного материала с определенны-
ми физическими свойствами (зернистостью, влажностью,
коэффициентами внутреннего- п внешнего трения), при
котором материал может течь сквозь отверстие, не обра-
зуя сводов. Если размеры отверстий в бункерах больше
критического, обеспечивается свободное течение матери-
ала, если же они меньше критического, требуется при-
менение побудителей (сводообрушителей, вибраторов и
других приспособлений). Это положение действительно
для приемных отверстий дозаторов.
В табл. V.I приведены критические размеры отвер-
стий для различных материалов, по данным К. В. Алфе-
рова [2] и др. При наличии прямоугольных отверстий их
эквивалентный диаметр составляет
где S -площадь сечения отверстия; и — его периметр.
Обычно материал выгружается не по всему сечению
выходного отверстия бункера над дозаторами, а лишь в
виде движущегося столба, образующегося при ленточ-
ных и винтовых питателях у задней стенки бункера, а
140
ТАБЛИЦА V.l. МИНИМАЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ ВЫПУСКНЫХ ОТВЕРСТИЯ
БУНКЕРОВ [2J
Материал Минимальные размеры отверстий, мм Автор
Песок:
сухой 150X150 Бартлет н Снов
сырой 450X450 То же
Песок, гравий 500X 500 Аумунд
Формовочная земля в больших бункерах 600X600 Бартлет н Снов
Зола 500X500 То же
Порола и руда с кусками до 100 мм 450X450 >
Цемент 250X250 »
Рудничный уголь, руда, изве- стковый камень 800X800 Г анфштенгель
при тарельчатых — над выгрузным скребком. Материал
в остальной части выходного отверстия бункеров оста-
ется неподвижным и постепенно уплотняется под дейст-
вием собственной массы, что приводит в конечном итоге
к сводообразованию.
Дозаторы можно разделить на два основных вида:
непрерывно действующие и порционные. В свою очередь,
дозаторы обоих видов могут быть как объемными, так п
весовыми. К числу объемных дозаторов непрерывного
действия, преимущественно распространенных на заво-
дах силикатного кирпича, относятся тарельчатые, лен-
точные и винтовые питатели. Как правило, регулируют
количество материалов, подаваемых объемными дозато-
рами, периодически, большей частью вручную.
При свободном поступлении материала в дозаторы и
одинаковом положении их регулирующих органов весо-
вое количество подаваемого дозаторами материала ме-
няется в значительных пределах вследствие колебаний
его физических свойств (влажности, насыпной плотно-
сти, крупности частиц, текучести). Такие колебания при-
водят к неоднородности состава смеси, которая может
превысить указанные выше предельные значения коэф-
фициента вариации Си=8,7%. Поэтому, безусловно, сле-
дует отдавать предпочтение весовым дозаторам. Необ-
ходимо отметить, что хотя порционные весовые дозаторы
и порционные смесители обеспечивают наилучшую одно-
141
родность смеси, однако для их установки требуется зна-
чительная высота помещения, что затрудняет их приме-
нение па действующих заводах силикатного кирпича.
Особый интерес представляют автоматические весо-
вые дозаторы непрерывного действия. Для песка и дру-
гих зернистых или 'мелкокусковых материалов применя-
ют весовые ленточные или вибрационные дозаторы, а
для молотой извести или вяжущего — весовые ячейковые
дозаторы (табл. V.2). В выпускаемых серийно весовых
ТАБЛИЦА V.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕСОВЫХ ДОЗАТОРОВ
НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЯСТВНЯ
Показатели СБ-71 А для вя- жущего СБ-26А для сухого песка СБ-ПО для сухого песка ди-по (ЛДА) для мел- кого песка внии- строыа для влажного мелкого леска
Производитель- 5—20 7,5—39 12,5—50 50—100 25—120
иость, т/ч Точность дозиро- ±1 ±2 ±2 ±2 ±2
вания, % Мощность элек- 1,2 0,6 0,6 3,8 2,4
тродвигатсля, кВт Сечение питатель- 255X 520 120X580 150X700 800 X800 600X1000
ной воронки, мм Габариты, мм: длина 2010 1375 1865 5200 2500
ширина 1025 1038 1200 1718 900
высота 1465 660 875 1260 1000
Масса, кг 935 353 520 3331 650
ленточных дозаторах песка размеры сечения приемных
воронок ниже критических, что приводит к сводообразо-
ванию материала над ними и прекращению его поступле-
ния в дозаторы. В связи с этим целесообразно применять
ленточные весовые дозаторы конструкции ВНИИстрома,
которые обеспечивают возможность правильного исте-
чения материала из бункеров и соединяют в себе ленточ-
ный питатель с весовой площадкой (рис. V.1).
Вибрационные весовые дозаторы типа ЛДА обеспечи-
вают бесперебойное истечение влажного материала из
бункеров, однако они имеют значительно большие, чем
ленточные дозаторы, габариты по длине, и для их уста-
новки необходимы помещения большой высоты.
Для правильного соотношения компонентов в смеси
имеет большое значение блокировка дозаторов между
142
Рис. V.l. Весовой
дозатор
/ — приемная ворон*
ка; 2 — заслонка;
3 — весовая система;
4 — привод; S — лен-
точный питатель
собой. При зависании материала в одном из бункеров
или остановке дозатора любого компонента должны ав-
томатически останавливаться дозаторы остальных ком-
понентов. Это относится как к весовым, так и к объем-
ным дозаторам непрерывного действия. Система блоки-
ровки также должна обеспечивать одновременное
включение или выключение всех дозаторов данного до-
зировочного узла. Блокировка включения н выключения
дозаторов осуществляется общеизвестными способами,
а связь между наличием материала в бункерах и рабо-
той дозаторов — путем установки преобразователей уров-
ня или давления материала и т. п.
Смесительное оборудование
Смешение нескольких разнородных сыпучих компо-
нентов представляет собой процесс, подобный вынужден-
ной диффузии. Смешение компонентов может осущест-
вляться только при наличии взаимнопересекающихся по-
токов материала как при его движении пол действием
центробежных енл или подъемных устройств и последу-
ющем свободном падении, так и при принудительном
многократном перемещении материала в различных на-
правлениях.
По первому принципу работают порционные бетоно-
мешалки со свободным падением материала, которые да-
ют удовлетворительное качество перемешивания лишь
при наличии компонентов, значительно отличающихся
один от другого во крупности, например цемента, песка
и гравия (или щебня). Принудительное смешение ком-
понентов может осуществляться в смесителях периоди-
ческого (порционных) и непрерывного действия, из кото-
рых наиболее распространены лопастные.
К числу порционных смесителей периодического
действия относятся противоточные бетономешалки пла-
нетарного типа, в которых сочетается вращение лопастей,
расположенных на нескольких вертикальных осях, с вра-
щением в противоположном направлении траверсы, на
которой они закреплены, или же чаши мешалки. В обоих
случаях происходит интенсивное перелопачивание и ус-
реднение смеси.
Принцип действия непрерывных смесителей заклю-
чается в том, что при вращении вала его лопасти, рас-
положенные по винтовой линии, периодически перемеща-
144
ют материал лишь по коры-
ту мешалки как перпендику-
лярно» так и параллельно
ее осп, захватывая поочеред-
но отдельные небольшие
порции. Для лучшего пере-
мешивания следует угол на-
клона лопастей к оси вала
устанавливать в пределах
15—30°. Из рис. V.2 видно,
Рис. V.2. Различное положение
лопастей мешалки
что при одном и том же направлении вращения вала
лопасть 1 перемещает материал влево, а лопасть 2 —
вправо. Это позволяет, меняя в определенной последова-
тельности положение отдельных лопастей, смещать ма-
териал в противоположных направлениях вдоль корыта
и значительно улучшать качество перемешивания даже
в одновальиых смесителях.
Естественно, что при вращении двух валов с лопас-
тями от бортов к центру материал, находящийся между
валами, перемешивается более интенсивно, чем в одво-
вальных смесителях. Однако и в этом случае длина тра-
ектории, на которой происходит смешение материала, не
превышает трети окружности, описываемой лопастями,
да и само перемешивание осуществляется путем перелопа-
чивания материала. Для удлинения траектории смешения
материала увеличивают частоту вращения лопастей так,
чтобы они подбрасывали материал за счет центробежной
силы и на верхней части траектории он смешивался бы
во взвешенном состоянии, что значительно эффективнее,
чем при перелопачивании. Дли серийных двухвальных
смесителей такой эффект, по данным П. Тсдера, X. Ла-
апе и Е. Рейтер [122], обычно достигается при вращении
валов с частотой 90—100 об/мин.
Наши опыты, проведенные ранее на Люберецком
силикатном заводе, где были установлены двухвальные
смесители с частотой вращения валов 115 об/мин, пока-
зали, что качество предварительного перемешивания из-
вести с песком хорошее, но при этом следует обязатель-
но отсеивать песок от камней и мерзлых комьев во избе-
жание поломок лопастей. На заводах силикатного кир-
пича ФРГ также применяют двухвальные смесители с
повышенной частотой вращения лопастных валов, о чем
свидетельствует характерная «шапка» взвешенной смеси
над лопастными валами.
145
Для первичного смешения вяжущего с песком на все<
заводах применяют одновальныс или двухвальные ло-
пастные смесители непрерывного действия. Одноваль-
ные смесители плохо перемешивают компоненты, с связи
с чем большинство заводов используют двухвальпые сме-
сители. Цель первичного смешения — относительно рав-
номерное распределение твердых компонентов в смеси и
смачивание водой извести для ее гидратации.
На многих заводах для повышения однородности
смеси применяют двухкратное смешение компонентов:
в первой мешалке насухо, а во второй — с водой. Эта мера
является вынужденной, так как активная длина корыта
серийно выпускаемых смесителей СМ-246 и СМК-126
мала — всего 2,5 м. На большинстве заводов через эти
смесители пропускают смеси 60—70 м3 в 1 ч вместо
35 м3 по паспорту. Естественно, что качество смешения
при этом резко ухудшается. Двухкратное же перемеши-
вание приводит к неудобствам в эксплуатации, повыше-
нию пыления и увеличению высоты смесительных отде-
лений.
Выпускаемые в настоящее время быстроходные ло-
пастные двухвальные смесители СМС-95 имеют актив-
ную длину корыта 3,5 м, частота вращения их лопастей
92 об/мин. Материал в этих смесителях находится в
псевдоожиженном состоянии, благодаря чему достигает-
ся хорошее смешение компонентов при производительно-
сти до 95м3/ч. При установке смесителей СМС-95 совер-
шенно отпадает необходимость в двукратном перемеши-
вании.
Лопастные смесители первичного смешения компонен-
тов снабжены перфорированными трубками для подачи
воды и острого пара, необходимого для ускорения гид-
ратации медленно гасящейся извести. В смесителях
СМС-95 и ИБ-27 вода подается через специальные
распылители, что улучшает ее распределение в смеси.
V.2. ГАШЕНИЕ ИЗВЕСТИ
Во избежание разрушения кирпича в процессе авто-
клавной обработки известь должна быть погашена до
формования сырца. В настоящее время в производстве
силикатного кирпича большей частью используют не
чистую известь, а известково-кремнеземистые, известко-
во-шлаковые и другие комплексные вяжущие автоклав-
14в
ного твердения. Иногда взамен извести применяют кар-
бидную известь, являющуюся отходом производства
ацетилена и представляющую собой в основном гидрат
окиси кальция.
При гидратации известково-шлакового вяжущего оно
частично схватывается под воздействием влаги и повы-
шенной температуры. То же происходит и при гидрата-
ции пыли-уноса цементных печей или других компонен-
тов вяжущего, содержащих клинкерные минералы.
Последние, присоединяя воду, не изменяют первона-
чального объема, а известь при гидратации значительно
увеличивается в объеме за счет приращения пор [90].
В зависимости от того, как ведут себя вяжущие при
гидратации, этот процесс осуществляют различными
способами. В связи с тем, что для получения прочного
сырца формовочная влажность смеси ограничена 5—
6,5% и зачастую она ниже влажности исходного песка,
в большинстве случаев предпочитают для приготовления
смеси использовать негашеную молотую известь, при гид-
ратации которой песок подсушивается. При этом влаж-
ность смеси получается несколько ниже оптимальной
формовочной и создается возможность ее точной коррек-
тировки.
В случае применения схватывающихся в процессе
гидратации вяжущих, в состав которых входит известь,
последнюю обычно предварительно гасят, а песок при
этом, если его влажность велика, подсушивают любым
способом, в том числе и негашеной известью. При ис-
пользовании гидратной извести (например, карбидной)
также в ряде случаев требуется подсушка песка. Затем
сухое вяжушее и подсушенный в случае необходимости
песок смешивают в заданной пропорции непосредственно
перед формованием сырца.
Известь или известково-кремнеземистое вяжущее
гидратируют в смеси с влажным песком.
Основные процессы, протекающие
при гидратации извести в смеси с песком
Удельный расход извести зависит от размеров ее
частиц. П. В. Соколов [105] установил, что при увеличе-
нии топкости помола извести можно значительно сокра-
тить ее удельный расход, не снижая прочности кирпича.
С. А. Кржемилский и О. И. Рогачева [66] также нашли,
147
О 50 i00 150 200 250 300 350 000
Удельная поверхность кремнеземистого
компонента, см Чг
Рис. V-З. Мини-
мальное содержа-
нке активной оки-
си кальция в сме-
си в зависимости
от удельной по-
верхности извести
и кремнеземистого
компонента
что при повышении дисперсности молотой извести проч-
ность кирпича увеличивается.
Нами было показано [148], что для однослойного по-
крытия известью зерен кремнезема должно быть соблю-
дено условие
<7-3,64£нЛ/1(1-{ 0.0032Л) (SH i 3,64SK)J,
где а — содержание активной СаО в силикатной смеси, %; А — то
же, в извести; — удельная поверхность кремнеземистого компо-
нента, см2/г; — то же, извести.
При среднем значении Я =65%
o=195SK/(Sll4 3,64Slt).
По этой формуле составлена номограмма (рис. V. 3),
из которой следует, что в зависимости от удельной по-
верхности извести ее количество, необходимое для пок-
рытия поверхности зерен кремнеземистых компонентов,
может изменяться в три раза, поэтому гидрат окиси
кальция, находящийся в смеси с песком, должен быть по
возможности более дисперсным.
Рассмотрим, какие условия необходимы для этого.
Процесс гидратации извести заключается в реакции
СаО Н12О -♦ Са (ОН)2 ] 65 кДж/моль.
Для того чтобы эта реакция могла произойти, должно
выполняться условие — соприкосновение воды с окисью
кальция на поверхности кристаллов последней. Если
вместо жидкой воды применять водяной пар той же
температуры, то реакция сильно замедляется, так как
плотность последнего при атмосферном давлении при-
мерно в 1700 раз меньше плотности воды.
Бакманн полагает, что в процессе гашения извести
148
после поглощения воды образуется промежуточный про-
дукт СаО*2Н2О, который затем разлагается по реакции
СаО-21 J2O - Са (ОН)а I HSO-| 65 кДж/моль..
Недостаток воды для полного поглощения освобождаю-
щейся при гашении теплоты вызывает перегрев гасяще-
гося материала, агломерацию кристаллитов и в худшем
случае полное их спекание.
С. И. Конторович, Е. Е. Сегалова и П. А. Рсбипдер
считают, что процесс гидратации извести заключается в
растворении окиси кальция в воде, образовании насы-
щенного относительно нее раствора, из которого кристал-
лизуется гидрат окиси кальция как менее растворимый
но сравнению с СаО.
Ходин и Торен также полагают, что окись кальция
растворяется в воде и в результате образуется гидрат
окиси кальция, выпадающий в осадок. При гашении же
извести паром, по их мнению, протекает твердофазовая
реакция, при которой молекулы воды, непосредственно
присоединяясь к окиси кальция, образуют гидрат окиси
кальция.
Бирс и Торвальдсов подвергали гидратации в пере-
сыщенном растворе Са(ОП)2 известь различной сте-
пени обжига, в которой обычный кальций был замещеп
радиоактивным Са45. Оказалось, что при гидратации
спекшейся извести в растворе обнаружено 94% введен-
ного Са45, а при гидратации обычной извести—23%.
Из этого авторы делают вывод, что лишь спекшаяся
известь гидратируется через раствор, обычно же гидра-
тация идет па поверхности.
Глессон изучал гидратацию извести с разной удель-
ной поверхностью (1 —100 м2/г) в водяных парах, в чис-
той воде н в воде, разбавленной ацетоном. Он пришел к
выводу, что во всех случаях механизм гидратации был
топохимическим.
Ю. М. Бутт и Л. Н. Рашкович [231 склоняются к мне-
нию, что кристаллизационная теория гидратации извести,
т. е. растворение СаО и последующая кристаллизация
Са(ОН)2, более логично объясняет механизм и кинетику
процесса, чем твердофазовая теория, однако считают,
что решающих опытов в пользу того или другого процес-
са пока нет. Они приводят данные о том, что при гашении
извести большим количеством воды образуется водная
суспензия со специфическими свойствами коллоидных
149
систем, в частности с наличием предельного напряжения
сдвига.
По данным В. В. Константинова [59], через 1—2
мнн после затворения молотой негашеной извести водой
под микроскопом видно, что зерна извести с поверхности
несколько разрыхляются и как бы набухают. Реакция
взаимодействия негашеной извести с водой начинается с
поверхности частиц и протекает в значительной степени
с сохранением цельности материала и переходом поверх-
ностного слоя его в тонкодисперсное, почти коллоидное
состояние. Как негидратнрованные, так и гидратирован-
ные зерна извести имеют агрегатное строение и предс-
тавляют собой сростки мельчайших частиц.
Известно, что при гашении в пушонку зерна извести
получаются более крупными, чем при приготовлении
теста. Так, Уэльс приводит данные о том, что средний
диаметр частиц извести-пушонки приблизительно равен
6 мкм, ее удельная поверхность, по Блейну, составляет
4000 см2/г, а в тесте — соответственно 1мкм и 20000см2/г.
Л. М. Кузнецов нашел, что количество частиц размером
менее 1 мкм составляет при гашении извести непосред-
ственно в тесто 4Г%, при гашении извести в пушонку, а
затем разбавлении ее водой до консистенции теста —
только 30%. Поль [182] в зависимости от условий обжи-
га извести получал пушонку с удельной поверхностью
8500—22000 сма/г, а тесто из той же извести—18900—
34 600 см2/г. Онемюллер и Хупе [180] нашли, что удель-
ная поверхность извести, погашенной в пушонку, соста-
вляет по методу адсорбции азота 9,75—11,85 м2/г, а по-
гашенной в тесто — 25—27,5 м2/г. В связи с этим жела-
тельно приблизить условия гидратации извести к тем,
которые имеют место при приготовлении теста.
Казалось бы, что проще всего погасить известь в
тесто или в молоко, а затем смешать его с песком. Такне
попытки предпринимались А. С. Пантелеевым и др., од-
нако они не дали практического результата из-за
чрезвычайной трудности приготовления однородной из-
вестково-песчаной смеси при использовании теста, повы-
шенной ее влажности и необходимости подсушки песка,
особенно при вводе известкового молока, а также без-
возвратных потерь тепла гидратации и повышенного рас-
хода пара на запаривание холодного сырца.
Онемюллер и Хупе [ 18Q] установили, что удельная
поверхность извести при ее гидратации в смеси с песком
150
и температуре процесса 75—80° С близка к удельной
поверхности теста, полученного из той же извести. Это
очень важное явление они объясняют наличием доста-
точного количества воды в смеси и охлаждающим дей-
ствием песка, на нагрев которого (при обычных соотно-
шениях этих компонентов) идет столько же тепла, сколь-
ко при гашении извести в тесто.
На основании приведенных данных процесс гидрата-
ции извести в смеси с песком можно условно разделить
на три фазы.
I. Сначала известь впитывает воду через свои поры.
В этот период весьма важно обеспечить известь влагой,
что достигается тщательным перемешиванием ее с лес-
ком, так как вода в основном находится на поверхности
его зерен. Количество воды, соприкасающейся с кристал-
лами окиси кальция, зависит от пористости извести, обу-
словленной видом известняка и режимом его обжига, а
также от тонины ее помола.
2. После впитывания влаги известью начинается вза-
имодействие между' ними па поверхности раздела фаз и
образуется промежуточный продукт СаО-2Н2О, который
затем разлагается с образованном Ca(OlI)z, переходяще-
го в раствор при наличии избытка воды. По мере насы-
щения раствора коллоидные частицы гидрата выпадают
на поверхность пор и затрудняют доступ воды к кристал-
лам СаО, замедляя реакцию. Одновременно смесь посте-
пенно разогревается за счет выделения тепла при гидра-
тации извести, что, наоборот, ускоряет процесс до начала
бурной реакции. Длительность этого периода, который
можно назвать индукционным, зависит от структуры из-
вести, начальной температуры компонентов и соотноше-
ния между ними, так как это обусловливает количество
выделяемого тепла, которое расходуется на нагрев смеси
и испарение части воды.
3. По достижении определенного температурного
уровня происходит процесс гидратации основной части
окиси кальция, сопровождающийся дальнейшим повы-
шением температуры и диспергацией извести. Для пол-
ной гидратации всей окиси кальция требуется сохране-
ние достаточно высокой температуры в течение опреде-
ленного промежутка времени, зависящего от свойств из-
вести.
В реальных условиях указанные фазы накладывают-
ся одна на другую вследствие неодинаковой структуры
161
извести, недостаточной однородности смешения ее с пес-
ком и влагой, необходимой для гидратации. Поэтому
сроки гидратации извести в смеси с песком обычно зна-
чительно более длительные, чем скорость ее гашения,
определенная стандартным методом.
Способы ускорения гидратации извести
Известны четыре основных способа, позволяющих по-
высить скорость гидратации извести:
гашение в барабанах при повышенных упругости па-
ров и температуре процесса (130—150° С). При этом
длительность гашения практически составляет 25 - 35
мин;
применение активизаторов— некоторых солей или
кислот слабой концентрации, дающих в результате ре-
акции с известью хорошо растворимые соли. Длитель-
ность гидратации при этом сокращается в 1,5 2 раза по
сравнению со сроками гашения чистой водой;
повышение начальной температуры процесса до та-
кого уровня, при котором гидратация извести протекает
уже с большей скоростью. Сроки гашения в зависимости
от свойств извести, качества смешения и других техноло-
гических факторов практически колеблются от 20 мин до
1.5 ч;
увеличение дисперсности извести в процессе ее помо-
ла, в связи с чем возрастает поверхность соприкоснове-
ния окиси кальция с водой и обеспечивается участие в
реакции одновременно большого количества реагентов.
Этот фактор имеет особо важное значение при использо-
вании плотной и пережженной извести.
Рассмотрим подробнее особенности каждого из при-
веденных способов и оптимальные области их примене-
ния.
Гашение в барабанах под давлением. Известно [33],
что реакция гидратации окиси кальция является обра-
тимой. Упругость диссоциации гидрата окиси кальция
достигает атмосферного давления при 547° С. Однако
частичная дегидратация извести возможна и при более
низких температурах (300—350° С) с образованием
вторичной окиси кальция, обычно уплотненной и плохо
гасящейся в дальнейшем. В связи с этим для быстрого
и полного гашения извести необходимо присутствие воды
или насыщенных водяных паров. Нельзя допускать псре-
1Б2
грсва материала, который обусловливает также получе-
ние гидрата окиси кальция в виде укрупненных агрега-
тов. Чем выше температура гашения извести (особенно
паром) в пушонку, тем крупнее и прочнее образуются
агрегаты гидрата окиси кальция, почти не способные в
дальнейшем в смеси с водой распадаться на тончайшие
частички.
На получение «перегоревшей» извести при нехватке
воды указывал также К. Г. Дементьев [46], который счи-
тал, что во избежание диссоциации Са(ОН)г в связи с
обратимостью реакции необходимо повысить упругость
паров воды над ней выше 0,1 МПа, что возможно лишь
при температуре процесса более 100е С и наличии замк-
нутого реактора. По данным Бекманна, скорость реак-
ции гашения извести увеличивается при давлении 0,1
МПа в 2,5 раза по сравнению с гашением под атмосфер-
ным давлением. Уэллс и Тэйлор считают, что для ускоре-
ния гидратации уплотненной окиси магния необходима
паровая среда под давлением с температурой 170°С.
Исходя из того что гидратация извести значительно
ускоряется при повышенной упругости водяных паров,
Олыиевскн предложил использовать герметичный га-
сильный вращающийся барабан, куда загружают опре-
деленное количество извести и вводят воду’ (35—40%
массы извести). В результате реакции между ними смесь
нагревается, часть воды испаряется, давление в бараба
не достигает 0,8 МПа и известь через 35—50 мин превра-
щается в сухой порошок. В дальнейшем Ольшевски пред-
ложил применять гасильный барабан для гашения изве-
сти в смеси с песком, используя для гидратации влагу
последнего. Однако этому способу присущи значитель-
ные эксплуатационные недостатки, в связи с чем ба-
рабанный способ гашения извести в смеси с песком в
настоящее время почти не применяют, за исключепнегл
тех случаев, когда известь при обычных условиях не
гидратируется в приемлемые сроки.
Применение активизаторов. Как показали опыты
П. П. Будпикова и Л. Г. Гулиновой, П. Н. Григорьева и
А. М. Кузнецова, В. В. Константинова и других авторов
[15,59], гидратация извести ускоряется в 1,5—2 раза при
добавлении к ней хлоридов. Сульфаты и щелочи, наобо-
рот, замедляют гидратацию извести.
По мнению 10. М. Бутта и Л. Н. Рашковича [23], ус-
корение гашения при введении добавок, которые, взаи-
163
модействуя с известью, дают более растворимые соеди-
нения, чем Са(ОН)2, объясняется устранением местных
пересыщений раствора вокруг зерен СаО, и, наоборот,
при возникновении плохо растворимых веществ скорость
гашения уменьшается, так как они выпадают на поверх-
ности частиц окиси кальция, затрудняя ее взаимодейст-
вие с водой. Однако введение хлористых солей в неболь-
шом количестве (около 1 % массы извести, т. е. всего 0,1 %
массы известково-песчаной смеси) в заводских условиях
весьма затруднительно и, кроме того, эти соли вызывают
усиленную коррозию запарочных вагонеток и автокла-
вов, поэтому указанный способ не нашел практического
применения.
Повышение начальной температуры процесса. Как
известно, химические реакции гомогенных систем уско-
ряются в 2—3 раза с увеличением температуры на каж-
дые 10° С. Для гетерогенных систем, где процессы проис-
ходят па поверхностях раздела фаз, кинетика реакций
при изменении температуры усложняется наличием раз-
ных, меняющихся в ходе реакции концентраций компо-
нентов. Известно также, что с увеличением температуры
растворимость извести в воде резко падает, и из пересы-
щенного раствора на поверхности раздела фаз начинает
выпадать гидрат окиси кальция, создающий коллоидную
пленку на зернах негашеной извести. Указанная пленка
препятствует прониканию влаги внутрь зерен и тормозит
реакцию гидратации. Для уменьшения влияния концен-
трации раствора необходим помимо определенной темпе-
ратуры также избыток жидкой фазы.
Вурер [188] установил, что скорость процесса гидра-
тации извести возрастает от 1,5 до 2 раз при повышении
начальной температуры воды на каждые 10° С.
И. И. Ривлин [102] нашел, что гидратация молотой изве-
сти ускоряется при повышении температуры воды на
каждые 10° С в 1,8 раза. Н. П. Табунщиков [120] опреде-
лил, что длительность гашения сильно- и мягкообожжен-
ной извести при одинаковых температурах воды значи-
тельно отличается, что видно из рис. V.4. Интересно от-
метить, что скорость гидратации сильнообожжснной
извести возрастает при повышении температуры на каж-
дые 10° С в среднем в 1,9 раза, а мягкообожженной—
только в 1,5 раза.
Нами [136] проведены эксперименты с тремя видами
извести, но в отличие от предыдущих авторов мы меняли
154
Рнс. V.4. Скорость гашения изве-
сти в зависимости от температуры
обжига и поды
/ — темпервтурв обжиге 1050° С; 2 —
то же. 1250* С
Яродолжительнот
гашения, мин
Рис. V.5. Зависимость скорости (о) и температуры гидратации (б)
извести от начальной температуры компонентов
/ — известь, полученная обжигом пористых известняков; 2 — то же, известня-
ков среднеh плотности; 3— то же, плотных известняков
о)
Размер зерен извести, мкм
Скорость гашения, мин
Рис. V.6. Зависимость скорости гашения
о —от размера зерен извести; б —от помоле: / — молот ня известь: 2—исмо-
лотвя
155
не только температуру воды, но и температуру самой
извести и реакционного сосуда. Было установлено, что
ускорение гидратации извести происходит только при
увеличении начального нагрева компонентов до некото-
рого предела, за которым при дальнейшем повышении
температуры материалов скорость гидратации остается
постоянной, что видно из рис. V.5, а.
Этот предел у быстрогасящейся извести составляет
45° С, у среднегасящейся — 70° С, у медленногасящей •
ся — 55° С, а коэффициенты ускорения реакции на каж-
дые 10°C соответственно равны 1,56; 1,5 и 1,92. Приме-
чательно, что, как и по данным работы [120], коэффици-
ент ускорения гидратации сильнообожжспной извести
больше, чем мягкообожженной, хотя при этом макси-
мальная скорость гашения в первом случае несколько
отстает, что можно объяснить более низкой температу-
рой гидратации (рис. V.5, б).
Из анализа приведенных работ вытекает весьма
важный практический вывод о возможности многократ-
ного ускорения гидратации разных видов извести (осо-
бенно медлепногасящейся) и сближения сроков их га-
шения путем подогрева материала. Одновременно также
вытекает и то, что подогревать их выше температуры,
оптимальной для данного вида извести, не следует, так
как это нс ускоряет процесс гашения, а приводит лишь
к перерасходу тепла.
Повышение дисперсности извести. Этим приемом
увеличивают.поверхность соприкосновения воды с окисью
кальция и тем самым вовлекают в реакцию одновремен-
но значительное ее количество.
Вурер [188] пришел к выводу, что скорость гашения
зависит от размеров частиц извести и является линейной
функцией ее удельной поверхности. По его данным, зер-
на (кристаллиты) извести размером 0,5 мкм гасятся в
50 раз быстрее, чем зерна размером 10 мкм (рис. V.6, а).
Адамс размалывал высокоактивную кальциевую из-
весть, рассевал ее на фракции с размером зерен от 0,125
до Ю мм и гасил в специальном аппарате. Он нашел,
что при среднем размере зерен 0,125; 0,178; 0,25; 0,356;
0,625; 1,242; 2,49; 5 и 10 мм длительность гидратации
соответственно составляет 0,072; 0,097; 0,11; 0,132;
0,149; 0,259; 0,332; 0,416 и 0,495 мин. Таким образом, при
уменьшении размеров зерен извести в восемь раз дли-
тельность реакции сокращается в семь раз, однако абсо-
15в
лютпая разница во времени гашения весьма незначитель-
на и не превышает 0,4 мин.
Мы также размалывали известь разных видов до ос-
татка 20, 15, 10 и 5 % на сите № 021 и 5 % па сите Л® 008.
При гашении этих фракций избытком воды нс было
установлено какой-либо зависимости скорости гидрата-
ции от размера зерен извести [136]. Поль, гасивший при
60° С известь трех видов, размолотую до остатка на сито
№ 009 1,2; 2,1; 4,2; 6,2; 7,8 и 10,1%, также установил
разницу в длительности гидратации не более 0,5—
0,7 мин. И. И. Ривлин [102] исследовал известь, содер-
жавшую около 10% примесей и 87,8% активной окиси
кальция. Часть извести он гасил в немолотом виде, з
другую часть предварительно размалывал до остатка
22,4% па сите № 008. Результаты этих опытов показаны
на рис. V.6, б, из которого видно, что при начальных
температурах воды 10—20° С длительность гидратации
молотой извести в 5—3 раза меньше дробленой, а при
100° С скорость их гидратации одинакова. По-видимому,
температура начала процесса в данном случае значи-
тельно больше влияет на скорость гидратации, .чем раз-
мер зерен извести. С другой стороны, 3. Г. Гильденберг
[41] установил, что при использовании пережженной из-
вести с увеличением ее дисперсности значительно уско-
ряется процесс гидратации.
Анализируя разобранные выше способы ускорения
гидратации извести, можно сказать, что превалирующее
значение для хода этого процесса имеет температура
компонентов, а в случае применения пережженной изве-
сти также и степень ее дисперсности. В подавляющем
большинстве случаев для полной и быстрой гидратации
извести достаточно ее силосование в смеси с песком при
подогреве компонентов в процессе смешения. При ис-
пользовании особенно трудногасящсйся пережженной
магнезиальной или гидравлической извести для полной
их гидратации необходимо поднять температуру процес-
са выше 100° С, что возможно лишь в случае применения
повышенного давления в гасильных барабанах.
Выше было показано, что наибольшая дисперсность
извести обеспечивается при ее гидратации с избытком
воды в смеси с песком при температуре процесса 75—
85° С, что возможно только в силосах периодического
или непрерывного действия.
Таким образом, оптимальным способом гидратации
167
извести или известково-кремнеземистого вяжущего в
смеси с песком является силосный, который в настоящее
время имеет монопольное распространение на наших и
зарубежных заводах силикатного кирпича, поэтому в
дальнейшем будут подробно разобраны принципы дейст-
вия силосов различной конструкции.
V.3. АППАРАТЫ ДЛЯ ГАШЕНИЯ ИЗВЕСТИ
В СМЕСИ С ПЕСКОМ
Оки разделены на две большие группы: периодичес-
кого и непрерывного действия. Цикл работы первых со-
стоит из операций загрузки влажной смесью молотой
негашеной извести или вяжущего и леска, выдержива-
ния этой смеси в течение определенного времени, необ-
ходимого для полной гидратации извести, и выгрузки
готовой силикатной смеси.
В силосах непрерывного действия — реакторах —
все три перечисленные операции совершаются одновре-
менно. При этом основной технологический процесс —
гидратация извести — протекает за время прохождения
смеси через реактор. Однако необходимо, чтобы смесь
по всему поперечному сечению реактора опускалась
равномерно, что представляет собой достаточно сложную
научно-техническую задачу, решить которую можно
лишь с учетом законов движения сыпучих материалов.
Некоторые теоретические основы движения
зернистых материалов в сосудах
Еще в 1915 г. Веттих, изучая движение песка в зас-
текленных моделях бункеров, установил, что над выгру-
зочным отверстием образуется опускающийся столб ма-
териала, слегка расширяющийся кверху, который течет
средн остального неподвижного материала. Прн раз-
грузке бункера движущийся столб питается за счет верх-
них слоев материала, ссыпающегося под углом естествен-
ного откоса, что хорошо видно из рис. V.7, на котором
показаны последовательные стадии разгрузки. Такую
же картину наблюдал и Такабея. Воронкообразное те-
чение материала в сосудах К- В. Алферов и Р. Л. Зен-
ков [2] назвали «нормальным» в отличие от «гидравличе-
ского», когда материал опускается параллельно по всему
сечению сосуда. Они установили, что при гидравлическом
158
течении после открытия вы-
пускного отверстия прихо-
дит в движение весь столб сы-
пучего материала, поверхность
которого в течение некоторого
промежутка времени остается
плоской. Затем па ней образу-
ется провал, который по мерс
опорожнения сосуда переходит
в воронку, постепенно приобре-
тающую четкое коническое
очертание. В этот момент гнд-
Рнс. V.7. Движение сыпучих
материалов в бункерах
равлический вид течения пере-
ходит в нормальный.
А. Г. Иммерман [53], проводивший опыты па песке
крупностью 0,5— 1 м-м, нашел, что устойчивое гидравли-
ческое движение материала возможно при отношении
высоты засыпки сосуда к его диаметру: Н: 13; неус-
тойчивое чередование гидравлического и нормального
движений при Н :D от 13 до 3,7; нормальное движение
возможно лишь при Н : D<Z^,7-
Л. В. Гячев [43] считает, что гидравлический вид те-
чения материала мало отличается от нормального. Раз-
ница заключается в том, что при гидравлическом течении
движение потока сыпучего материала происходит в объе-
ме, ограниченном стенками сосуда, а при нормальном
течении — в объеме конуса, образованного неподвижны-
ми частицами самого сыпучего материала. Сыпучий
материал при обоих видах течения движется без значи-
тельного искажения слоев, перпендикулярных к скоро-
сти движения, а скорость каждого слоя (при нормаль-
ном течении) по мере опускания увеличивается и дости-
гает предельного значения. При истечении из
выпускного отверстия она постоянна.
Значительный интерес представляет также вопрос об
усилиях, действующих па стенки и дно глубоких сосу-
дов, заполненных сыпучим материалом. Робертс, опреде-
лявший усилие, действующее на подвижное дпо, устано-
вил, что оно значительно меньше массы зерна в сосуде,
н при любой высоте столба материала, превышающей
удвоенную ширину дна, давление на пего остается прак-
тически неизменным. Он предложил следующую эмпири-
ческую формулу дли определения усилия, действующего
на дно сосуда:
Q = 10cSZ?Ph,
159
где Q — сила, действующая на дно сосуда, Н; с — коэффициент про-
порциональности, составляющий для зерна 1,03; S — площадь дна,
м2; D — диаметр вписанной окружности дна, м; р« — насыпная плот-
ность материала, кг/мэ.
С. Г. Тахтамышев нашел, что давление сыпучего ма-
териала на стенки сосуда зависит от вида его течения.
При гидравлическом течении давление на стенки больше,
чем при нормальном. М. С. Бернштейн [7] своими опыта-
ми подтвердил это явление и объяснил такую разницу
в поведении сыпучего материала различным коэффици-
ентом внутреннего трения, который, например, при уве-
личении пустотности песка с 40 до 46% уменьшается с
1,19 до 0,6.
По мнению Л. В. Гячева [43], течение сыпучих тел в
сосудах зависит от коэффициентов внутреннего и внеш-
него трения материала и угла его естественного откоса.
При больших значениях этих факторов может наступить
момент, когда давление частиц будет препятствовать
движению материала по наклонной под данным углом
стенке п возникнет нормальное течение по неподвижно-
му конусу зерен материала с меньшим углом. Таким
образом, давление внутри сосуда и на его стенки зави-
сит от характера движения и физических свойств мате-
риала, а также от конфигурации сосуда.
При гидравлическом течении движущийся материал
разрыхляется до своей насыпной плотности, возникают
горизонтальные распорные усилия на стопки, уменьшаю-
щие вертикальное давление на дно сосуда. Для созда-
ния реакторов, в которых бы преобладало гидравличе-
ское течение материала, необходимо использовать при-
веденные выше законы движения сыпучих тел.
Еще в 1931 г. И. И. Петри и Л. М. Хавкин j сзоих
опытах обратили внимание на то, что при нормальном
течении носка над выходным отверстием сосуда образу-
ется расширяющаяся кверху струя движущегося мате-
риала. По их наблюдениям, расширение струи в зависи-
мости от физических свойств песка составляет 5—10%
на каждую сторону. На некоторой высоте от отверстия
поперечник движущейся струи удваивается. Эта высота
может быть определена из выражения
h— (я/(2<)1100.
где а — поперечник отверстия, м: <— расширение струи, %.
Для силикатной смеси критический поперечник вы-
пускного отверстия составляет с=0,5 м, а уклон стенок
160
движущейся струи в среднем i=7,5%. Тогда /i=0,5-
• 100/(2-7,5) = 3,33 м. На указанной высоте прн увеличе-
нии диаметра струи вдвое площадь се поперечного сече-
ния возрастает в четыре раза. Таким образом, если в
днище сосуда создать несколько равномерно распреде-
ленных отверстий диаметром 0,5 м и суммарной пло-
щадью, например, вчетверо меныпей поперечного сече-
ния сосуда, то на высоте 3,33 м от днища эти струи
сольются и займут все поперечное сечение сосуда. Выше
этого места в сосуде возможно только гидравлическое
равномерное течение материала.
Чем меньше отношение между поперечниками сосуда
и выпускного отверстия, тем ближе к отверстию устанав-
ливается зона гидравлического течения материала. Есте-
ственно, что размер выпускного отверстия должен быть
больше критического для данного материала, соответст-
вующего его физическим свойствам (зерновому составу,
влажности, сыпучести, уплотняемое™).* С другой сторо-
ны, слишком большой размер выпускного отверстия при-
водит к тому, что оно используется нс полностью и мате-
риал в нем также движется в виде вертикальных стол-
бов, расположенных над разгрузочными скребками,
ножами или выходными отверстиями питателей.
Реакторы непрерывного действия всегда доверху за-
полнены смесью, влажность которой по мере опускания
уменьшается с 7—9 до 3—3,5% вследствие затраты час-
ти влаги на гидратацию извести и испарения воды за
счет выделяющегося при этом тепла. Влажная смесь па-
дает в реактор с небольшой высоты (1—2 м) и поэтому
мало уплотняется. Вследствие того что в процессе дви-
жения смеси происходит гидратация извести, смесь не
схватывается и поступает к разгрузочному устройству
реактора в относительно рыхлом состоянии, характерном
для гидравлического движения сыпучего материала.
Гасильные реакторы
Конструктивные схемы применяемых в настоящее
время реакторов для гашения извести в смеси с песком
приведены на рис. V.8.
В силосе-реакторе, разработанном в Росстромпроек-
те в 1931 — 1932 гг. И. И. Петри и Л. М. Хавкиным
(рис. V.8,«), гашеная смесь в нижней части реактора
опускается сквозь равномерно расположенные трапецеи-
161
дальние окна внутреннем воронки в пространство между
ней и наружной собирательной воронкой. При этом над
окнами образуются расширяющиеся кверху движущиеся
Рис. V.8. Схемы реакторов
о —Петри к Хавкина: 6. а — ННИИстромп; а —фирмы «Атлас-Мак»; 0 —фир-
мы «Атлас-Внбросил»; е — фирмы «Букау-Вольф»; / — корпус; 2 — внутренняя
воронка; 3 — разгрузочные окна; 4 — наружная вгроика; 5— питатель; 6 —
регулируемые тяги; 7 - диафрагма: 8 — воронка; 9— подвески; /О —разгру-
зочная чаша; 11—неподвижный конус; /2 —кольцо, регулирующее щель;
13— скребок; 14— разгрузочная тарелка; 15—привод; 16— конус-рассека-
тель; 17 — вибрирующая тарсль; 18 — выгрузочная воронка; 19 — серповидный
нож; 70 — неподвижное днище
162
струи Материала, выше пересечения которых смесь опус-
кается равномерно по всему сечению реактора.
В процессе более чем 20-летней эксплуатации указан-
ных реакторов в качестве силосов периодического дейст-
вия выявилось, что окна в своей суженной «части замазы-
ваются вследствие того, что в этом месте их размер мень-
ше критического для влажной смеси (8 — 9%), падающей
с большой высоты при каждой загрузке силоса. Но даже
в этих, ненормальных для работы реакторов условиях
смесь в них зависала значительно меньше, чем в обыч-
ных силосах периодического действия.
Опыт Каменск-Уральского завода силикатного кир-
пича, где еще в 1941 г. были установлены силосы непре-
рывного действия Петри и Хавкина диаметром 4 м и вы-
сотой цилиндрической части 12 м, показал, что при этих
размерах и правильном расположении воронок смесь
опускается в цилиндрической части реактора равномерно
почти до самого низа [165].
В связи с довольно сложной конструкцией разгру-
зочной части этих реакторов, состоящей из двух концен-
трических воронок, и возможностью образования застой-
ных зон на поверхности радиальных перемычек отвер-
стий внутренней воронки, где смесь со временем может
схватываться, во ВНИИстроме Л. М. Хавкиным и
JI. И. Кобзевой разработан реактор*, .показанный на
рис. V.8, б. В нем гашеная смесь проходит сквозь коль-
цевую щель между диафрагмой и стенками выгрузочной
воронки реактора. Над этой щелью образуется кольце-
вая, расширяющаяся кверху струя смеси. Выше пересе-
чения струи со стенками реактора смесь опускается рав-
номерно по всему его поперечному сечению [141]. Вслед-
ствие того что под диафрагмой смесь находится в рыхлом
состоянии и имеет свободную поверхность, не подвержен-
ную давлению лежащих выше слоев, зависание материа-
ла и уплотнение его в воронке реактора уменьшается
даже при первоначальной загрузке влажной смесью и
при длительных перерывах в разгрузке реактора (более
1 сут).
Однако при значительной (70—120 т/ч) производи-
тельности реактора приходится применять выгрузочное
отверстие большого диаметра, что вызывает образова-
* А. с. 294789 (СССР). Устройство для стабилизации истечения
сыпучего материала./Л. М. Хавкин, Л. И. Кобзева. БИ, 1971, № 7.
163
ние движущегося столба смеси в воронке над разгрузоч-
ным скребком и нарушает равномерность ее движения в
реакторе. В связи с этим ВНИИстромом разработан но-
вый реактор (рис. V.8, в). В нем неподвижная выгрузоч-
ная воронка заменена подвешенной качающейся разгру-
зочной чашей с выгрузочным отверстием по центру. Угол
наклона конического днища чаши к горизонту меньше
статического п больше динамического угла трения смеси
о поверхность днища. Для выхода материала по всему
сечению кольцевой щели в чашу достаточно придать ча-
ше незначительные низкочастотные (1,2--2 Гц) коле-
бания. Испытания подтвердили высокую эффективность
такого реактора. В реакторах системы ВИИИстрома
мощность расходуется только на привод питателя (2-
4 кВт). Размеры горизонтального сечения вертикального
сосуда ограничиваются лишь высотой полезной золы ги-
дравлического движения материала, которую целесооб-
разно принимать не менее двукратного наибольшею
поперечинка реактора.
В реакторе фирмы «Атлас» (рис. V.8, г) гашеная смесь
просыпается через боковую кольцевую щель между кор-
пусом реактора и его вращающимся днищем и сгребает-
ся с последнего неподвижным скребком. В связи с боль-
шой площадью трепня между материалом и днищем вра-
щение последнего осуществляется громоздким мощным
приводом (18,75 кВт). Практика эксплуатации подоб-
ных реакторов, изготовляемых фирмой «Макрум»
(ПНР), показала, что равномерное опускание материала
по всему сечению сосуда обеспечивается только в том
случае, если влажность гашеной смеси па выходе не пре-
вышает 3,5%. При большей влажности образуются во-
ронки, сквозь которые проходит сверху нспогаснвшаяся
смесь.
Впоследствии после ряда промежуточных решений
фирма «Атлас» приняла другую принципиальную схему
реактора, положенную в основу выпускаемых ею в на-
стоящее время аппаратов «Атлас-Вибросил» (рис. V.8, д).
В них движение смеси через узкую кольцевую щель
между выпуклой тарелкой и разгрузочной конической
воронкой осуществляется только при горизонтальном
вибрировании. Количество смеси, спускаемое тарелкой
в разгрузочную воронку, должно точно соответствовать
производительности расположенного под ней выгрузоч-
ного аппарата, для чего применена автоматика.
164
ТАБЛИЦА V.3. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАСИЛЬНЫХ
РЕАКТОРОВ
Тип реактора Диаметр цилиндра, м Высота цилиндри- ческой части, м Объем, м’ Установ- ленная МОЩНОСТЬ привода, кВт Произво- дитель- ность, М*/Ч
«Атлас» 3,3 9,2 60 11 20
«Мгкрум» 3,2 12 90 18,7 18
«Атлас-Виброснл» 3,3 8 70 3,6 18
«Букау-Вольф» 3.3 9 75 5,5 6,5—30
НИПИсиликато- бстона 3,5 8,5 80 3,6 20--50
В! 1ИМетром а 3,5—6 12—16 100—250 2—3,6 50—150
В реакторе фирмы «Букау-Вольф» (рис. V.8, е) га-
шеная смесь опускается через кольцевую щель между
разгрузочной воронкой и конусом на неподвижное дни-
ще, с которого она сгребается серповидным ножом в от-
верстие по центру днища. ПИПИсиликатобетон разрабо-
тал на том же принципе реактор, отличающийся конст-
руктивным оформлением выгрузочного узла и наличием
двух серповидных ножей. Технические характеристики
реакторов различных систем приведены в табл. V.3.
В описанных выше реакторах обеспечивается равно-
мерное опускание смеси по всему сечению, так как в них
имеются тарели, конусы или диски, препятствующие пря-
молинейному выходу материала в выгрузочные отвер-
стия; имеется сплошная или прерывистая кольцевая
щель между тарслъю, конусом или диском и стенками
внизу реактора; движущийся материал представляет
собой расширяющуюся кверху замкнутую струю, основа-
нием которой является кольцевая щель; выше пересече-
ния струи со стенками реактора вся находящаяся в со-
суде смесь опускается равномерно.
Для обеспечения бесперебойной работы реакторов
смесь не должна налипать на их стенки и особенно на
поверхность разгрузочной воронки, что достигается под-
держанием влажности выходящей из аппарата гашеной
смеси не выше 3,5%, утеплением стенок реакторов сна-
ружи, покрытием их с внутренней стороны термостой-
кими прочными эмалями или прорезиненной тканью.
165
Гасильные аппараты периодического действия
К числу таких аппаратов относятся силосы периоди-
ческого действия и гасильные барабаны.
Силосы представляют собой вертикальные сосуды в
плане круглой, прямоугольной или многоугольной фор-
мы, оканчивающиеся одной или двумя выпускными во-
ронками с выходными отверстиями различной конфигу-
рации и сечения. В качестве разгрузочных механизмов
применяют тарельчатые и ленточные питатели, лопаст-
ные смесители и даже винтовые конвейеры.
Условия работы силосов периодического действия и
непрерывных реакторов резко отличаются. В начале за-
грузки силоса периодического действия влажная смесь
(8—9%), падающая с большой высоты (8—10 м),
уплотняется в нижней воронке под действием возникаю-
щих при этом динамических усилий. Затем в процессе
гашения извести смесь дополнительно уплотняется, а
при недостаточно равномерной начальной влажности в
отдельных участках может произойти се гидратацион-
ное схватывание. Вследствие этого выгрузка гашеной
смеси весьма затруднительна, особенно в начальный
период, пока не будет разрушена ее уплотненная струк-
тура в воронке силоса, что обычно требует применения
тяжелого физического труда.
Движение материала при разгрузке силосов, как пра-
вило, нормальное, т. е. воронкообразное. При этом в пер-
вую очередь в движущуюся воронку ссыпается верхний
слой смеси, подаваемый в силос в самом конце его за-
грузки, а нижние слои, загруженные вначале, вытекают
лишь в самом конце выгрузки. Таким образом, длитель-
ностью процесса гашения материала верхнего слоя явля-
ется интервал между концом загрузки и началом выгруз-
ки силоса, тогда как для нижних слоев —почти весь цикл
работы силоса, включающий загрузку, вылеживание
и выгрузку смеси. Это обстоятельство следует учитывать
при назначении сроков вылеживания смеси во избежа-
ние наличия в ней непогашенной извести.
Гасильные барабаны представляют собой вращаю-
щиеся сосуды, состоящие из средней цилиндрической
части и двух боковых усеченных конусов, оканчиваю-
щихся сферическими днищами (рис. V.9). Барабаны
приводятся во вращение приводом через шестеренную
передачу. Объем гасильного барабана 15 м3, мощность
166
привода 14 кВт. Рабочее давление в гасильных бараба-
нах достигает 0,5 МПа.
Цикл работы гасильного барабана заключается в за-
грузке песком и известью, закрытии люковой крышки,
подаче воды и пара при вращении барабана, гидратации
извести под давлением 0,25 — 0,3 МПа, выпуске пара,
открывании крышки люка и выгрузке барабана при его
вращении. Общая длительность всего цикла составляет
50 — 60 мин, в том числе длительность гашения извести
при повышенном давлении — 30 — 35 мин. В случае ис-
пользования пережженной или магнезиальной извести
длительность этой операции может составлять 2 ч и
более.
Обычно при загрузке геометрический объем гасиль-
ного барабана используется наполовину и за один замес
получают всего около 8 м3 гашеной смеси, что позволяет
сформовать из нес примерно 3 тыс. кирпичей нормаль-
ного формата. Вследствие этого на заводах применяют
несколько способов увеличения производительности га-
сильных барабанов. Один из них заключается в приго-
товлении «жирной» смеси, состоящей из одной порции
песка и двойной порции извести. После ее гашения в ба-
рабан добавляют еще порцию песка и дополнительно
перемешивают с жирной смесью для получения массы
с заданным содержанием извести.
В связи с тем что гасильный барабан, который вра-
щается с частотой всего 2,5 об/мин, является плохим
Рис. V.9. Гасильный барабан
J — корпус; 2 — паровая труба; 3 — опорные катки; 4 — привод; 5 — бандажи;
(Г—JUQft
16?
смешивающим аппаратом, однородность готовой сили-
катной массы получается низкой, особенно при двойной
загрузке барабана, что обусловило незначительное рас-
пространение этого способа.
Для повышения однородности смеси иногда применя-
ют другой способ, заключающийся в предварительном
смешении насухо извести с песком с последующей пода-
чей смеси через мерный бункер в барабан. При этом
очень трудно отрегулировать равномерную подачу изве-
сти из порционных весов и соблюсти заданное соотноше-
ние ее с песком, поступающим непрерывной струей. Если
такая смесь пролежит более 10— 15 мин в мерном бун-
кере, она начинает гаситься и при загрузке барабана
сильно пылит, при этом выдавливаемым из него возду-
хом выносятся наиболее ценные, тонкодисперсные части-
цы извести и кремнезема.
Для ускорения гашения извести нами вместе с
Д. И. Горбуновым делались попытки предварительного
подогрева острым паром холодного песка, поступающего
зимой в мерные бункера над гасильными барабанами,
до 35 — 45° С, что позволяло на треть сократить общий
цикл гашения.
В процессе эксплуатации гасильных барабанов вы-
явились значительные недостатки: плохое перемешива-
ние компонентов и неоднородность состава смеси; опас-
ность ожога персонала при ручном открывании люка
вследствие частого замазывания смесью горловин бара-
банов и выпускных труб пара; выбивание сухой пыли
при загрузке барабана и пыли с паром при его разгруз-
ке; малая единичная производительность аппаратов и
вызываемая этим необходимость больших удельных объ-
емов смссезаготовительиых отделений. Указанные недо-
статки привели к тому, что большинство заводов сили-
катного кирпича, где были установлены гасильные бара-
баны, заменили их на силосы. При этом мощность
смесезаготовительных отделений без расширения их
площади удвоилась.
V.4. ОБРАБОТКА ГАШЕНОЙ СМЕСИ
Теоретические предпосылки
необходимости обработки гашеной смеси
В разделе V.2 было показано, что во время гидрата-
ции в силосах и реакторах известь, находящаяся в смеси
с песком, диспергируется до такой степени, как если бы
168'
она была погашена в тесто [180]. При этом се удельная
поверхность в зависимости от условий обжига, по дан-
ным Поля [182], можег быть 18900 — 34 600 см2/г. Диа-
метр частицы гидрата окиси кальция (если се форму
принять шарообразной), мкм, составляет
6-10000/(pSn),
где р — плотность Са(ОИ)2, равная 2,25 г/см3; 5И — удельная по-
верхность извести, см2/г.
Таким образом, размер частиц гашеной извести мо-
жет колебаться от 6-10 000/(2,25-18 900) = 1,41 до
6-10 000/(2,25-34 600) =0,77 мкм, а в среднем состав-
лять 1,1 мкм. Негашеную известь размалывают в шаро-
вых мельницах до остатка 1—2% на сите К? 021. Сле-
довательно, размер частиц молотой извести может коле-
баться от 0 до 210 мкм, а в среднем равен 105 мкм. Из
одной такой частицы молотой извести может получиться
в результате се гашения в силосах или реакторах
(D]d)3= (105/1,1)3=870000 частиц гидрата окиси каль-
ция. Однако даже при очень хорошем первоначальном
смешении сырьевых компонентов частички молотой изве-
сти не лежат одинарным слоем па поверхности зерен
песка, а находятся в виде комочков (скоплений), вслед-
ствие чего число частичек гидрата окиси кальция в ко-
мочках значительно возрастает по сравнению с приведен-
ным выше. Для гарантии полной гидратации извести
влагой в сырьевую смесь вводят избыток воды, достига-
ющий четырехкратной теоретической потребности. По-
этому после гашения образовавшиеся комочки состоят
из миллионов элементарных частичек гидрата окиси
кальция, соединенных водой, которая находится в их
капиллярах.
Наряду с этим в природном песке всегда содержатся
комочки, состоящие из дисперсных кремнеземистых час-
тиц—суглинка, кварцевой муки, опоки и т.п., как пра-
вило, более влажных, чем основная масса песка. Эти
комочки снаружи подсыхают за счет тепла, выделяемого
при гидратации извести, и прочность их повышается.
Наши исследования показали, что основной составляю-
щей таких комочков в подавляющем большинстве слу-
чаев является тонкодисперсный кварц.
Таким образом, в гашеной смеси всегда имеются до-
полнительные резервы компонентов вяжущего, представ-
ляющих собой прочные, раздельно расположенные мпк-
роагрсгаты извести и комочки кремнеземистых частиц.
169
Для того чтобы вовлечь их в реакцию, необходимо эти
комочки дезагрегировать, смешать содержащиеся в них
компоненты, которые при этом станут вяжущим, и рав-
номерно распределить их по всей смеси.
В результате этого как бы увеличится содержание
известково-кремнеземистого вяжущего в готовой смеси;
перераспределится влага между ее зернами; улучшится
формуемость сырца и его прочность; повысится проч-
ность готового кирпича в его морозостойкость. Однако
микроагрегаты, состоящие из гашеной извести или крем-
неземистых частиц, обладают большой структурной
прочностью и слабо разрушаются от механических воз-
действий.
В. В. Охотин [91] считает, что внутриагрсгатная по-
ристость грунта, насыщенного кальцием, невелика, так
как микроагрегатные отдельности обладают большой
прочностью и устойчивостью к механическим воздейст-
виям.
Помимо комочков, состоящих из дисперсных скопле-
ний минеральных частиц, в гашеной смеси встречаются
комки, образовавшиеся при гцдратационном схватыва-
нии извести, которое может произойти при определен-
ном водоизвестковом отношении в данном участке сырье-
вой смеси [90]. По нашим опытам, прочность схватившей-
ся силикатной смеси в зависимости от содержания в ней
извести и водоизвесткового отношения колеблется от 1
до 3,5 МПа.
Таким образом, можно утверждать, что структура
гашеной смеси неоднородна даже шри первоначальном
хорошем дозировании и тщательном смешении сырьевых
компонентов. В смеси содержатся раздельно прочны.?
комочки, состоящие из скоплений ценных тонкодиспсрс-
пых частиц гидрата окиси кальция и кремнезема, а так-
же комки известково-песчаной смеси, сцементированные
известью в процессе ее гидратационного схватывания.
Если их оставить в таком виде, то при обычном переме-
шивании и формовании сырца под давлением 20 МПа и
более они остаются в виде балласта («изюма») в гото-
вом кирпиче и резко ухудшают его качество: повышает-
ся водопоглощение, снижаются прочность и морозостой-
кость.
Наряду с этим тратится бесполезно самый дорогой
компонент смеси — известь и ухудшается состав гидро-
силикатов, которые при относительном избытке извести
170
получаются высокооснбвными. Вес это настоятельно
требует, чтобы силикатная смесь была тщательно пере-
работана именно после гашения, так как только в этом
случае все тонкодисперсные частицы будут вовлечены в
реакцию и вместо вредного балласта превратятся в вы-
сокоценное цементирующее вещество.
Различные методы воздействия
на структуру и однородность массы
Комочки дисперсных зерен можно дезагрегировать
несколькими способами: ударами, раздавливанием, пере-
тиранием и совмещением некоторых из них.
1. Для обеспечения дезагрегирования всех комочков и
одновременного смешения разнородных компонентов
между собой, по мнению И. А. Хинта, необходимо, чтобы
каждый комочек получил нс менее трех ударов [161].
Проведенные нами испытания смесительного дезинтегра-
тора [152] показали, что он улучшает структуру смеси,
разбивая в основном крупные комочки глинистых вклю-
чений, и более интенсивно смешивает компоненты прохо-
дящей через него в данный момент порции смеси, чем
обычная лопастная мешалка. Однако обработка смеси п
машинах ударного действия не может существенно уве-
личить ее однородность вследствие того, что находяще-
еся в них единовременно количество материала невелико
(10 — 20 кг) и эта порция не может быть смешана с уже
прошедшим и еще не поступившим в машину материа-
лом. Следоватеьно, в смесительных дезинтеграторах и
других, аналогичных по принципу действия агрегата::
(молотковых и роторных дробилках) можно измельчать
в первую очередь крупные комочки скоплений дисперс-
ных зерен, по нельзя дезагрегировать мелкие комочки и
повысить однородность распределения компонентов во
всей смеси.
2. При раздавливании влажных комочков они пре-
вращаются в лепешки, бдлыпие из которых разламыва-
ются на две или несколько частей. Проведенные нами
опыты показали, что чем материал дисперснее (напри-
мер, глина), тем при более высокой его влажности обра-
зуются лепешки. При меньшей влажности комочки рас-
сыпаются в микроагрсгаты, содержащие каждый сотни
тысяч элементарных частиц.
Следует подчеркнуть, что эффект раздавливаания
171
тем выше, чем меньше конечное расстояние между давя-
щими органами (валками, катками и т.п.). Во всяком
случае, оно должно быть не больше среднего размера
комочков. При увеличении этого расстояния до 3 — 5
размеров комочков эффект раздавливания резко снижа-
ется. Таким образом, способ раздавливания дает воз-
можность измельчать комочки включений силикатной
смеси в микроагрсгаты, не разрушая последних, т. е. не
превращая последние в реакционноспособные компонен-
ты вяжущего.
3. Перетирание может осуществляться при относи-
тельном перемещении трущих органов, между которыми
находится смесь, содержащая комочки. Разрушение ко-
мочков в этом случае происходит в основном под дейст-
вием сил сдвига. Если такие силы воздействуют на смесь
многократно, возможно полное дезагрегирование микро-
агрегатов иа элементарные частицы и равномерное рас-
пределение последних в смеси, однородность которой
тем выше, чем больше единовременная вместимость ис-
тирающего аппарата.
4. Наиболее целесообразно в обрабатывающих смесь
агрегатах применять не один какой-либо способ в чис-
том виде, а сочетать одновременно несколько способов.
Обычно используют сочетания удара с истиранием или
раздавливания с перетиранием. При этом происходит ин-
тенсивное дезагрегирование комочков на элементарные
частицы извести и кремнеземистых составляющих сме-
шение этих частиц между собой и с водой и «натирание»
полученного таким образом вяжущего на поверхность
зерен песка, что обеспечивает вовлечение всех компонен-
тов смеси в реакцию в процессе автоклавной обработки.
Особенно эффективна обработка массы при сочета-
нии раздавливания с истиранием и многократном вх воз-
действии на смесь. Если при этом количество единовре-
менно обрабатываемой массы составляет 0,5 — 3 т, то
значительно повышается однородность распределения
всех компонентов смеси.
Оборудование для обработки
гашеной смеси
В целях объективной оценки оборудования для обра-
ботки смеси во ВПИИстроме в течение ряда лет испы-
тывались различные агрегаты: смесительные дезинтегра-
172
торы, лопастные двухвальные смесители с нормальным
и повышенным числом оборотов, противоточные смесите-
ли и центробежные бегуны периодического действия,
стержневые мельницы, валковые смесители-растиратели
и стержневые смесители.
Смесительные дезинтеграторы. Машина состоит из
двух корзин, на каждой из которых закреплено по два
ряда пальцев. Корзины вращаются в противоположные
стороны, а материал, поступающий по течке внутрь ма-
лой корзины, испытывает удары (и некоторое истираю-
щее воздействие) от первого ряда пальцев и при выходе
из него движется ио касательной к окружности пальцев
за счет приобретенной центробежной силы. Здесь мате-
риал, двигающийся с удвоенной скоростью, встречается
со вторым рядом пальцев, вращающихся в противопо-
ложном направлении, ударяется о них, затем точно так
же проходит сквозь третий и четвертый ряды пальцев,
выходя из последнего со значительной кинетической
энергией. Это приводит к налипанию влажного мате-
риала па кожух дезинтегратора.
В процессе испытаний на Мытищинском заводе [152]
было установлено, что смесительный дезинтегратор в ос-
новном измельчает комочки глины размером до 2,5 мм,
при этом содержание частиц менее 0,3 мм после обра-
ботки практически не изменяется. Это означает, что мик-
роагрегаты извести и суглинка не разрушаются в смеси-
тельных дезинтеграторах, поэтому далеко не все дисперс-
ные известково-кремнеземистые частицы являются
вяжущим. Несмотря на это, улучшилась формуемость
смеси, а прочность кирпича возросла на 14 — 25%. Не-
сколько повысилась и морозостойкость образцов из дс-
зинтегратированной смеси, хотя и* на них имелись зна-
чительные разрушения после 25 циклов,
В процессе испытаний смесительного дезинтегратора
выявились следующие недостатки: забивание смесью
узкой течки машины; разбалансировка малой корзины
прн попадании в нее комьев крупнее расстояния между
пальцами первого ряда; плохое измельчение глинистых
включений при повышенной их влажности; сильное на-
липание материала внутри кожуха дезинтегратора в мес-
тах расположения увлажнительных форсунок; значи-
тельный износ колец, соединяющих второй и третий ряды
пальцев.
Нами были проведены испытания четырехрядного
173
Рис. V.10. Схемы
смесительных де-
зинтеграторов
а — четырехрядного;
б — двухрядного
(рис. V.10, а) и двухрядного реконструированного
(рис. V.10, б) дезинтегратора. В двухрядном дезинтегра-
торе было значительно увеличено сечение входной течки
и несколько повышена скорость вращения корзин с та-
ким расчетом, чтобы суммарная кинетическая энергия
пальцев двухрядного и четырехрядного дезинтеграторов
была одинаковой.
Зерновой состав смеси после обработки в четырех- и
двухрядном дезинтеграторах стал одинаковым. При
этом в обоих случаях, как и во время испытаний на Мы-
тищинском заводе, в основном разбивались крупные ко-
мочки глины, а содержание в смеси зерен мельче 0,3 мм
практически оставалось таким же, как и до обработки.
Несколько меньше стало изнашиваться кольцо внутрен-
ней корзины, так как на него уже не попадала обладаю-
щая достаточно большой кинетической энергией смесь
от предыдущего ряда пальцев, как на четырехрядном
дезинтеграторе.
Опыт длительной эксплуатации смесительных дезин-
теграторов на заводах подтвердил отмеченные выше не-
достатки и, кроме того, сильный износ рабочих органов
корзин (примерно после переработки массы на 1,5 —
2 млн. шт. кирпича), особенно при наличии каменистых
включений в песке. Вследствие этого смесительные де-
зинтеграторы в настоящее время почти не используют на
заводах силикатного кирпича.
Струйные смесители. К числу агрегатов, в которых
обработка смеси основана на ударах и перетирании чае-
174
Тиц смеси, являются струйные смесители, разработанные
в лаборатории электронно-струйной технологии бетона
Саратовского политехнического института Л. Р. Маши-
ным [79]. В этих смесителях материал приобретает псев-
доожиженное состояние за счет воздействия встречных и
параллельных струй воздуха или пара, выходящих из
вращающихся сопл. При этом могут создаваться элек-
трические поля, придающие частицам извести и песка
разноименные заряды, что должно способствовать их
более тесному контакту.
Струйный смеситель состоит из корыта омсгообраз-
ной формы, в котором в противоположных направлениях
вращаются с частотой 1000 об/мин два полых вала. На
них по винтовой линии насажены штуцера с соплами,
через которые со сверхзвуковой скоростью выходит воз-
дух или пар. Часть штуцеров с соплами повернута парал-
лельно валам, а остальная часть — перпендикулярно.
Воздух или пар, выходящий из первых штуцеров, про-
двигает материал вдоль смесителя, а из вторых — захва-
тывает материал из корыта и бросает его с большой
скоростью так, что струи пересекаются, при этом части-
цы материала ударяются и трутся одна ©.другую.
Предварительные испытания струйного смесителя
производительностью 3 т/ч на Саратовском заводе сили-
катного кирпича показали, что он хорошо обрабатывает
смесь, но вследствие небольшой единовременной вмести-
мости нуждается в точном весовом дозировании компо-
нентов, так как при объемном дозировании смесь полу-
чается с низкой однородностью. Наряду с этим песок
должен быть хорошо очищен от крупных включений,
иначе нарушается кинетика движения материала в сме-
сителе. Ненадежными узлами струйных смесителей явля-
ются сочленения ресивера, через который подастся пар
или сжатый воздух, с быстрое решающимися полыми
валами. В этих местах герметизирующие сальники на-
ходятся в сильно абразивной среде и должны быстро
изнашиваться. Сложна и очистка от пыли значительного
количества воздуха, выходящего из смесителя.
Двухвальныс быстроходные смесители. Эти смесите-
ли конструкции НИПЙсиликатобстона выпускают серий-
но. Техническая характеристика различных смесителей
приведена в табл. V.4. Испытания показали, что эти сме-
сители значительно лучше обрабатывают гашеную сили-
катную смесь, чем обычные тихоходные двухвальные
176
176
ТАБЛИЦА V.4. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗЛИЧНЫХ СМЕСИТЕЛЕЙ,
ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СИЛИКАТНОП СМЕСИ
Показатели Лопастные двухвальные Стержневые
СМС-95 ИБ-27 СМ-246 СМК-126 «Букау- Вольф» (ФРГ) Ф-5 (ПНР) С-14 «Макрум» (ПНР) «Атлас» (ФРГ)
Производительность, м3/ч 95 60 35 35 50 50 75 18 25—30
Длина корыта или ба* рабана, мм 4120 3500 3500 3500 4000 3500 3200 2500 3000
Диаметр окружности ло- пастей или барабана, мм 850 660 750 750 550 550 1800 1700 2000
Линейная скорость вра- щения, м/с 4,1 4,2 1,2 1.2 2,5 3 1,3 2 1,95
Масса, т б 4 5.6 4,6 — 3,2 15,3 13,2 16
Установленная мощ- ность, кВт 55 40 40 40 30 22 55 30 45
Удельная энергоем- кость, кВт-ч/м3 0,58 0,67 1.14 1.14 0,6 0,44 0,73 1,66 1,65
Удельная металлоем- кость, кг/м3 62,6 67 160 160 — 64 202 730 580
ТАБЛИЦА V-Б. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ НА ЗАВОДАХ
МОДЕРНИЗИРОВАННЫХ И НОВЫХ БЫСТРОХОДНЫХ ДВУХВАЛЬНЫХ
СМЕСИТЕЛЕЙ ПО СРАВНЕНИЮ С ТИХОХОДНЫМИ
Показатели Силикатные заводы
РубежаискнЙ Павловский Воронежский Сморгонский
СМ-447 модерни- зирован- ный CI 5 модерни- зирован- ный СМ-246 модерни- зирован- ный W о ИБ-10
Производи- 50 50 45 45 60 95 60 60
телыюсть» м’/ч Частота вра- 30 94 30 90 30 74 31 60
щения валов, об/мин Коэффициент ——— 0,7 0,3
заполнения смесью коры- та мешалки Потребляемая 14,7 17,9 12,3 17 40 51
мощность, кВт Прочность при сжатии, МПа: сырца 0.4 0,585 0,36 0,435
кирпича 10,8 12,2 18,9 22,8 13,5 16,6 17,4 25,4
смесители, что видно из табл. V.5, составленной по дан-
ным Х.-О. И. Лаане, Г. К. Эйзенберга, П. Т. Тедера и др.
[69, 70, 122]. Однако быстроходные смесители не в состоя-
нии диспергировать комочки глины и другие вязкие
включения силикатных смесей, вследствие чего их при-
менение для обработки гашеной смеси ограничено.
Смеситсль-растиратель СМО55. Он представляет
собой вращающийся барабан. Предварительно переме-
шанный материал в барабан попадает через лоток и за
счет центробежной силы поднимается вверх, где смесь
снимается специальным продольным ножом в располо-
женный под ним короб, низ которого закрыт проволоч-
ной щеткой. При быстром вращении прижатой щетки
(520 об/мин) смесь выбирается сю из короба и отбрасы-
вается опять на внутреннюю поверхность барабана. Для
перемещения смеси от загрузочного к выгрузочному кон-
цу внизу барабана установлены наклонные скребки.
Испытания показали, что смеситель СМС-55 работает
устойчиво при производительности 70 — 80 т/ч и хотя в
нем измельчаются крупные глинистые включения, проч-
177
Рис. V.l 1. Растиратель Мишина
/ — лопастные валы; 2 — щетка; 3 — сектор-регулятор; 4 — привод
ность сырца и готового кирпича не меняется по сравне-
нию с изготовленным из смеси, обработанной в двухваль-
ной мешалке.
В дальнейшем А. Д. Мишин изменил конструкцию
растирателя (рис. V.11). Подаваемая лопастями смесь
попадает в щель шириной 1 мм между сектором и щет-
кой, вращающейся с частотой 600 об/мин, и однократно
растирается проволоками щетки. По данным [115],
178
Рис. V.12. Стержневой смеситель
/ — барнбан; 2 — загрузочная воронка; 3 — стержни; 4 — выгрузочные окна;
5 — привод
прочность кирпича при такой обработке увеличивалась
на 9%.
Стержневые смесители. Они представляют собой
(рис. V.12) барабан, в котором свободно лежат длинные
стержни. Материал поступает в смеситель через течку,
а выходит сквозь разгрузочные окна. При вращения
барабана стержни вместе со смесью поднимаются на
некоторую высоту, а затем, вращаясь вокруг своей осп,
перекатываются вниз и многократно перетирают находя-
щуюся между ними смесь. Это приводит к разрушению
комочков и микроагрегатов скоплений тонкодисперсных
кварца, извести и суглинка и повышению однородности
всей силикатной смеси.
Разработанные BI [ИИстромом стержневые смесители
благодаря правильному сочетанию частоты вращения ба-
рабана и массы стержневой загрузки обеспечивают хо-
рошую обработку около 12 т/ч гашеной смеси на 1 мч
внутреннего объема барабана. В зависимости от наличия
в пей глинистых и других включений и их твердое! и
удельная производительность стержневых смесителей
179
Рис. V.13. Влияние длительно-
сти обработки смеси в бегунах
иа содержание в ней комочков
крупнее 1 мм
колеблется от 8 до 14 т/
/(м3’Ч). Техническая харак-
теристика работающих в
настоящее время стержне-
вых смесителей приведена
в табл. V.4, а сравнитель-
ные данные их испытаний
приведены в табл. V.6
[149].
Центробежные бегуны.
Их широко применяют для
приготовления формовочной
земли в литейном производ-
стве. Во ВНИИстроме были
установлены центробежные
бегуны 115М серийного вы-
пуска. Они представляют собой станину с чашей, внутри
которой находится турель, вращающаяся вокруг верти-
кальной оси с частотой 85 об/мин. Иа турели вверху на
поворотных коленах размещены два горизонтальных
катка один выше другого. К цилиндру турели прикрепле-
ны наклонные лопасти. Вертикальный борт чаши бегу-
нов и горизонтальные катки обрезинены. При вращении
турели ее лопасти подбрасывают материал вверх, в про-
межуток между горизонтальными катками и бортом ча-
ши бегунов. В регулируемой щели между бортом и кат-
ками материал многократно перетирается.
Испытания, проведенные нами совместно с С. П. Ма-
ковым и В. А. Соколовским, показали, что хорошая обра-
ботка гашеной заглиненной силикатной смеси Корспев-
ского завода достигается за 2 мин ее обработки в бегу-
нах, что видно на рис. V.13. При единовременной
загрузке порции около 650 кг один цикл работы бегунов,
включая подачу воды, смешение и выгрузку, длится при-
мерно 3 мин. Таким образом, часовая производитель-
ность центробежных бегунов при обработке заглиненной
силикатной смеси составляет 13 т, что может обеспечить
работу одного револьверного пресса. Так как габариты
машины (4,9ХЗ,9ХЗ,4 м) и мощность привода (75 кВт)
велики, ее можно использовать лишь на отдельных заво-
да при изготовлении цветного силикатного кирпича. Не-
обходимо отметить, что для бесперебойной работы цен-
тробежных бегунов следует над ними установить расход-
ный бункер смеси и порционный весовой дозатор.
180
ТАБЛИЦА V.6. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИИ СТЕРЖНЕВЫХ СМЕСИТЕЛЕЙ
И ЛОПАСТНЫХ МЕШАЛОК ПРИ ОБРАБОТКЕ ГАШЕНЫХ СИЛИКАТНЫХ СМЕСЕЙ
Показатели Калининский КСМ № 2 Воронежский завод Яснополянский завод Опытный завод ВНИИстрома
мешалка СМ-246 стержне- вой сме- ситель: 4^1,5 м; Г—2,8 м быстро- ходная ме- шалка па базе СМ-246 стержневой смеситель С-14: <f=l ,8 м; /-3.2 м » быстро- ходная мешалка ф-4 стержневой смеситель модернизиро- ванный: </—1,7 м; /=2.5 м лопастная мешалка наклонный стержневой смеситель: </=0,9 м: Г-1,8 м
Содержание глины в смеси, % 0 0 4,35 12,4 2,9 2,9 7,7 7,7
Активность смеси, % 6—6,5 6-6,5 6,3 6,2 7,5 6,4 5,36 5,45
Прочность при сжатии,
сырца 0,54 0,58 0,43 0,52 — — 0,45 0,6
кирпича 26 30,4 15,4 21 11,9* 13,7* 21,9 31
Прочность кирпича при изгибе, МПа 4,07 5,14 3,6 5,2 — — 5 5,8
Наличие включений крупнее 1 мм в изломе кирпича, шт. Нет Нет 20—30 1-2 3— 4 Нет 10-12 Нет
®* Камни размером 250X120X138 мм с 25% пустот.
На Воронежском силикатном заводе центробежные
бегуны были использованы для обработки извести и пес-
ка перед силосованием. Именно вследствие этого техни-
ческий эффект от их применения был невелик, что еще
раз подтверждает необходимость обработки лишь гаше-
ной смеси.
Из приведенных данных следует, что для обработки
гашеной смеси наиболее пригодны аппараты, работаю-
щие по принципу многократного перетирания материала
с одновременным его увлажнением. К ним в первую оче-
редь относятся стержневые смесители ВНИИстрома, об-
ладающие большой единичной производительностью при
малых габаритах и незначительной удельной энергоем-
костью. Износ основных рабочих органов — стержней,
как показал опыт эксплуатации, невелик. Срок их служ-
бы составляет 2—3 года.
ГЛАВА VI. ФОРМОВАНИЕ СЫРЦА
Формование — одна из самых важных операций в
процессе производства силикатного кирпича. Практичес-
ки большинство дефектов готового кирпича возникает в
процесс формования сырца, поэтому рассмотрим меха-
низм образования формы сырца и его прочности.
Для придания сырцу необходимых формы и размеров
рыхлую зернистую смесь обычно принудительно засы-
пают в формовочные гнезда пресса, имеющие заданные
размеры и конфигурацию в плане, а затем сжимают под
некоторым усилием. Усилие прикладывают к одной или
двум противоположным граням сырца. При этом смесь,
находящаяся в замкнутом пространстве, ограниченном
с боков стенками формы, а сверху и снизу пуансонами,
подвергается всестороннему обжатию, значение которс о
зависит от расположения данного участка сырца по от-
ношению к прессующим пуансонам и стенкам формы.
При засыпке в гнезда рыхлой смеси усилие в конце прес-
сования обычно обусловливается отношением объема
сырца и начального объема смеси, которое можно менять
путем изменения последнего.
Под действием формовочного усилия происходит
сближение твердых частиц смеси за счет уменьшения
ее первоначальной пустотности вследствие размещения
мелких зерен в промежутках между крупными, а мель-
182
^айших sepeii— в порах между мелкими и крупными
зернами. Основным условием, обеспечивающим такое уп-
лотнение смеси, является равномерное распределение в
ней зерен различных размеров путем тщательного дози-
рования н смешения компонентов и обработки материала
перед формованием, что подробно освещено в предыду-
щих главах.
VI.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ПРОЧНОСТИ СЫРЦА
Уплотненная смесь, получившая заданную форму и
размеры (сырец), обладает определенной прочностью,
происхождение которой объясняется различным образом.
Так, существует четыре основных теории, объясняющие
происхождение прочности спрессованных смесей зерен
(или порошков) различных материалов.
1. Прочность уплотненной смеси объясняется дейст-
вием межмолекулярного притяжения, возникающего в
местах контактов ее зерен, промежутки между которыми
меньше радиуса действия молекулярных сил. Так как
радиус имеет весьма малое значение (не более радиуса
молекулы), зерна должны быть прижаты одно к друго-
му в местах их соприкосновения возможно ближе, для
чего требуется соответствующее усилие. Естественно,
что прочность образца пропорциональна числу контактов
в единице объема уплотненной смеси и их суммарной
контактной поверхности, которая достаточно велика у
высокодисперсных структур, например глин. Достигае-
мая за счет действия электростатических межмолеку-
лярных сил прочность называется сцеплением.
2. Наряду с этим при уплотнении смеси зерен, обла-
дающих шероховатой поверхностью, происходит взаим-
ное переплетение зерен и внедрение выступов одних зе-
рен во впадины других, создающее механическую проч-
ность прессовок. По мнению М. 10. Балыиина, прочность
прессовок, полученных из сухих металлокерамичес-
ких порошков, является преимущественно механической
(зацепление), а электростатическая прочность (сцепле-
ние) невелика, но обе прочности приблизительно пропор-
циональны контактной поверхности одиночного слоя час-
тиц, которая, в свою очередь, пропорциональна давлению
прессования.
3. Довольно широко распространено мнение о том.
183
что связность дисперсных частиц смесей обусловливается
склеивающим действием тонких пленок воды. Однако
тонкие пленки воды, находящиеся между двумя поверх-
ностями твердого тела, по мнению Н. Е. Денисова, могут
играть только расклинивающую, а не связывающую
роль. Он считает, что пленки связанной воды, основные
свойства которых обусловлены влиянием силовых полей
не молекул воды, а частиц твердых тел, не могут играть
роль клея и что эту роль могут выполнять лишь те ве-
щества, частицы которых способны образовывать более
или менее прочную структуру под влиянием собственных
силовых полей. Типичным примером таких веществ явля-
ются разнообразные коллоидные клеи, частицы которых
способны создавать своеобразные мостики, соединяющие
различные твердые тела, находящиеся на расстоянии,
превышающем радиус влияния силовых полей их моле-
кул. Следовательно, достигаемая при этом прочность яв-
является также сцеплением.
4. Уплотненная смесь представляет собой капилляр-
но-пористое тело, которое пронизано сеткой микро- и
макрокапилляров, неполностью заполненных влагой.
Вследствие этого в них образуются мениски, обладающие
значительной свободной энергией, которая создает натя-
жение, приводящее к сближению твердых частиц между
собой. По данным К. Терцаги [123], капиллярные силы
могут создавать весьма большие удельные давления, до-
стигающие 30 МПа в грунтах с очень малыми капилля-
рами (например, глинах). Эти силы придают связность
грунтам, которая зависит от содержания в них частии
коллоидных размеров (<0,1 мкм), поэтому, например,
чистые мытые пески не имеют связности, а жирные гли-
ны обладают ею в высокой степени.
Рассматривая приведенные теории, необходимо иметь
в виду, что реальная силикатная смесь, из которой фор-
муют сырец, состоит из природного зернистого песка и
тонкодисперсного вяжущего, в том числе гашеной извес-
ти, содержащей значительное количество частиц колло-
идных размеров. В песке также могут находиться мель-
чайшие частицы кварца и глинистых минералов. В смеси
имеется вода в количестве, недостаточном для заполне-
ния пор в сформованном сырце, значительная часть
которых заключает в себе воздух.
Таким образом, в уплотненной реальной силикатной
смеси имеются условия для одновременного действия
184
различных сил, придающих прочность сырцу: механи-
ческого зацепления песчинок; сцепления в местах контак-
тов между всеми зернами под воздействием молекуляр-
ных сил; натяжения жидкости в мельчайших капилля-
рах, образованных при сближении коллоидных частиц
смеси. Роль воды сводится к созданию дисперсионнной
среды для коллоидных частиц смеси, придающей им
свойство адгезии —липкости к поверхностям более круп-
ных зерен — и с помощью полученной коллоидной пас-
ты — к уменьшению трения между каркасообразующими
зернами песка.
Удельное влияние каждой из приведенных сил может
меняться в широких пределах и зависит от многих фак-
торов: гранулометрического состава песка, формы и ха-
рактера поверхности его зерен; содержания и размеров
частиц извести, обусловленных режимом и полнотой ее
обжига и гидратации; содержания кремнеземистых тон-
комолотых добавок, являющихся компонентами вяжу-
щего (особенно их частиц коллоидных размеров); содер-
жания воды в смеси.
Попробуем более детально разобраться в степени
влияния указанных факторов, так как от этого зависит
правильная оценка формовочных свойств силикатной
смеси, обеспечивающих необходимую прочность сырца.
Выше указывалось, что сцепление между зернами сме-
си зависит от числа контактов и их суммарной площади
в единице объема. Определим, какие условия требуются
для создания максимального числа контактов. Для прос-
тоты примем, что зерна представляют собой шары. На-
иболее плотная укладка шаров одинакового диаметра
получается, как известно» при их шахматном (гексаго-
нальном) расположении в пространстве (рис. VI.1).
Рассматривая некий элементарный объем, ограничен-
ный в плане четырехугольником абвг, в котором после-
довательно размещаются шары начальным диаметром
£), средним диаметром d2 и малым диаметром da, можно
подсчитать число контактов между ними, а также с ша-
рами, лежащими на них: три контакта между горизон-
тальными шарами D и три с верхним шаром D - - всего
шесть; 12 дополнительных контактов при укладке шаров
d2 в промежутки между шарами D и еще 24 контакта
при размещении в промежутках между шарами D и d2
шаров d3. Следовательно, по мере уменьшения размеров
шаров, размещаемых в свободных промежутках, число
185
A-А
Рис. V1.1. Плотное расположение
шаров на плоскости
контактов в единице объ-
ема закономерно возрас-
тает.
Нетрудно подсчитать,
что для того чтобы каж-
дый шар dz касался че-
тырех шаров D. его раз-
меры должны отвечать
условию dz=0,228 D. Ес-
ли шар d2 будет больше
0,228 D, то он раздвинет
шары D и уменьшит чис-
ло контактов между ни-
ми. Это же условие дей-
ствительно для соотно-
шения размеров шаров
d$ и (fa.
Таким образом, мо-
жно определить размеры
«комплектующих» ша-
ров, образующих при их равномерном распре-
делении наибольшее число контактов в единице
объема. Будем считать диаметры каркасообразующих
шаров di=Dt а шаров, размещающихся между ними,
^«=0,228 D; d3=0,052£; d4=0,012D; d5=0,0027D и т. д.
При диаметре каркасообразующих шаров D=0,5 мм,
что отвечает реальным размерам зерен песка, применя-
емого в производстве силикатного кирпича, размер ша-
ров d4 составит всего 6 мкм, а шаров й5— менее 1,4 мкм.
Число шаров dt в сосуде объемом V, имеющим раз-
меры axbxh, составляет
^(с/ГМЬ/СО.вббО)! [ft/(0,814D>] =abh/(0,707D3) =V/(0,707D» )
при объеме одного шара л£>3/6=0,524 £>3.
Число шаров d2t размещающихся в промежутках меж-
ду большими шарами: n2=2^j; d3—n3=3riz=6nr, d4—
п4=6л3=36л|; d&—П5=9л4=324Л]; ds—н6=12п5=3888п1.
В табл. VI. 1 приведены данные о числе шаров каж-
дого размера, объеме, занимаемом ими -при их идеальной
укладке в сосуде объемом V, и числе контактов, создава-
емых ими. Из таблицы видно, что основные шары dit ко-
торые занимают 99,769% общего объема данного комп-
лекта шаров, создают всего 0,024% контактов, тогда как
186
ТАБЛИЦА VI.1. ЧИСЛО ШАРОВ И КОНТАКТОВ МЕЖДУ НИМИ В ОБЪЕМЕ V
Шар Размер шара, доля D Объем одного шара, 0,524 d* Число шаров данного диаметра в объеме V Объем, занимаемый всеми шарами одного диаметра Число контактов, создавае- мых коми шарами данного диаметра в объеме V
абс. % абс. % абс. %
dl 1 0,524D3 IV 0,02 0,742 V 99,769 4V 0,224
0,707D3 0,707D3
^2 0,228 0,0062 D3 2V 0,0o 0,00175 V 0,234 8V 0,048
0,707D3 0,707D9
^3 0,052 0,000074 D3 6V 0,14 0,000627V 0,084 24 V 0,144
0,707 D3 0,707D3
0,012 0,00000173D3 36 V 0,85 0,000088 V 0,012 144 V 0,862
0,707 D3 0,707D3
0,0027 0,0000000197 D3 324 V 7,62 0,000009 V 0,001 1296 V 7,760
0,707D3 0,707D3
0,000646 0,00000000027D3 3888 V 91,32 0,00000148 V 0,0002 15220V 91,162
0,707 D3 0,707D3
Всего 4257 V 100 0,744476 V 100 16696V 100
0,707D3 0,707D3
шары tie, занимающие всего 0,0002% общего объема
комплекта шаров, создают свыше 91 % всех контактов.
Отсюда ясно, какое значение имеют частицы микроско-
пических размеров, приближающиеся к коллоидным. Но
даже при идеальной, наиболее плотной укладке суммар-
ный объем всех шаров комплекта занимает всего 74,4%
объема сосуда, а нустотность составляет 25,6%- Реаль-
ная силикатная смесь состоит не из шаров, а из зерен
различных минералов неправильной формы, поверхность
которых имеет впадины и выпуклости, вследствие чего
число и площадь контактов могут значительно отличать
ся от шаровых. Однако закономерности в распределения
зерен различных размеров и роль, играемая ими в созда-
нии сил сцепления смеси, остаются примерно такими же.
Так, для уменьшения пустотпости смеси необходимо,
чтобы средний размер зерен каждой последующей фрак-
ции был меньше среднего размера предыдущей фракции
по крайней мерс вЗ-4 раза. Для увеличения же числа
контактов в состав смеси следует вводить тонкодисперс-
ные частицы. Особую роль играют частицы коллоидных
размеров (менее 0,1 мкм), обусловливающие возмож-
ность соединения более крупных зерен смеси через кол-
лоидные пленки— гели [49], обладающие пластичностью
и клеящими свойствами — липкостью. В. В. Охотин [91],
исследовавший адгезию глины к металлической гладкой
пластинке в зависимости от размера частиц глины и их
влажности, установил, что липкость глины тем выше, чем
мельче ее частицы. Наибольшего значения (0,0595 МПа)
липкость достигает у глуховецкого каолина, состоящего
на 99% из частиц размером менее 1 мкм, хотя и у фрак-
ции менее 5 мкм липкость достаточно высока (0,046
МПа) и резко снижается лишь у пылеватых фракций.
Для каждой фракции глины существует своя опти-
мальная влажность, при которой липкость достигает выс-
шего предела. Это объясняется наличием на зернах ма-
териала пленок воды такой толщины, которая соответст-
вует максимальной молекулярной влагоемкости частии
данной дисперсности. Терцаги установил, что силы, вы-
зываемые натяжением воды в капиллярах, равны по зна-
чению теоретической высоте, см, поднятия в них жидко-
сти, определяемой по формуле
A=4a/(pg2/-),
где а — натяжение воды, мН/см; р— плотность воды, г/см3; g — ус-
корение силы тяжести, равное 981 см/с2; 2г— диаметр капилляра, см.
188
По данным Ф. Гетмана и Ф. Даниэльса [40], поверх-
ностное натяжение воды падает с ростом температуры:
С ес 0 25 50 75
ст, мН/см 75,6 71,8 67,9 63,5
Температура смеси, из которой формуют сырец, практи-
чески может колебаться от 25 до 50° С. В этих пределах
значение поверхностного натяжения воды можно при-
нять рапным 70 мН/см. Плотность воды в пределах тех
же температур р^0,99 г/смэ. При этих условиях
Л=4-70/(0,99-981 -2г) « 288/(1000-2г) см-
Так как высота столба жидкости 10 м (1000 см) соответ-
ствует гидростатическому давлению 0,1 МПа, то в капил-
лярах создается отрицательное давление
р-0,0288/(1000-2г) МПа-
По этой формуле построена кривая, показанная па
рис. VI.2. На нем видно, что давление в капиллярах име-
ет ощутимое значение при диаметре капилляра 1 мкм и
при уменьшении размера капилляров резко возрастает,
достигая 2,9 МПа при капиллярах размером 0,1 мкм.
Пользуясь приведенными выше данными, можно при-
ближенно дать количественную оценку отдельных фак-
торов, обусловливающих прочность сформованного
сырца.
Сцепление, возникающее
за счет молекулярного при-
тяжения. По В. В. Охотину
[92], липкость, создаваемая
зернами, состоящими из ча-
стиц менее 5 мкм, составля-
ет 0,046 МПа. На площади
1 см2 может разместиться
примерно 16000000 таких
частиц, средний диаметр ко-
торых равен (5-|-0)/2=
=2,5 мкм. Следовательно,
для создания адгезии, рав-
ной 1 МПа, потребуется
Дипметр капилляра, мкм
Рис. VI.2. Натяжение волы
в менисках капилляров
189
16000 000:0,046=348000000 контактов частиц этих раз-
меров к плоской пластине.
Из табл. VI. 1 видно, что числр контактов шаров раз-
личных размеров при их идеальной укладке в данном
объеме V составляет
п= 16 696/(0,707D3).
Принимая размер каркасообразующих зерен Р=0,05см,
что близко к практическим данным, получим число кон-
тактов в 1 см3 объема:
л=16 696/(0,707 (0,05)а1 =189 000000.
Число контактов на одной из граней куба площадью
1 см2 составит
Ло=! 89 000 000,л= 329 000.
Сцепление при этом равно:
рс=329 000/348 000 000=0,00095 МПа.
Капиллярное давление. Определим приближенно
средний диаметр капилляров при той же идеальной ук-
ладке шаров. В этом случае их число на 1 см2 при D =
=0,05 см
л=1/(0,868£>2) =461.
Площадь проекции одного шара составляет л-0,052/4 =
=0,00196 см2
Суммарная площадь проекции одинарного слоя ша-
ров на 1 см2 поверхности равна: 0,00196-461 =0,903см2.
Таким образом, общая площадь пор на 1 см2 поверх-
ности одной грани образца уплотненной смеси Sn=l—
-0,903 = 0,097 см2, а площадь сечения одного капилляра
равна площади пор, деленной на число контактов на
1 см2 грани:
$к=0,097/329 000=0,000000358 см2.
Диаметр капилляра
2г= 1^4-0,000000358/3,14 = 0,0000675см = 0,675 мкм.
Капиллярное давление можно определить из приве-
денной выше формулы
р=0,0288/(1000-0,0000675) =0,427 МПа.
Зацепление. Нами была определена прочность при
сжатии сырца из смеси, состоящей из 90% мелкозернис-
того кварцевого песка и 10% гашеной извести, прсдва-
190
Рпс. VI.3. Прочность сырца в за-
висимости от влажности смеси
VI.3 видно, что сырец, изго-
рительно высушенных до
постоянной массы и ох-
лажденных к эксикаторе g
над хлорной известью.
Образцы формовали из
смеси абсолютно сухой и
увлажненной до одипако-
вой плотности по сухому §
веществу (1,9 г/см3) и §
немедленно определяли^
прочность сырца.
Не подлежит сомне-
нию, что прочность об-
разцов, изготовленных нз
абсолютно сухих смесей,
обусловлена лишь совме-
стным действием сцепле-
ния и зацепления. Из рис.
товленный из сухой смеси, имеет прочность 0,0483 МПа.
Если из этого значения вычесть значение сцепления (уч-
тя, что Ясж/Яр« 10), то зацепление составит 0,0483—
—0,00095-10 =0,0388 МПа, т. е. в несколько раз больше
молекулярного притяжения. Из рис. VI.3 также видно,
что прочность на сжатие образцов при оптимальной
влажности равна 0,265 МПа.
Ясно, что разность между значениями прочности
влажных и сухих образцов является в основном резуль-
татом действия капиллярного натяжения воды, которое
составляет 0,265—0,0483 = 0,2167 МПа. Используя эти
данные, можно приблизительно оценить удельное значе-
ние каждого фактора определяющего прочность сырца.
Из табл. VI.2 видно, что основную роль в создании
прочности сырца играет капиллярное натяжение (более
ТАБЛИЦА V1.2. ПРИМЕРНАЯ ДОЛЯ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ
ФАКТОРОВ НА ПРОЧНОСТЬ СЫРЦА
Фактор Прочность при сжатии, МПа Доля общей прочности, %
Капиллярное давление 0,2167 81,77
Механическое зацепление 0,0388 14,65
Молекулярное сцепление 0,0095 3,58
Всего 0,265 100
191
80%). Обращает внимание одинаковый порядок значе-
ний «капиллярной» прочности, вычисленной по идеаль-
ной модели укладки смеси шаров (0,427 МПа) и полу-
ченных нами при испытании образцов, изготовленных из
реальных мелкозернистых силикатных смесей (0,2167
МПа), что свидетельствует о правильности их оценки и
возможности направленного изменения прочности сырца
главным образом за счет содержания коллоидных частиц
в смеси (<0,1 мкм).
VI.2. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
НА ПРОЧНОСТЬ СЫРЦА
Наряду с приведенными выше теоретическими пред-
ставлениями о природе и влиянии основных факторов на
прочность уплотненного сырца значительный практичес-
кий интерес представляют данные о влиянии на эту проч-
ность таких параметров, как формовочное давление, со-
держание в составе формуемой смеси тонкодисперсной
муки, суммарная удельная поверхность смеси, оптималь-
ная ее влажность и т. д. Зависимость прочности сырца
от указанных факторов до сих пор почти не изучалась.
Лишь когда сырец стали отбирать от пресса не вручную,
а механическими укладчиками, потребовалось значи-
тельно повысить его прочность, в связи с чем стали
изучать влияние на нее различных технологических па-
раметров.
Рассмотрим вначале процессы формования, реально
происходящие в современных прессах. При формовании
сырца давление через штампы передается на порции
смеси, находящиеся в формовочных гнездах стола прес-
са. Однако давление на горизонтальные слои смеси по
мере их отдаления от штампов уменьшается частично
вследствие трения зерен смеси между собой (внутреннее
трение) и главным образом о стенки формы (внешнее
трение).
При соприкосновении формующего штампа с сыпучим
материалом вначале уплотняется прилегающий к нему
слой смеси за счет раздвигания более крупными зернами
мелких и мельчайших зерен этого слоя и сближения их
между собой как в вертикальном, так и в. горизонталь-
ном направлении. Затем при дальнейшем продвижении
штампа давление передается через прилегающий к нему
уплотненный слой последующим слоям смеси и посте-
192
Рис. VI.4. Вид отдельных
слоев сырца при одно-
стороннем прессовании
Рис. VI.5. Влияние удельного дав-
ления на свойства сырца
1 — прочность; 2 — средняя плотность
пенно уменьшается, а часть давления от штампа передает-
ся на стенки формы, вследствие чего сырец имеет нео-
динаковую плотность по высоте и по сечению. Падение
давления можно определить по формуле, предложенной
П. П. Баландиным [112]:
р^р^1'.
где Ph — удельное давление неподиижного штампа при толщине из-
делия А; ро - - удельное давление прессующего штампа; г — гидравли-
ческий радиус сечения прессуемого изделия; т — произведение коэф-
фициента бокового распора | на коэффициент трения смеси о стенки
формы f [|=tg2(45°—ф/2), здесь <р — угол внутреннего трения по-
рошка или угол его естественного откоса].
Неравномерное уплотнение при одностороннем давле-
нии хорошо видно на рис. VI.4, где изображены три доли
сырца, полученные нами формованием трех уложенных
один па другой одинаковых по массе выровненных слоев
смеси, разделенных тонкой бумагой. Характерно, что сы-
рец более уплотнен у стенок формы, чем посередине, и
менее всего уплотнен его слой, находящийся у контр-
штампа. При двухстороннем давлении распределение
плотности по высоте сырца значительно улучшается, а
по сечениям, перпендикулярным направлению силы прес-
сования, остается по-прежнему неравномерным.
Так как прочность сырца и готового кирпича при про-
чих равных условиях определяется числом микрокапил-
ляров и контактов между зернами в наименее уплотнен-
ном слое, то характеристику смеси и формовочное давле-
ние следует подбирать из расчета получения достаточной
плотности именно этих слабых слоев. При наличии внеш-
него давления зерна частично перемещаются одни отно-
сительно других до тех пор, пока удельное давление на
контактные площадки между ними не станет равным
193
пределу прочности материала. Дальнейшее увеличение
давления может привести к пластическому течению ма-
териала или его хрупкому разрушению в местах перена-
пряженных контактных участков. Р. Я- Попильскпй и
Ф. В. Кондрашов [99] указывают, что наряду с этим про-
исходит также выдавливание технологической связки или
пластичных агрегатов и воды в промежутки между зер-
нами. После заполнения всех пор наступают упругие
деформации всесторонне обжатых зерен и защемленного
воздуха, т. е. достигается критическое уплотнение (пере-
прессовка), которое получается при тем меньшем удель-
ном давлении формования, чем выше влажность смеси и
больше в ней технологической связки.
После достижения критического уплотнения, по дан-
ным М. ГО. Бальшина, при выпрсссовке сформованных
изделий возникает упругое последействие, вызывающее
расширение освободившейся из формы части изделия и
приводящее в ряде случаев к образованию на нем гори-
зонтальных расслойиых трещин.
Влияние удельного прессового давления. По данным
Колдрея н Ли [176], при прессовании смеси, состоящей
из 90% сортированного песка и 10% гидратной извести,
прочность сырца на растяжение при росте удельного дав-
ления с 17,5 до 36 МПа увеличивается с 0,027 до 0,037
МПа, что соответствует повышению прочности на сжа-
тие от 0,27 до 0,37 МПа. Таким образом, при увеличении
давления прессования вдвое прочность сырца повышает-
ся только па 37%.
Исследования, проведенные во ВНИИстроме на лабо-
раторных п промышленных прессах (табл. VI.3, рис.
VI.5), также показали, что прочность сырца при сжатии
повышается значительно медленнее, чем. давление прес-
сования. Это свидетельствует о том, что данный фактор
не оказывает такого важного влияния на прочность сыр-
ца, какое можно было предполагать, судя по многократ-
но опубликованным данным о зависимости прочности
запаренных силикатных образцов от удельного давления
прессования.
Приведенные выше данные являются закономерными.
От давления при формовании смесей зависит число кон-
тактов между ее частицами и размер промежутков меж-
ду ними, что обусловливает прочность сцепления за счет
действия молекулярных сил, а также прочность механи-
ческого зацепления зерен одного за другое. Сумма проч-
194
ТАВЛИЦЛ VI.3. ВЛИЯНИЕ УДЕЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ПРЕССОВАНИЯ
UA ПРОЧНОСТЬ СЫРЦА
Образцы Прочность Сырца Л*. МПа. при удельном давлении ✓ Pt/Pl
Pi ₽*♦. МПв Я.
R. л.
Лабораторные, tl=-h= 10 0,099 50 0,195 5 2
-70 мм, извсстково-пес- чаные (Хавкин) То же, из смеси 25% бе- 10 0,35 50 0,71 5 2
лптового шлама -1-75% песка (Xboctci шов, Брусницкая) Пустотелые силикатные 10 0,175 30 0,303 3 1.7
камни, сформованные па прессе, «Крупп-Иитср- техник» (Хвостслков, Золотухин) Одинарный сплошной 10 0,265 25 0,43 2,5 1,65
кирпич, сформованный на прессе «Крупп-Ин- тертехник» (Хвостсн- ков, Золотухин, Митро- хина) То же 10 0,265 22,5 0,41 2,25 1.5
ностей сцепления и зацепления составляет всего 20—30%
прочности сырца, поэтому увеличение формовочного
давления даже в значительных пределах не может ока-
зывать очень большого влияния на прочность сырца.
Влияние уплотнения. При использовании силикатной
смеси определенного состава средняя плотность сырца
является косвенным показателем его уплотнения прн
данных условиях формования.
На рис. VI.6 показаны результаты опытов, проведен-
ных в ВНИИстроме [142], по установлению плотности
сырца на его прочность. Из него видно, что эта зависи-
мость является линейной как для лабораторных образ-
цов, так и для кирпича-сырца, сформованного на прессе
СМ-816. Естественно, что для смесей различного мине-
рального и зернового состава и разных способов их об-
работки углы наклона линий па рис. VI.6 и прочность
полнотелого сырца одинаковой средней плотности могут
отличаться, но в среднем зависимость прочности от плот-
ности сырца можно приближенно (с точностью до 0,05
195
a]
i)
Средняя плотность суш сырца унг/м3
Рис. VI.6. Зависимость прочности сырца от его плотности
а — лабораторных образцов; б — кирпича
Рис. VI.7. Уплотнясмость песков и силикатных смесей развой круп-
ности
— песков: / — при 1Г-0%; 2 — при 17-5%; 3 — средняя плотность: б —сили-
катных смесей при влажности: / — 4%; 2—5%; 3 — 6%; 4 — 7%
МПа) определить из выражения
Яс^О > 0026рсух—4,37,
где Яс — прочность сырца при сжатии, МПа; рс»х — средняя плот-
ность сырца в сухом состоянии, кг/м3.
Степень уплотнения смеси зависит от зернового со-
става песка, косвенно определяемого его модулем круп-
ности. На рис. VI.7, а приведены результаты наших опы-
тов по уплотнению песков различной крупности при
удельном давлении 18 МПа, обычном для применяемых
у нас револьверных прессов СМС-152 и СМ-816. Из этого
рисунка видно, что степень уплотнения Ку (характеризу-
196
емая отношением глубины начальной засыпки Но к тол-
щине изделия Н) для сухих песков не зависит от их
крупности и составляет примерно 1,1, тогда как для тех
же песков, увлажненных до 5%» она значительно больше
и уменьшается с увеличением их модуля крупности. Это
объясняется тем, что сухие пески различной крупности
обладают примерно одинаковой сыпучестью, а влажные
мелкие пески, имеющие значительно больше контактов
между зернами, чем крупные, образуют при засыпке фор-
мы арки и мостики, создающие повышенную начальную
пористость засыпки, которая соответственно уменьшает-
ся в процессе формования сырца. Однако при этом увели-
чивается количество запрессованного воздуха и возрас-
тает опасность «переирсссовки» сырца. В то же время из
рис. VI.7, а следует, что плотность образцов при прессо-
вании закономерно возрастает с увеличением модуля
крупности песка, причем ее абсолютное значение не за-
висит от того, уплотняется сухой или влажный песок.
Во ВНИИстроме также были проведены исследования
унлотняемости силикатных смесей, содержащих 18%
известково-кремнеземистого вяжущего и 82% песка раз-
личной крупности. Они подтвердили, что степень уплот-
нения силикатных смесей тоже уменьшается по мере
снижения их влажности и увеличения крупности (рис.
VI.7,6).
Таким образом, от крупности песка зависит не толь-
ко глубина начальной засыпки смеси и плотность сырца,
но и длительность его прессования, необходимая для
удаления воздуха из пор смеси.
Влияние содержания дисперсных компонентов смеси
и их свойств. Введение в состав силикатной смеси тонко-
дисперсной муки дает возможность заполнить получен-
ной из нее и воды технологической связкой поры между
каркасообразующими зернами немолотого песка (увели-
чение плотности сырца), создать большее число контак-
тов между всеми зернами смеси (увеличение сцепления
и зацепления) и образовать микрокапилляры, позволяю-
щие использовать поверхностное натяжение воды в них
для придания сырцу, прочности. В качестве дисперсной
муки обычно применяют тонкомолотое вяжущее, добав-
ка которого в силикатную смесь тем эффективнее, чем
больше удельная поверхность муки, определяемая в пер-
вую очередь содержанием в ней коллоидных фракций.
В этом плане большой интерес представляет провс-
197
Содержание вяжущего^ %,
Рис. VI.8. Влияние содержа-
ния и свойств вяжущего на
прочность сырца
1 — вяжущее совместного помола;
S—6820 см’/г, состав И : К” 1,6 ; 1;
2 — то же, И : К—1 : 1; 3—‘То ясе,
И : К"2 : 1; 4 — то же. И : К-1 : 0;
5 — вяжущее из раздельно молотых
компонентов, 5^5100 см2/г, И : К—
—2;|; 6 — то же, Я: К—1,6:1;
7 —то же, И: К-1 : I
денный нами эксперимент
по определению влияния на
прочность сырца содержа-
ния в смеси вяжущего раз-
личного состава, но размо-
лотого до одинаковой
удельной поверхности. Из
рис. VI.8 видно, что дейст-
вие вяжущих, резко отлича-
ющихся составом (И: К от
1:0 до 2:1), на прочность
сырца практически одинако-
во. В то же время вяжущие,
составленные из раздольно
молотых компонентов, об-
ладающие меньшей удель-
ной поверхностью, оказыва-
ют значительно более сла-
бое влияние на прочность
сырца. Здесь помимо умень-
шения удельной поверхности
сказывается и наличие агрегатов коллоидных известко-
вых и глинистых частиц, которые лишь при совместном
помоле этих компонентов дезагрегируются и создают
лучшую формуемость смеси.
Влияние введения укрупняющих добавок. Роль укру-
пняющих добавок, вводимых в силикатную смесь, заклю-
чается в том, что вяжущее затрачивается только на по-
крытие их поверхности (которая очень мала по отноше-
нию к объему крупных зерен). Одновременно при оди-
наковом расходе вяжущего увеличивается его удель-
ное содержание по отношению к рядовому песку, коли-
чество которого уменьшают на количество укрупняю-
щей добавки, что равнозначно по уплотняющему дей-
ствию увеличению количества дисперсной муки в обыч-
ной смеси без укрупняющего заполнителя. Укрупняющие
добавки вводят при использовании для силикатного кир-
пича весьма мелких песков однородной гранулометрии,
которые плохо формуются на действующих прессах.
Размер зерен укрупняющих добавок должен быть в пре-
делах 0,6—5 мм. Более крупные зерна могут вызвать
растрескивание кирпича вследствие их объемных изме-
нений в процессе автоклавной обработки.
В качестве укрупняющих добавок можно применять
198
высевки при дроблении и сортировке гранита, известняка
и других горных пород, являющиеся отходами дробиль-
но-сортировочных фабрик, а также специально раздроб-
ленные для этой цели часто встречающиеся в песчаных
карьерах заводов силикатного кирпича булыжник, кре-
мень и подобные каменные включения.
Влияние формовочной влажности смеси. Исследова-
ния в этом направлении проводят относительно недавно.
Так, Колдрей и Ли [176] установили, что оптимальная
влажность сырца, сформованного при удельном давле-
нии 31 МПа из смеси, включающей 90% песков различ-
ной гранулометрии и 10% гидратной извести, составляет
5—6%, т. е. она не меняется при изменении зернового
состава песка. Ранее было показано (см. рис. VI.3), что
при указанном соотношении песка и извести оптимум
формовочной влажности смеси также составляет при-
мерно 5%, хотя сырец формовали до одинаковой плот-
ности, а не при одинаковом удельном давлении.
Ниже приводятся результаты наших исследований
зависимости прочности сырца от формы, крупности и
гранулометрии песков, состава, дисперсности и содержа-
ния муки (вяжущего) в смеси, формовочной влажности
смеси. В качестве исходных были опробованы крупные,
средние и мелкие остроугольные и окатанные пески, ха-
рактеристика которых приведена в табл. VI.4, а внешний
вид при одинаковом увеличении (Х12) показан па рис.
IL2 (/, 3, 5). Как видно, люберецкий и Вольский пески
являются типичными монофракционными, а остальные —
в той или иной степени разнозернистыми. В волгоградс-
ком I и березннском песках содержится значительное
(4—7%) количество зерен фракции менее 75 мкм.
В остальных песках оно приближается к нулю. Таким
образом, набор принятых для экспериментов песков был
достаточно разнообразным и представлял большинство
типов песков, из которых изготовляют силикатный кир-
пич.
Вяжущие были приготовлены из разных композиций
гашеной извести и кварцевого песка, измельченных до
удельной поверхности кварца 2000 см2/г (табл. VI.5).
Для сравнения применяли также вяжущее, в котором
удельная поверхность кварцевой муки составляла
4000 см2/г. Чтобы исключить влияние плотности сырца
на его прочность при использовании различных песков,
отличающихся размерами и формой зерен, а также раз-
1Я9
ТАБЛИЦА VI.4. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПЕСКОВ
200
Песок Характеристика песка Остатки на ситах Остатки, % по массе, иа ситах с отверстиями, мм
6 2,5 1,2 0,63 0,314 0,14 0.08 прошло 0,08 ткр
Пески с остроугольной формой зерен
Люберецкий Мелкий I Частные 0 0 0 0,17 10,22 78,6 10,7 0,6 0,995
Полные 0 0 0 0,17 10,39 88,99 99,69 —
Волгоград- Средний Частные 0 0,16 1,125 7,07 25,88 30,98 44,42 7,2 1,09
ский I Полные 0 0,16 1,285 8,35 34,23 65,20 — —
То же Крупный Частные 10 2,06 3 3,08 36,5 47,40 4,95 3,01 2,04
Полные 12,06 15,06 18,14 54,64 102,04 106,99
Пески с окатанной формой зерен
Березинский Мелкий Частные 0 0,46 2 7,5 31 45 10,33 4,22 1,4
Полные 0 0,46 2,46 9,96 40,96 84,96 96,29 —
Волгоград- Средний Частные 0 0,215 1,90 8,78 42,85 39,8 5,6 0,41 1.6
ский II Полные 0 0,215 2,115 10,9 53,75 93,54 99,14 —
Вольский Крупный Частные 0 0 1,5 48,4 49 0,26 0,12 0,12 2,49
Полные 0 0 1,5 49,9 98,9 99,16 99,28
ТАБЛИЦА VI.6. СОСТАВ И ХАРАКТЕРИСТИКА ВЯЖУЩИХ
Соотношение валовой извести и кварца по массе И: К Содержание активной окмен кальция в вяжу- щем, % Удельная поверхность гашеного вяжущего. СМ1/1*
1:1 30 9100
1,5:1 32,2 13300
2:1 39,7 13500
них составов и количества вяжущего, все образцы фор-
мовали до одинаковой средней плотности (р= 1800 кг/м*)
по сухому веществу.
Содержание вяжущих в силикатных смесях составля-
ло 10, 15 и 20%. Влажность всех смесей изменяли в
пределах 0 10%. Немедленно после формования каждо-
го из образцов определяли прочность при сжатии, так
как только в этом случае можно было получить картину,
фактически наблюдаемую при работе пресса совместно
с укладчиком сырца. Результаты исследований приведе-
ны на рис. V1.9— VI.И, из которых видно, что все кривые
имеют одинаковый характер: при нулевой влажности
смеси прочность сырца также равна нулю или близка к
ней. По мере увеличения влажности смесей прочность
сырца растет, в какой-то точке (4—5,5%) достигает
максимума, а затем падает. Такая же картина наблюда-
ется при формовании сырца под одинаковым удельным
давлением (см. рис. VI. 11). Отсюда следует, что во всех
случаях основой прочности сырца является натяжение
волы в менисках микрокапилляров. Указанное подтвер-
ждается также тем, что по мере увеличения количества
вяжущего в смеси от 10 до 20% растет и прочность сыр-
ца, что обусловлено увеличением в нем числа тонкодис-
персиых зерен, промежутки между которыми представля-
ют собой открытые микрокапилляры, не до конца запол-
ненные водой. Убедительным подтверждением является
и то, что увеличение жирности вяжущего (т. е. содержа-
ния в нем извести) и в несколько меньшей степени дис-
персности кварца также упрочняет сырец. По мере
уменьшения крупности песка, за исключением моно
фракционного с одинаковой формой зерен, прочность
сырца возрастает, что объясняется увеличением числа
контактов внутри системы. Прочность сырца, сформован-
ного из остроугольных песков, на 0,1—0,15 МПа больше,
чем сырца, изготовленного при тех же условиях из ока-
201
Рис. VI.9. Прочность сырца из смесей на основе остроугольных пес-
ков и пзвестково-кремнсзсмистого вяжущего разного состава
а — И: Л-1 : I: б - И : Л-1,5: J; е — Я : Л”2 - 1; содержание вяжущего в
смеси: /—10%; 2-15%; 3-20% (----------мелкий песок; --------средний;
------крупный)
Рис. VI.10. Прочность сырца из смесей на основе окатанных песков
и известково-кремнеземистого вяжущего
обозначения тс же. что н на рис. VI.9
202
тайных песков той же крупности в связи с наличием за-
цепления одних зерен за другие.
В общем случае очевидно, что формовочная влаж-
ность силикатной смеси должна быть пропорциональна
удельной поверхности этой смеси и определяться не со-
держанием песчаных фракций, поверхность которых
составляет всего 10—20% поверхности всей смеси, а со-
держанием дисперсной муки (вяжущего), обладающей
многократно большей удельной поверхностью. Наиболь-
шая влажность смеси поэтому может быть объективно
охарактеризована ее максимальной молекулярной вла-
гоемкостью, о чем подробно изложено в гл. IV.
Влияние длительности прессования. Данному фактору
придают очень большое значение при конструировании
прессов. Однако данные о лабораторных исследованиях,
проводившихся в этом направлении непосредственно на
известково-песчаных смесях, не публиковались.
Нами были проведены опыты по формованию лабо-
раторных образцов из смесей, содержащих 85% песка н
15% вяжущего, до конечного удельного давления 20, 30
и 40 МПа. Из рис. VI. 12 видно, что увеличение длитель-
ности процесса сжатия смеси от 2,6 до 8,7 с не влияет на
прочность сырца, имеющего влажность около 6%. Такое
явление можно объяснить повышенной пластичностью
Рис. VI.1I. Прочность сырца на вяжущем состава Я:Xе 1,5:1 и
различных песках при удельном давлении формования 40 МПа
а— мелком; б— среднем; в — крупном;--- окатанном;-----остроуголь-
ном; содержание вяжущего в смеси; 1 — 10%; 2 — 15%; 3 — 20%
203
прессобания t МПа
Рис. VI.12. Влияние дли-
тельности прессования при
различных удельном давле-
нии и влажности смеси на
прочность сырца
/ — Ц7-4,5%; Т-44 с; 2—Г-
-4,5%; т-1.6 с; 3— W-6%, т—
-8,7 с; 4 — Г-6%, т-2.6 с
более влажной смеси, позво-
ляющей при одинаковом удель-
ном давлении за короткое вре-
мя сжатия уплотнить смесь до
того же значения, что и за дли-
тельное время.
Для более сухих смесей
(4,5%), обладающих понижен-
ной пластичностью, увеличение
длительности процесса сжатия
с 1,6 до 44 с особенно сказы-
вается при малых удельных
давлениях, так как при этом
достигается относительное пе-
ремещение частиц смеси, поз-
воляющее получить такую же
плотность, как при более ко-
ротком цикле формования, но
с большим удельным давле-
нием. По мере увеличения
удельного давления плотность изделий, сформованных с
различной скоростью, приближается к единице (с уче-
том объема, занятого влагой), что закономерно приво-
дит к сближению значений прочности сырца.
Влияние запрессовки воздуха и формы гнезд пресса.
Р. Я. Попильский и Ф. В. Кондрашов [99] считают одной
из основных причин расслоения сырца давление запрес-
сованного в нем воздуха, повышающееся с ростом влаж-
ности смеси и достигающее 1,5—1,8 МПа при влажности
7%, что видно из табл. VI.6. После снятия внешней на-
грузки сформованный сырец под воздействием запрессо-
ванного воздуха стремится расшириться, чему препятст-
вуют стенки формы. В процессе выпрессовки вышедшая
из формы часть сырца имеет возможность расшириться,
а оставшаяся в форме — нет, поэтому при каких-либо
задержках выталкивания и больших давлениях запрес-
сованного воздуха возникают опоясывающие сырец го-
ризонтальные трещины расслоения. Это явление наблю-
дается особенно ярко при неблагоприятном зерновом
составе смеси и повышенном содержании в ней тонкодис-
персных частиц. Наряду с этим существует и другая важ-
ная причина, вызывающая трещинообразованис. Так,
при выталкивании сырца из гнезда пресса необходимо
преодолеть силу его трения о стенки формы, зависящую
204
ТАБЛИЦА VI.6. КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПРЕССОВКИ ВОЗДУХА
ПРИ ФОРМОВАНИИ МНОГОШАМОТНЫХ ПОРОШКОВ
Тип пресса Удельное давление прессова- ния, МПа Влажность смеси, % Коэффи- циент за- прессов- ки возду- ха Расчетное давление воздуха, МПа Относи- тельный объем воздуш- ных ЛОР
Гидравличе- ский 40 4,1 5,5 7 0.375 0,348 0,327 0,35 0,87 1,5 0,101 0,052 0,024
60 4,1 5,5 7 0,375 0,348 0,32 0,4 1.2 1.8 0,086 0,039 0,018
Механический 40 4,1 5,5 7 0,42 0,365 0,354 0,35 0,9 1.7 0,111 0,052 0,024
60 4,1 5,5 7 0,42 0,365 0.353 0,42 0,97 1.8 0,095 0,049 0,02
от боковых усилий и коэффициента трения. Боковые уси-
лия ослабевают по направлению прессования, тогда как
коэффициент трения является постоянной величиной для
данной смеси. Таким образом, ближний к штампу слой
сырца как наиболее уплотненный обладает самым боль-
шим трением о стенки формы и больше всего задержива-
ется формой.
Давление, создаваемое штампом при выталкивании,
деформирует сырец и тем в большей степени, чем больше
прилежащая к штампу его часть задерживается стенка-
ми формы. По мере выхода сырца из формы положение
ухудшается вследствие того, что вышедшие боковые
грани сырца уже не задерживаются стенками формы,
активная высота подвергающегося изгибу сырца (оста-
ющегося в форме) постепенно уменьшается, а момент
сопротивления сырца уменьшается в геометрической
прогрессии. Наступает такой момент, когда силы, изги-
бающие нижний, прилежащий к штампу слой сырца,
превышают сцепление со следующим слоем и образуется
трещина расслаивания.
С увеличением формовочной влажности и пласгичнос-
еое
ти сырьевой смеси коэф-
фициент трения уменьша-
ется, однако закономер-
ность распределения дав-
лений остается аналогич-
ной описанной, поэтому
явления расслаивания
при увеличении формо-
вочной влажности не-
сколько смягчаются, но
не исчезают (при одина-
ковой степени уплотне-
ния).
Рис. VI. 13. Влияние вида пресс-
формы па прочность
а — сырца; б — запаренных образцов
ч)
Рис. VI. 14. Влияние вида пресс-
формы на характер формования
а — цилиндрическая форма; б — кони-
ческая форма; t — прессование образ-
цов; 2 — выталкииаиис образцов
Радикальным средст-
вом для ликвидации рас-
слаивания сырца, возни-
кающего при выталкива-
нии его из формы, может
служить быстрое снятие
бокового давления от
сырца на стенки формы.
Это достигается ушире-
нием формы в направле-
нии выталкивания сырца
па 0,2—0,5%. Такой при-
ем широко применяют
именно во избежание тре-
щин расслаивания при
формовании металлокера-
мических изделий, бетон-
ных камней и др. Нами
проведены опыты по формованию силикатных смесей в
формах цилиндрической и конической, которая имела
уклон стенок в сторону выпрессовки 0,5%. Результаты
опытов приведены на рис. VI. 13 и VI. 14. Следует отметить
что при формовании смесей в конической форме совер-
шенно отсутствуют трещины расслоения и прочность сыр-
па увеличивается на 8—17%, а запаренных образцов—на
6—12% по сравнению с образцами, сформованными из
тех же смесей в цилиндрической форме. Усилие вытал-
кивания значительно уменьшается при использовании
конической формы, что оказывает благотворное влияние
на увеличение срока службы облицовочных пластин
форм пресса. Очевидно, по этим причинам фирма «Ат-
206
лас» применяет на своих прессах при изготовлении сыр-
ца на ребро уширение формовочных гнезд в сторону вы-
талкивания.
VI.3. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРА ФОРМОВАНИЯ
НА ПРОЧНОСТЬ ГОТОВОГО КИРПИЧА
Прочность запаренного силикатного кирпича опреде-
ляется в основном числом контактов между зернами в
единице объема и качеством цементирующего вещества,
образовавшегося в процессе автоклавной обработки.
Последнее зависит помимо состава вяжущего и степени
однородности формуемой смеси также от плотности це-
ментирующего камня в местах контактов между зерна-
ми. Поэтому степень уплотнения смеси оказывает очень
большое влияние на прочность кирпича.
Влияние удельного давления прессования. На
рис. VI. 1*5, а показаны результаты опытов И. Ф. Поно-
марева! по определению влияния удельного давления
прессования лабораторных известково-песчаных образ-
цов на их прочность после автоклавной обработки. Из
пего видно, что при повышении удельного давления с 10
до 40 МПа прочность запаренных образцов возросла в
3,2 раза, тогда как прочность сырца в том же диапазоне
давлений, по нашим данным (см. рис. VI.5), растет толь-
ко в 1,8 раза. Это объясняется различными причинами,
обусловливающими прочность сырца и запаренных об-
разцов. Если в первом случае решающую роль играет
натяжение воды в капиллярах, то во втором — число и
качество контактов.
Рис. VI.15. Влияние удельного
давления прессования
а — на прочность зап в ре дрых лабора-
торных образцов (/> н слизывание из-
вести (2); б—на прочность полнотело-
го кирпича (/) н пустотелых камней (2)
Рис. VI. 16. Влияние
плотности на прочность
запаренных образцов при
различной удельной по-
верхности кремнезема в
смеси
/ — 160 СМ’/п 3_2ПО- я —
300; 4-400; 5-600%/г
207
Интересно также, что с увеличением удельного дав-
ления прессования растет количество связанной извести
в смеси (рис. VI. 15, а), что свидетельствует о более ин-
тенсивном образовании цементирующего вещества —
гидросиликатов кальция. Влияние удельного давления
формования на прочность полнотелого одинарного кир-
пича и пустотелых камней изучали С. И. Хвостенкон,
Л. А. Золотухин и М. М. Митрохина [84, 157J на гидрав-
лическом прессе «Крупп-Интертехник» (рис. VI. 15, б).
Влияние плотности кирпича. Многими исследования-
ми [65, 132] установлена линейная зависимость между
плотностью готовых силикатных изделий и их прочностью.
На рис. VI.16 представлены данные наших опытов, пока-
зывающие зависимость прочности от плотности силикат-
ных образцов, изготовленных из смесей с различной ра-
бочей поверхностью кремнезема в них. Как видно, эта
зависимость имеет линейный характер и может быть при-
ближенно описана уравнением
^?сж=0.0365 (Ро—1650)4- 0,015 (S—200) 4 11,
где 7?сж — прочность при сжатии запаренного кирпича, МПа; ро —
средняя плотность (сухого) кирпича, кг/м3; S — рабочая поверхность
кремнеземистой части смеси, см2/г.
Из этого уравнения следует, что повышение плотности
кирпича оказывает на его прочность даже большее влия-
ние, чем увеличение рабочей поверхности кремнеземи-
стой части шихты. Однако для получения достаточной
плотности кирпича при использовании мелкозернистых
однородных песков требуется весьма большое удельное
давление прессования и длительность приложения нагруз-
ки, что не всегда достижимо. В таких случаях при ис-
пользовании прессов с низким удельным давлением и ко-
ротким циклом формования целесообразно корректиро-
вать зерновой состав смеси путем шихтовки песков раз-
личной крупности, ввода укрупняющих или тонкодис-
персных добавок, что даст возможность увеличить плот-
ность и прочность кирпича.
VI.4. ПРЕССЫ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ
СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Из всех приведенных выше факторов, обусловливаю-
щих прочность сырца и кирпича, от конструкции прессов
зависят только три: 1) максимальное удельное давление
прессования и возможность его автоматического регули-
208
рования; 2).характер и длительность процесса формова-
ния; 3) возможность релаксации напряжений в сырце п
выпуска защемленного воздуха из него перед выталкива-
нием из форм.
Принципиальные схемы работы прессов
Применяемые в настоящее время для формования
сырца силикатного кирпича прессы отличаются способа-
ми приложения усилий, загрузки смеси в формовочные
гнезда и выдачи сырца.
По принципу подачи смеси и выдачи сырца прессы
делят на три большие группы: 1) с револьверным сто-
лом, периодически поворачивающимся вместе с формо-
вочными гнездами и штампами на определенный угол;
2) с периодически челночно движущимся столом, в ко-
тором расположены формовочные гнезда и штампы;
3) с неподвижным столом.
В прессах с челночно движущимся или с неподвиж-
ным столом все операции формования — засыпка смеси
в гнезда, се прессование, выталкивание сырца из формо-
вочных гнезд и съем сырца — протекают последователь-
но, тогда как в револьверных прессах эти операции осу-
ществляются одновременно, но в разных местах поворот-
ного стола. В первом случае длительность отдельных
операций может быть различной, тогда как у прессов с
револьверным столом все операции продолжаются оди-
наковое время. Оба принципа работы прессов обладают
достоинствами и недостатками, которые будут освещены
при описании их конструкции.
По принципу приложения усилия прессы бывают од-
ностороннего и двухстороннего формования, по способу
создания формовочного давления— механические, ги-
дравлические и смешанные.
Револьверные.прессы. Прессы с прессующим
рычагом второго рода (рис. VI. 17,а). В. прессах
этого типа (СМ-152, СМ-816) усилие от коленчатого вала
через дифференциальный рычаг и прессующий рычаг,
качающийся на опорной оси, передается прессующему
поршню и ппьмнам, размещенным в формовочных гнез-
дах револьверного стола. Штампы сжимают находящую-
ся в гнездах смесь и через нее давят на неподвижный
контрштамп, закрепленный на траверсе, которая связа-
на мощными болтами со станиной пресса. Смесь подает-
209
ся в гнезда стола наполнительным аппаратом, снабжен-
ным вращающимися лопастями. Одновременно в разных
местах стола заполняются, прессуются и выталкиваются
из гнезд по два сырца. Затем стол поворачивается на
45°, и цикл повторяется.
При описанной схеме передачи усилий прессующему
порщню через прессующий рычаг с отношением плеч 1:4
требуется значительное усилие на коленчатом валу (око-
ло 300 кН), и формовать одновременно более двух сыр-
цов даже при относительно небольшом удельном давле-
нии (20 МПа) нс удается. Вследствие этого производи-
тельность прессов ограничена частотой вращения стола,
определяемой, в свою очередь, его диаметром и мини-
мально допустимой длительностью приложения формо-
вочного усилия, составляющей примерно 1 с. При такой
длительности и одностороннем давлении прессования
можно хорошо уплотнить сырец лишь плашмя, что также
не позволяет разместить в секторе стола диаметром 1,8-
Ряс. VI. 17. Схемы револьверных прессов
а—с рычагом nroj>oro рода CMC-1S2; б — с коленно-рычажным механизмом
JjupMU «Дорстеиер»; 1 — заполнение пресс-форм смесью: // — прессование;
7/— выпрессовка; /V — съем сырца: /— прессующий механизм: 2 —штампы;
3—.стол; 4— траверса: 5—наполнительная мешалка
210
2 м, ограниченном углом 45°, более двух формовочных
гнезд. Давление прессования регулируют вручную путем
изменения глубины засыпки форм.
Прессы с коленно-рычажным прессую-
щим механизмом. В связи с приведенными выше не-
достатками револьверных прессов с рычагами второго ро-
да многие зарубежные фирмы (Букау-Вольф», «Дорсте-
нер» и др.) стали выпускать револьверные прессы с колен-
но-рычажным механизмом (рис. VI. 17,б). В этих прессах
усилие от коленчатого вала через шатун передается двум
рычагам, из которых один нижним своим концом нахо-
дится на осн, размещенной в станине пресса, а верхним
концом соединен с шатуном и вторым рычагом, переда-
ющим усилие через прессующий поршень штампам. При
такой схеме расположения рычагов прессующего меха-
низма можно передавать весьма значительные усилия
(до 6,5 МН) прессующему поршню при относительно не-
больших усилиях на коленчатом валу.
Револьверный стол поворачивается после каждого
цикла прессования уже на вдвое больший угол —90°.
Это позволяет в данном секторе стола разместить одно
большое гнездо, в котором можно с помощью сменных
коробок образовывать группу пресс-форм различны';
размеров, разделенных тонкими перегородками. При та-
кой конструкции прессующего механизма и револьверно-
го стола длительность формования смеси можно увели-
чивать в два раза и одновременно передавать удельное
давление сырцу 30 МПа и более. Это дает возможность
формовать полнотелый сырец не плашмя, как иа обыч-
ных револьверных прессах, а на ребро и таким образом
одновременно формовать до шести сырцов, что позволяет
вдвое увеличить производительность прессов по сравне-
нию с предыдущей конструкцией. На таких прессах фор-
муют плашмя в одной пресс-форме три-четыре пустоте-
лых камня высотой 138 мм.
Прессы с челночным движением стола. Прессы с
коленно-рычажным прессующим механиз-
мом. Эти прессы, схема работы которых показана иа
рис. VI. 18, а, выпускает фирма «Атлас» в двух модифи-
кациях— с односторонним и двухсторонним приложени-
ем нагрузки.
Все движения рабочим органам пресса передаются от
электродвигателя через редуктор и кулак специальной
формы. Кулак перемещает рычаг поступательно-возврат-
211
кого движения стола и рычаг выталкивания сырца из
формовочных гнезд и передает усилие коленно-рычаж-
ному прессующему механизму. Вначале стол подается
под загрузочный механизм так, чтобы его формовочные
гнезда вместе с опущенными объединенными штампами
устанавливались под бункером смеси, затем стол переме-
щается на позицию прессования, где он находится между
прессующими органами, и, наконец, стол со сформован-
ным сырцом передвигается на позицию выталкивания,
где сырец рычагом с помощью штампов выпрессовыва-
ется из формы.
Одновременно можно формовать до 14 сырцов на то-
рец, что позволяет при значительной производительности
пресса довести общий цикл формования до 9 с. Па
Рис. VI.18. Схемы прессов с челночным движением стола
а — механический пресс фирмы «Атлис» Р-550: 1 — заполнение формы смесью;
// — прессование; 1Н — выпрессовка сырца; /- прессующий механизм; 2-
штампы; 3—пресс-форма; 4 — стол; 5 - - наполнительная рамочная мсталкп;
6 — контрштамны; 7 - выталкивающий механизм; б --гидравлический пресс
«Крупп-Иптсртсхпик»: 1 — заполнение смесью левой пресс-формы, формование
сырца в правой; //--начало формования в левой пресс-форме, выпрессоика н
съем сырца из правой; ///--заполнение смесью правой рресс-формы, окон-
чание формования в левой; /V — выпрсссовка и съем сырца с левой пресс-
формы. начало формонання в правой; / — выталкивающий плунжер; 2 —
штамп; 3 — пресс-форма; 4 — стол; 5 — загрузочный ящик смеси с рамочной
мешалкой; б — контрштамп; 7 — прессующий плунжер
212
рис. VI. 18,а представлена схема формования сырца при
одностороннем уплотнении смеси, при этом верхняя тра-
верса с контрштатлпом подрессорена, тогда как при двух-
стороннем уплотнении она находится под воздействием
гидросистемы, которая опускает верхний штамп на неко-
торую глубину в гнездо пресс-формы, и в этом случае
точно соблюдается заданное удельное давление.
Гидравлические прессы. К ним относится
пресс «Крупп-Интертехник» со столом, в котором разме-
щены две многогнездные пресс-формы (рис. VI. 18, б).
•Передвижение стола, кареток с рамочными мешалками
для загрузки смеси в пресс-формы, уплотнение смеси и
вы прессовка сырца осуществляются плунжерами, разме-
щенными в гидроцилиндрах, и автоматически управля-
ются элсктрогидравлическими клапанами. Иа прессе
можно одновременно формовать 16 одинарных кирпичей
на ребро или 10 двойных кирпичей плашмя. В связи с
тем что в одной пресс-форме уплотняется смесь, а во
второй в это же время происходит выпрессовка сырца,
его съем и заполнение гнезд смесью, достигается высо-
кая производительность пресса.
Прессы с неподвижным столом. Прессы с ко л ей-
н о-p ычажным прессующим механизмом.
К их числу .относится пресс СМ-1085А, принципиальная
схема работы которого отличается от пресса с челноч-
ным движением стола лишь тем, что над неподвижным
столом возвратно-поступательно перемещается каретка
для заполнения гнезд пресс-формы смесью. На этом
прессе можно одновременно формовать до пяти двойных
кирпичей при длительности цикла 7 с и двухстороннем
уплотнении смеси. Здесь так же, как и в прессах фирмы
«Атлас» Р-550, применена «плавающая» относительно
формы коленно-рычажная система (рис. VI. 19, а).
Прессы с гидравлическим прессующим
механизмом. Такие прессы выпускает фирма «Сатк-
лифф и Спнкмен». Принципиальная схема работы прес-
сов этого типа показана на рис. VI. 19, б, из которого
видно, что в станине расположены гидроцилиндры, пере-
дающие усилия подвижной траверсе, скользящей по
стяжным колоннам пресса. На траверсе закреплен плун-
жер с пуансонами, входящими в кассетную пресс-форму.
Колонны перекрыты верхней неподвижной траверсой,
на которой закреплены подрессоренные салазки с чел-
ночно перемещающейся по ним кареткой, состоящей из
213
питательной коробки с вмонтированной мешалкой и
контрпрессующей плиты. Эта каретка периодически пе-
редвигается по салазкам гидроцилиндром двойного дей-
ствия таким образом, что во время рабочего хода контр-
прессующая плита перекрывает верхнюю часть пресс-
формы. Все движения прессующему плунжеру, в том
числе и его обратный ход, передаются тремя гидроцк-
линдрамп, воздействующими на траверсу. Один из этих
цилиндров используется кратковременно, когда нужно
создать максимальное усилие прессования.
В связи с использованием гидравлики минимальная
длительность цикла формования составляет 7,2 с, в том
Рис. VI. 19. Схемы прессов с неподвижным столом
а — механический пресс СМ-10В5А: 1 — нижний штамп; 2—пресс-форма; 3 —
накопительный конвейер; 4 — пиепмозахват; 5 — наполнительный ящик; € —
верхний штамп; 7 — коленно-рычажный механизм; В— кривошип; 9— кулак;
б — гидравлический пресс S- 5 500: / — заполнение пресс-формы смесью:
// — прессование и укладка сырца; /// - выпрессовка сырца; / — плунжер:
2 — накопительный конвейер; 3 — съемник сырца; 4 — рамочная мешалка;
Б — траверса; 6 — коитрштамп; 7 — гидроцилиндр; В — стол
214
числе чистого сжатия — около 4 с. Двукратное сжатие
смеси и возможность выдержки под максимальным дав-
лением до 3 с позволяют получать сырец высокого каче-
ства.
Технологические характеристики прессов
Основными технологическими характеристиками сов-
ременных прессов являются удельное давление прессо-
вания н характер его изменения во времени, суммарная
площадь одновременно формуемых изделий, способ при-
ложения усилий, возможность автоматического регулиро-
вания давления и заполнения форм смесью, а также воз-
можность изменения типа формуемых изделий. Из
табл. VI.7, в которой приведены некоторые технологи-
ческие характеристики прессов основных типов, видно,
что производительность и удельное давление прессова-
ния современных зарубежных формовочных машин при
изготовлении однотипных изделий мало отличаются. Зна-
чительные отличия имеются в характере и длительности
действия нагрузки при формовании.
Из рис. VI .20 видно, что в современных прессах пре-
дусматривается обязательная выдержка сырца под мак-
симальным давлением от 0,5 с до нескольких секунд.
Это позволяет, как было показано выше, формовать бо-
лее сухие смеси (4 — 4,5%), способствует хорошему их
уплотнешпо, релаксации упругих напряжений, запрессов-
ке меньшего количества воздуха и обеспечивает высокое
качество силикатного кирпича.
Рис. V1.20. Диаграммы формования сырца
а — на револьверных прессах; б — на прессах с подвижным и неподвижным
столом; / —СМС-152» однварпый кирпич; 2 —то же, модульный; 3 — «Рото-
мат»; 4 — «Дорог ем ср» 104/203; 5—«Атлас» Р-550; 6—СМ-1О85А; 7 —S—S 500;
8 — «Крупп-Иптертехннк»
215
^ТАБЛИЦА VL7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕССОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ
е» СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Показатели СМ-816, СМС-162 «Дорстспср 104/203» «Ротон ат» Р-550 CM-108SA S-S 600 «Крупп- Ин- те ртехпнк»
Характеристика стола Револьверный Поступа- тельно дви- жущийся Неподвижный Челночно движущий- ся
Передача давления Механическая Механиче- ская с гид- равликой Механиче- ская Гидравли- ческая дву- кратная Гидравли- ческая од- нократная
Наибольшая суммар- ная площадь* нетто одновременно фор- муемых изделий, дм2 6/6 10,2/12,6 10,2/11,8 13/15 14,8/15 18,5/16,2 26/30
Длительность цикла формования •*, с 2,34/2,8 3,85 3,6—4 6—9 6,7/7,1 7,2 20
В том числе сжатия смеси 0,8/0,9 1,92 1,4—1,6 2,2—3,4 1,65/1,75 3,2 6-9
Регулирование ления дав- Отсутствует Автоматическое
Одностороннее двухстороннее ние или давле- С Одностороннее Одно- н двухсторон- нее Двухсто- роннее Одностороннее
Наибольшее развиваемое сом, МН усилие, прсс- 1,5—1,8 6 3,5 5,5 6,3 5 6
Максимальное ное давление вания, МПа * * удель- прессо- 25/30 58,5/47,5 34,5/30 35/45 42,5/42 35/40 23/20
• Над чертой — кирпича, под чертой — камней.
*2** Над чертой — одинарного кирпича, под чертой — модульного кирпича пли камней.
Конструкция и технические
характеристики прессов
На рис. V.21 показана схема револьверного прес-
са СМС-152. Следует отметить, что указанные прессы
могут работать как с автоматом-укладчиком сырца, так
и без него. Современные зарубежные формовочные ма-
шины, как правило, представляют собой комплексные
агрегаты, состоящие каждый из собственно пресса и
укладчика сырца, которые объединены конструктивно и
автоматической связью так, что отдельная работа пресса
без соответствующего укладчика невозможна, поэтому
деление этих агрегатов на прессы и укладчики является
условным и применено нами лишь для удобства изложе-
ния материала.
Типичной для зарубежных револьверных прессов
является конструкция машины «Ротомат» фирмы «Букау-
Вольф» (рис. VI.22). Одна из особенностей этой конст-
рукции— поворот стола, осуществляемый обоймой, при-
водимой цепями в колебательное движение непосредст-
венно от коленчатого вала пресса через направляющие
блоки. Это позволяет просто и надежно поворачивать
стол на 90° и точно регулировать его положение относи-
тельно прессующего поршня в момент формования.
Второй отличительный признак этого пресса — авто-
матическое заполнение форм смесью, осуществляемое
встряхивающим патрубком, расположенным между ме-
шалкой и местом загрузки смеси в стол пресса. Регули-
рование заполнения форм производится автоматически
электрическим приводом путем встряхивания в случае
необходимости также и штампов, находящихся в запол-
няемой форме, до заданной плотности загруженной в нее
смеси.
Револьверный пресс фирмы «Дорстенер» типа 104/203
отличается от предыдущего тем, что на нем можно одно-
временно формовать два вида изделий, например пусто-
телый и сплошной кирпич. Это достигается тем, что соот-
ветствующие каждому виду изделий формы с пуансонами
располагают через одно гнездо стола пресса, а уклады-
вают сырец поочередно на две вагонетки. Путем пере-
становки перегородок в пресс-форме можно изготовлять
четыре типа кирпичей: от DF до 3DF по DIN106. Кроме
того, на этом прессе можно изготовлять пустотелые кам-
ни размером до 490X300X238 мм.
216
Рис. VL2L
Пресс СМС-152
1 — прессующий
рычаг; 2 — пор-
шень; 3 —диффе-
ренциальный ры-
чаг; 4—гндро-
стабнлнзатор; 6—
пусгообравова-
тель; 7 — травер-
са; в—мешалка;
9 — щетка; 10 —
револьверный
стол; 11 — регуля-
тор заполнения
форм
Рис. VI.22.
Пресс «Рото-
мат»
/ — коленно-ры-
чажный меха-
низм; 2 — штамп;
3 — револьвер-
ный стол; 4 —
траверса; б —
контрштамп; 6 —
пресс-форма
____________________ L мОО
210
Конструкция пресса фирмы «Атлас» Р-550 (рис. VI.23)
отличается челночным движением стола вместе с штам-
пом и закрепленными на нем пуансонами. Регулирова-
ние заполнения форм смесью производится от преобра-
зователя давления, передающего импульсы на систему
подачи смеси. В случае необходимости автоматически
меняется длительность этого этана.
Для каждого размера и типа изделий имеется смен-
ная форма штампом и, если она предназначена для
изготовления пустотелых изделий, то и с пустотообразо-
вателями. Интересно отмстить, что продольные стенки
гнезд пресса при формовании сырца на ребро имеют
уширение в сторону выпрессовки. Это позволяет, как
указывалось выше, спять напряжения в сырце при его
выталкивании, а также уменьшить износ облицовочных
пластин.
Пресс СМ-1085А с неподвижным столом (рис. VI.24)
формует одновременно по пять пустотелых камней объе-
мом в два кирпича каждый при двухстороннем уплотне-
нии. Групповая пресс-форма заполняется смесью челноч-
по движущейся кареткой. К передней части каретки при-
креплен пневмосъемник, переносящий сформованные
кирпичи после их выпрессовки на накопительный кон-
вейер. Длительность приложения нагрузки составляет
3 с при удельном давлении до 35 МПа, что вполне доста-
точно для хорошего уплотнения сырца.
Гидравлический пресс S—S 500 фирмы «Сатклиффи
Спикмеп» (рис. VI.25) занимает мало места в помеще-
нии и имеет очень небольшое число движущихся частей.
В связи с принудительным опусканием прессующего
плунжера с закрепленными на нем пуансонами и сколь-
жением подвижной траверсы по колоннам пресса оказа-
лось возможным сделать минимальные зазоры между
пуансонами и пластинами гнезд формы. Это позволило
значительно уменьшить просыпание смеси при формова-
нии сырца. Пуансоны облицованы полированными кале-
ными стальными пластинами, подогреваемыми электри-
ческими элементами во избежание прилипания смеси
при формовании.
При необходимости перехода на другой вид изделий
на подвижной траверсе заменяют плунжер с пуансонами
и устанавливают другую пресс-форму, на что требуется
около 0,5 ч. Гидравлика пресса обслуживается двумя
создающими разное давление насосами, но с общим ре-
220
Рис. VI.23.
Пресс Р-550
/ — коленно-ры-
чажная система;
2 — выталкиваю-
щий поршень; 3—
прессующий пор-
шень; 4 — штамп;
5 — пресс-форма;
6— верхний коптр-
штамп; 7 — па
полпптсльпая ра-
мочная мешалка;
8 — челночный
стол
Рис. VL24.
Пресс СМ-1085А
1 — регулятор
наполиеш1я пресс-
форм; 2 — ниж-
ний штамп; 3 —
стол; 4 — пресс-
форма; S — на-
полнительная ка-
ретка с пневмоза-
хватом сырца;
6 — верхний
штамп; 7 — ко-
ленно-рычаж-
ный механизм
221
Рис. VI.25. Пресс фирмы «Сатклифф и Спккмен» S—S 500
1 — гндроцнлнидр; 2 — прессующий плунжер; S — масляный бах в насосная
станция; 4 — гндроцнлнидр тележки; 5 — тележка с контрштампом, питаю-
щей коробкой н аахватом сырца; 6 — стол с пресс-формой; 7 — траверса; В —
накопительный конвейер; 9 — каретка укладчика; 10— грейфер; 11— щупы:
12 — вагонетка
Рис. VI.26. Пресс «Крупп-Интсртехник»
/ — вагонетка; 2 — каретка с грейфером; 3 —траверса с коптрштампом; 4 — на-
полнительные аппараты; S — пресс с гидроцилиндрами; б — станина
222
зервуаром масла, в котором поддерживается постоянная
температура. На подвижной каретке кроме питательной
коробки и контрпрессующей плиты размещены захваты,
забирающие выпрессованный сырец и передающие его
на накопитель укладчика.
У гидравлического пресса «Крупп-Интертехник»
(рис. VI.26) челночный стол оснащен двумя пресс-фор-
мами, от каждой из которых сырец отбирается и уклады-
вается непосредственно на свою вагонетку. Одновремен-
но можно, например, формовать в одной пресс-форме
полнотелый одинарный кирпич, а в другой — пустотелые
камни. Установка обслуживается гидравлической стан-
цией, состоящей из трех насосов низкого и высокого дав-
ления. Все операции на этом прессе осуществляются ав-
томатически, в том числе поддерживание заданного удель-
ного давления прессования, регулирование глубины за-
сыпки гнезд смесью, поддержание высоты сырца в преде-
лах ±0,25 мм, отбор и укладка сырца, подача порожних
и откатка загруженных сырцом вагонеток. При необхо-
димости перехода на другой вид изделий или ремонта
пресс-формы ее вынимают из стола пресса и заменяют
другой пресс-формой, на что требуется около 1 ч.
В табл. VI.8 приведены технические характеристики
описанных прессов. Рассматривая приведенные конст-
рукции с точки зрения их соответствия основным техно-
логическим требованиям, следует отдать предпочтение
прессам двухстороннего и двукратного формования с
длительной выдержкой сырца под заданным давлением.
Наряду с этим должна быть обеспечена высокая произ-
водительность прессов и возможность быстрой перена-
ладки их на изготовление изделий широкого ассортимен-
та. Этим требованиям отвечают в большей мере прессы
с челночно движущимся или неподвижным столом, кото-
рые получили в настоящее время наибольшее распро-
странение.
Анализируя достоинства и недостатки прессов раз-
личных систем (табл. VI.9), можно сделать следующие
выводы. Надо отдавать преимущество прессам с много-
гнездными формами, так как они позволяют значительно
удлинить цикл формования и особенно процесс уплотне-
ния сырца. При высоте изделий до 140 мм можно ориен-
тироваться на одностороннее приложение нагрузки, а
при большей высот.е — на двухсторонее формование.
Наибольшая производительность прессов с револьвер-
223
ТАБЛИЦА VI.8. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕССОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ
** СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Показатели CM-81G. СМС-152 «Дорстпер 104/203» «Ротомат» Р-550 СМ-1085А S-S 500 «КРУПП-Ия- тертехник»
Часовая производитель- ность в пересчете на одинарный кирпич (ГОСТ 379—79), шт. 3070 3570* 5400 4800 4320 5250** 4860 5400** 4500 5760 7200**
Габариты пресса, мм: длина 4750 4850 3950 4750 4030 4800 3520
ширина 3350 3200 2850 2500 3750 1660 3400
высота 3350 4900 4525 4630 3015 5385 5150
Установленная мощ- ность электродвигателе»’!, кВт 38 40 36 42 50 95 100
Потребляемая мощность, кВт«ч Масса пресса, т 35 22 35 30 32 34 36 48 40 35 33 25 60 55
• Утолщенный кирпич.
Камни.
1 А Б Л И Ц A VI.8. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ПРЕССОВ
РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ
Система прессов Преимущества Недостатки
Револьверные 1. Все операции произ- водятся одновремен- но на различных по- зициях стола 2. Простая кинематика механизма пресса 3. Небольшие габариты 1. Одинаковое время для выполнения каж- дой операции 2. Ограниченная пло- щадь стола и неболь- шое число одновре- менно формуемых из- делий 3. Малая длительность уплотнения сырца 4. Большое число пресс- форм 5. Ограниченная произ- водительность
С челночным движением сто- ла 1. Одновременное фор- мование большого числа изделий 2. Большая длитель- ность уплотнения сырца 3. Различна и д литель- ность операций 4. Возможность исполь- зования двух много- гнездовых пресс-форм 5. Высокая производи- тельность С. Простота обслужи- вания 1. Значительные габа- риты 2. Необходимость точ- ной фиксации стола при двухстороннем уплотнении сырца
С неподвиж- ным столом 1. Простота и надеж- ность двухстороннего уплотнения 2. Одновременное фор- мование большого числа изделий 3. Большая длитель- ность уплотнения сырца 4. Различная длитель- ность отдельных опе- раций 5. Простота обслужи- вания 1. Производительность ограничена 5000 шт/ч
225
ным столом нс'превышает 5000 шт. одинарного кирпича»
а длительность процесса уплотнения — 2 с. Максималь-
ная производительность достигается у прессов с челноч-
ным движением стола и двумя многогнездными пресс-
формами. Кинематика и эксплуатация гидравлических
прессов значительно проще, чем механических, и в буду-
щем они явятся основными агрегатами для формования
силикатного кирпича.
VI.5. АВТОМАТЫ ДЛЯ СЪЕМА И УКЛАДКИ СЫРЦА
Все современные прессы для формования силикатно-
го кирпича оборудуют автоматически действующими ап-
паратами для съема сырца и штабелирования его на за-
парочных вагонетках. Как правило, эти аппараты яв-
ляются составной частью современных формующих
агрегатов.
Несмотря на большое разнообразие конструкций
укладчиков сырца (только у нас имеется пять модифика-
ций), в основу их работы положены следующие общие
принципы:
I) съем сырца со стола (иногда с поворотом сырца
в нужное положение) специальным съемником с захва-
тами, составляющими часть укладчика или пресса;
2) укладка снятого со стола пресса сырца на нако-
питель, представляющий собой обычно ленточный кон-
вейер с шаговым движением;
3) съем с накопителя сгруппированных порций сырца
штабели ровщиком и укладка по заданной программе
на запарочную вагонетку.
Принципы работы автоматов
для съема и укладки сырца
Кинематика и конструкция штабслировщиков сырца
подробно описаны К. Б. Розиным [107]. Здесь мы рас-
смотрим только характерные особенности, присущие раз-
личным типам укладчиков.
Укладчик-штабелировщнк сырца СМ-1030А (СМС-19)
(рис. VI.27) выпускают серийно для оснащения действу-
ющих револьверных прессов СМ-816 и СМС-152. Осо-
бенностью всех наших укладчиков сырца является прин-
ципиально одинаковая конструкция пневмозахвата, ко-
226
торый одновременно забирает . четыре радиально
расположенных на столе сырца, поворачивает их в воз-
духе с постели на длинную грань и устанавливает в одну
строчку по ширине ленты накопителя, образуя на нем
четыре параллельных ряда сырца с такими же зазорами,
с какими они должны находиться на запарочной ваго-
нетке. После установки каждой порции лента накопителя
продвигается на один шаг, равный толщине сырца (65
или 88 мм). По достижении заданного программой числа
строчек одинарный слой сырца в виде четырех рядов
зажимается захватами штабелировщика и переносится
ими с накопителя на запарочную вагонетку. При этом
Рис. VI.27. Автомат — укладчик сырца СМС-19
/ — хвостовик вала пресса; 2—стол пресса; 3 — копир; 4— шатун; 5 —меха-
низм съема; 6 — лента накопителя; 7 — тележка переноса; 8 — рама; 9 — ваго-
нетка; 10 — толкатель
227
каждый слой сырца устанавливается с помощью специ-
ального устройства симметрично продольной оси ваго-
нетки на заданной программой высоте.
В укладчиках СМ-ЮЗОА захваты открываются в оп-
ределенном месте без связи с фактическим уровнем лен-
ты накопителя или соответствующего ряда сырца. Так
как высота платформ вагонеток до рельсов в силу мно-
гих причин (разный диаметр колес из-за их износа, раз-
ная высота корпусов подшипников и др.) может значи-
тельно колебаться, точно так же может меняться и уро-
вень одинаковых рядов сырца, уложенного па разные
вагонетки. Вследствие этого сырец после открытия за-
хватов может упасть со значительной высоты, доходя-
щей до 20 — 25 мм. Это приводит к возникновению мно-
гих дефектов,, а в некоторых случаях даже к разрушению
сырца.
Укладчик СМ-1062 отличается от предыдущего луч-
шей конструкцией отдельных узлов, большей надежно-
стью в эксплуатации и другой компоновкой. Укладчики
СМ-ЮЗОА и СМ-1062 позволяют разместить на запароч-
ной вагонетке в среднем 907 одинарных кирпичей толщи-
ной 65 мм или 672 утолщенных кирпичей (толщиной
88 мм), а максимально 920 одинарных кирпичей.
В гЛ? IV было показано, что прочность пустотелого
кирпича при испытании на ложок в 2,5 раза меньше, чем
на постель. В связи с этим ВНИИстром и одесский завод
«Строммашина» реконструировали укладчик СМ-ЮЗОА
для укладки сырца на постель. Это позволило резко со-
кратить трещиноватость пустотелого кирпича.
Одним из современных укладчиков сырца, установ-
ленных на зарубежных агрегатах, является автомат
104/203 фирмы «Дорстенер». В этом укладчике порции
одновременно вы прессов энного из групповых форм сыр-
ца поочередно зажимается одним из двух жестко свя-
занных между собой, челночно движущихся по одним
направляющим захватов, причем один из них переносит
сырец от места выпрессовки только на ленту правого на-
копителя, а другой — только левого. Таким образом соз-
дается возможность одновременного формования и ук-
ладки двух видов изделий, что может оказаться целесооб-
разным при небольшом объеме производства (например,
работает лишь один пресс). С каждой стороны имеется
приспособление, выбирающее зазоры между сырцами на
ленте накопителя, и щетка, очищающая сырец от заусе-
228
Рис. VI.28. Автомат —укладчик сырца пресса Р-550
/ — стол пресса; 2 — съемник; 3 — переносной механизм; 4 — приспособление для кантования сырца; 5 —каретка укладчика;
6 — грейфер; 7 — накопительный конвейер; 9 — вагонетка; 9 — толкатель
ниц. При укладке сырца одновременно на две вагонетки
обеспечивается достаточное время для осуществления
каждой рабочей операции даже при высокой производи-
тельности пресса, что способствует спокойной работе
механизма.
По-другому решена задача одновременной ук-
ладки сырца на две запарочные вагонетки фирмой
«Букау-Вольф» в агрегате «Ротомат». Здесь съемник с
помощью вакуум-присосов передает выпрессованный
всегда на одной позиции сырец поочередно на две нако-
пительные площадки. Когда одна площадка заполнится
четырьмя рядами сырца, она автоматически продвигает-
ся вперед, и соответствующий укладчик своими захва-
тами забирает и устанавливает эту группу сырца на
запарочную вагонетку, которую он обслуживает. В это
время сырец со стола пресса накапливается на второй
площадке. Таким образом, каждый из двух укладчиков
работает поочередно, а требуемая производительность
одного укладчика вдвое меньше производительности
пресса.
Интересно выполнен укладчик к прессу фирмы «Ат-
лас» Р-550 с челночно движущимся столом (рис.
VI.28). Этот автомат для съема и штабелирования сыр-
ца состоит из съемника, захватывающего со стола всю
группу выпрессованного сырца и переносящего се в том
же положении на накопитель; длинного накопительного
конвейера со стальной лентой, перемещающейся после
установки каждой группы сырца на один шаг; штабели-
ровщика, снимающего четыре группы сырца и уклады-
вающего их по заданной программе на запарочную ва-
гонетку. При формовании одновременно на торец двух
рядов по семь или восемь сырцов посередине накопи-
тельного конвейера имеется приспособление, которое
поворачивает оба ряда сырца из положения на торец в
положение на ребро таким образом, что один ряд сырца
оказывается лежащим на другом. Если сырец, лежащий
на накопительном конвейере, достигнет крайнего поло-
жения против штабелировщика, но не снимется послед-
ним по какой-либо причине (например, нет вагонетки),
то конвейер останавливается фотоэлементом.
На гидравлическом прессе «Крупп-Интертехник» с
челночно движущимся столом имеются два автомата,
отбирающие сформованную на соответствующей сторо-
не стола группу сырца и сразу укладывающие ее по за-
230
Рис. VI.29. Грейфер автомата—укладчика сырца пресса «Крупп-11н-
тертсхник»
дайной программе на запарочную вагонетку (см. рис.
VI.26, VI.29). В отличие от всех предыдущих систем
здесь отсутствуют накопительный конвейер, двукратные
зажим и перекладка сырца, что способствует его сохран-
ности.
Каретка совершает простые челночные движения,
231
опускание сырца на вагонетку осуществляется с двумя
скоростями: вначале быстро, а по мере приближения к
уже находящемуся на вагонетке ряду сырца — медлен-
но. При касании к уложенному ранее сырцу контакты
на грейфере размыкаются, он останавливается, захваты
открываются и грейфер поднимается вверх. Так как
грейфер отбирает от пресс-формы по два ряда сырца, то
вначале он загружает первую половину вагонетки. Затем
вагонетка продвигается вперед толкателем и грейфер
укладывает сырец на вторую ее половину. Всего на ва-
гонетку укладывается 840 сырцов. Цикл работы каждого
автомата-укладчика составляет 20 с, что полностью обе-
спечивает плавные движения каретки и грейфера при
высокой производительности пресса — до 3800 шт/ч на
каждую сторону.
У гидравлического пресса S—S 500 фирмы «Сатк-
лифф и Спикмен» (см. рис. VI.24) съемник является ча-
стью челночно движущейся каретки пресса, на кото-
рой, кроме него, последовательно закреплены распреде-
лительная коробка для подачи смеси в формы и
контр прессующая плита. Выпрессованная группа сырца
зажимается захватами съемника и при движении ка-
ретки вперед переносится на накопительный конвейер.
Отсюда по четыре группы сырца забираются штабели-
ровщиком и укладываются им в соответствии с програм-
мой на запарочную вагонетку.
Технические характеристики
укладчиков сырца
В связи с тем что укладчик CM-1030А и СМ-1062 уста-
навливают на накопитель одновременно только по четы-
ре сырца в одну строчку, число строчек в каждом ряду
должно быть кратным толщине одного сырца, тогда как
в зарубежных автоматах оно является кратным толщине
пакета, состоящего из нескольких (до 11) сырцов. Вслед-
ствие этого при необходимости соблюдать одинаковые
габариты штабеля наши автоматы укладывают на запа-
рочные вагонетки больше сырца, чем зарубежные аппа-
раты, что видно из табл. VI.10, в которой приведены
технические характеристики автоматов различных типов.
С другой стороны, укладчики СМ-1030А и СМ-1062
могут штабелировать лишь одинарный и утолщенный
кирпич, тогда как зарубежные укладчики штабелируют
232
ТАБЛИЦА VI.10. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АВТОМАТОВ- УКЛАДЧИКОВ СЫРЦА РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ
Показатели СМ-ЮЗОА СМ-1062 «Дорсте- нер 200» «Ротом ат» Р-550 «КРупп -Ин- тертехник» S-S 500
23S
Часовая производитель’ ность наибольшая в пе- ресчете на одинарный кирпич (по ГОСТ 379— 79), шт. 3600 3600 6000 5000 5250 7600 4500
Число одновременно снимаемых сырцов 4 4 6 6 14 21,2 9
Число одновременно ук- ладываемых штабелей 1 1 2 2 1 2 1
Число сырцов в штабеле на запарочной вагонетке 907 907 800 800 840 840 840
Установленная мош* ность, кВт 2,2 1.7 16 8 И 10 10
Расход сжатого возду- ха, м’/ч 240 200 80 — — — 6
Габариты аппарата, м 3,8X3,3X2,9 3,75X4,4X3,’9 8X2X5 4X3X3 8X6X6 4X1,5X6 4,4X3,2X5,5
Масса аппарата, т 3,3 3,3 8 6 10 2,5 3
кирпич и пустотелые камни любого размера при условии,
что одна сторона этих изделий близка длине кирпича
(240—250 мм). Кроме того, являясь нераздельной частью
формовочных агрегатов, современные укладчики в слу-
чае каких-либо неполадок в штабелировании автомати-
чески останавливают пресс.
В современных системах укладчиков имеется щуп или
другое приспособление, открывающее захват при сопри-
косновении устанавливаемого сырца с лентой накопите-
ля или же с предыдущим рядом садки на вагонетке. При
установке на запарочную вагонетку каждый последую-
щий ряд пакетов сырца поочередно сдвигается немного
вправо или влево (на 15—20 мм). Это делается для при-
дания устойчивости столбикам при укладке четырех и
более одинаковых по длине горизонтальных слоев сырца
на ребро, что позволяет также увеличить вместимость
запарочных вагонеток.
Анализируя приведенные выше данные, можно про-
следить определенные тенденции, положенные в основу
работы современных автоматов— укладчиков сырца. Вы-
сокая производительность этих автоматов обеспечивается
отбором большого числа сырцов (14—33 шт.) или при
формовании за один рабочий ход меньшего числа сырцов
за счет укладки его одновременно на два накопителя и
две вагонетки. Как правило, съемники совершают прямо-
линейные челночные рейсы, что предопределяет простую
кинематику захватов, обеспечивает надежную работу
этих захватов и хорошую сохранность сырца.
VI .6. ФОРМОВАНИЕ ПУСТОТЕЛЫХ КИРПИЧЕЙ
И КАМНЕЙ
В течение долгого времени делались многократные
попытки изготовления пустотелого силикатного кирпича.
При этом преследовались следующие цели: облегчить
собственную массу стены при сохранении ее прочности и
снизить транспортные расходы; сократить удельный
расход сырья; уменьшить теплопроводность кирпича;
укрупнить изделия и повысить производительность тру-
да каменщиков, уменьшив при этом продуваемость стен
за счет сокращения длины швов. В соответствии с основ-
ными целями менялись и требования к конструкции пус-
тотелых прессованных силикатных изделий, их пустот-
ности, размерам и конфигурации пустот.
234
В настоящее время пустотелые прессованные силикат-
ные изделия разделяют на две большие группы в зависи-
мости от того, должны ли они улучшать теплотехничес-
кие -свойства стены или же уменьшать массу изделий.
Во многих случаях удается одновременно удовлетворить
оба требования, которые в известной мере взаимосвя-
заны.
В ряде стран пустотность силикатного кирпича и
камней регламентируется стандартами, в которых уста-
новлена различная плотность изделий. Так, например,
DIN 106 предусматривает выпуск кирпича средней плот-
ностью 1800, 1400 и 1200 кг/м3, а пустотелых блоков —
1400 и 1200 кг/м3. Нетрудно подсчитать, что пустотность
кирпича при ро=14ОО кг/м3 составляет 22%. а при р<?=
= 1200 кг/м3—33 %.
Для обеспечения хороших теплотехнических свойств
стен желательно выполнять пустоты в кирпиче в шахмат-
ном порядке для удлинения пути теплового потока по
перемычкам между отверстиями, представляющим собой
мостики холода. Диаметр теплозащитных отверстий
должен быть не более 35 мм, что исключает возникнове-
ние в них вертикальных конвекционных токов воздуха,
значительно увеличивающих перенос тепла с нагретых
стенок отверстий на холодные. В большинстве случаев
пустоты в силикатном кирпиче делают круглого сечения
в связи с тем, что при этом облегчается изготовление
пуансонов и формование сырца.
По ГОСТ 379—79 утолщенный кирпич для его облег-
чения должен обязательно изготовляться пустотелым
массой не более 4,3 кг. При этом размеры несквозных
пустот не ограничиваются, а ширина сквозных отверстий
не'должна превышать 16 мм во избежание попадания в
них кладочного раствора.
В Англии выпускают силикатный кирпич с трапеце-
идальными выемками на нижней постели.
Способы пустотообразования. В основном их можно
разделить на две большие группы: 1)^ пустоты образуют
путем внедрения пуансонов сверху в форму, уже запол-
ненную смесью; 2) смесь засыпают в форму, в которой
уже снизу введены пуансоны.
В первом случае пустотообразователь представляег
собой установленный стационарно (обычно в верхней
траверсе пресса) механизм, пуансоны которого проходят
сквозь отверстия в контрпрессующей плите, а во втором
23G
пустотообразователи размещают в каждом штампе прес-
са. Оба способа обладают преимуществами и недостат-
ками. К преимуществам стационарных пустотообразова-
телей следует отнести наличие только одного механизма
с принудительным внедрением и извлечением сразу всей
группы пуансонов и возможность их быстрой замены, а к
недостаткам — ограниченную пустотность изделий и
большой износ пуансонов. Преимущества пустотообразо-
вателей, устанавливаемых в штампах, заключаются в
возможности, получения изделий большей пустотности
при меньшем износе пуансонов, а недостатки — в воз-
можности зависания пуансонов в штампах и более дли-
тельной замене изношенных.
В некоторых случаях сочетают оба метода, например
трапецеидальные выемки на нижней постели сырца обра-
зуют пуансонами, закрепленными на нижних штампах
пресса, а отверстия—верхними пустотообразователями.
Во всех случаях, как правило, пустотелый кирпич и
камни формуют на постель, что соответственно сказыва-
ется на производительности прессов, так как площадь
стола, где размещаются пресс-формы, постоянна.
Конструкция пустотообразователей. В ГДР под мар-
кой ВА/165 выпускали верхние пустотообразователи к
револьверным прессам. Они состоят из плунжера с пуан-
Рис. VI.30. Схема работы пусготообразователей с плавающими сер-
дечниками
/ — еаполнение формы смесью; 11 —: прессование; Ill — выталкивание сырца
236
Рис. VI.31. Штамп с пустото-
образоватслсм к прессам
СМ-816 и СМС-152 конструк-
ции ВНИИстром
I — корпус штампа: 2 — пресс-фор.
ма; 3— ограничитель хода травер-
сы; 4 — траверса; 5 — верхняя пли-
та; 6 — облицовочная пластина; 7 —
пуансоны; 8 — направляющие план-
ки
сонами, расположенными в
траверсе пресса. Плунжер
сверху шарнирно прикреп-
лен к двум подвижным ще-
кам, между которыми вра-
щается кулак, поднимаю-
щий ролик, ось которого за-
креплена в верхней части
подвижных щек. К щекам
снаружи прикреплены четы-
ре пружины, концы которых
закреплены за траверсу
пресса.
При подъеме ролика он
тянет вверх щеки и плунжер
с пуансонами, а также натя-
гивает пружины. В тот мо-
мент, когда ролик соскаки-
вает с кулака, вместе с ним
под действием собственной
массы и пружин падает
плунжер с пуансонами» ко-
торые внедряются па неко-
торую глубину в заполнен-
ную силикатной смесью
форму. При подъеме порш-
ня пресса штампы сжимают
смесь (особенно под пуан-
сонами) и поднимают соответственно плунжер пусто-
тообразователя. По окончании прессования плунжер с
пуансонами вытягивается из уплотненного сырца кула-
ком. Кулак пустотообразователя приводится от коленча-
того вала пресса через систему шестерен.
Принцип действия пустотообразователей с располо-
жением «плавающих» пуансонов в штампах (рис.У1.30)
заключается в следующем. При нахождении штампа в
крайнем нижнем положении траверса с закрепленными
на ней пуансонами, проходящими сквозь верхнюю плас-
тину штампа, опирается своими заплечиками на низ окоп
в боковых облицовочных пластинах формы так, чтобы
верх пуансонов на 10—12 мм был ниже плоскости стола
пресса. В этом положении происходит заполнение форм
смесью.
В процессе прессования верхняя пластина штампа
237
сжимает смесь, которая, в свою очередь, за счет разви-
вающихся при этом сил трения стремится поднять с со-
бой пуансоны, чему оказывает сопротивление слой смеси,
находящийся между верхом пуансонов и контрпрессую-
щей плитой. Создается подвижное равновесие между
силами трения, поднимающими пуансоны, и силами, воз-
никающими при сжимании смеси над ними, препятству-
ющее переуплотнению последней. Таким образом, обе-
спечивается значительная пустотность кирпича и полу-
чение верхних перемычек любой толщины (вплоть до
нуля, т. е. сквозных отверстий).
Верхние пустотообразователи к прессам СМ-816 кон-
струкции ВНИИстрома и ВНИИстроммаша приводятся
непосредственно от коленчатого вала пресса, но отлича-
ются тем, что в первом применен груз для внедрения пу-
ансонов в форму, заполненную смесью, а во втором пуан-
соны вводятся принудительно под воздействием воздуш-
ного демпфера, давление в котором регулируется. На
рис. VI.31 представлена схема современного нижнего
пустотообразователи конструкции ВНИИстрома на во-
семь отверстий для револьверных прессов СМ-816 и
СМС-152, а на рис. VI.32 — схема пустотообразователи
для одновременного формования 10 камней (двойных кир-
238
Рис. VI.32. Пресс-форма с пустотообразователсм пресса «Крупп-Ин-
тсртехник»
а — плен; б — разрез: / — момент засыпки смеем: // — выталкивание сырца;
/—штамп; 2 —корпус пресс-формы; 3 — пуансоны; 4—облицовочные пласти-
ны пресс-формы; 5 — облицовочные пластины штампа; 6 — траверса; 7 — каток
ничей) с пустотиостью 30% на прессе «Крупп-Интертех-
ник».
Некоторые эксплуатационные данные. Поданным ис-
пытаний, проведенных ВНИИстромом, износ сердечников
верхних пустотообразователей применяемых конструкций
довольно велик. После изготовления 600—700 тыс. шт.
239
пустотелого кирпича объем пустот уменьшается на Ду-
шанбинском КСМ с 10 до 6%. На Георгиевском заводе
износ пуансонов составлял (при 11 отверстиях 0 30 мм)
до 400 г на каждые 100 тыс. шт. кирпича. В обоих случа-
ях пуансоны надо было заменять через 10 дней. Также
значительно изнашиваются ролики рычага, поднимающе-
го и опускающего плунжер с сердечниками.
При использовании конусообразных пуансонов на-
блюдается затаскивание ими смеси через отверстия в
контр прессующей пластине в фонарь верхнего пустотооб-
разователя и запрессовка там этой смеси. Поэтому пуан-
соны рекомендуется выполнять цилиндрическими, а в
некоторых конструкциях верхних пустотобразователей
на них делают еще специальные пояски для чистки от-
верстий от налипающей смеси.
Проведенные нами определения средней плотности
стенок между пустотами и с краев кирпичей, сформован-
ных верхними пустотообразоватслями, показали, что
она мало отличается в различных местах кирпича. Это
свидетельствует о довольно равномерном уплотнении
сырца при внедрении пуансонов в заполненную смесью
форму. Одновременно установлено, что глубина отверс-
тий в сырце зависит от того, насколько ниже верхней
плоскости стола находится уровень смеси в формах при
опущенных штампах. Чем он ближе к плоскости стола
в момент внедрения пуансонов, тем глубже отверстия в
сырце.
При испытаниях нижних пустообразователей выя-
вилось, что первое время (до приработки) пуансоны иног-
да зависают в отверстиях верхних пластин штампов. При
наличии больших зазоров между отверстиями и пуансо-
нами просыпающаяся сквозь них смесь может запрессо-
вываться во внутренней полости штампов, если на них
и на подвижных траверсах нс сделаны крутые скосы для
осыпания смеси.
Рабочая часть пуансонов нижних лустотообразовате-
лей имеет небольшую конусность, уменьшающую их из-
нос п служащую для более легкого выталкивания сырца.
При размещении большого числа пуансонов в штампах
стенки последних получаются тонкими и могут проги-
баться, вследствие чего их следует выполнять из специ-
альных сталей и увеличивать толщину перфорированных
облицовочных пластин штампов.
Весьма важное значение для равпоплотиости пусто-
240
талого сырца (особенно при использовании нижних пу-
стотообразователей) имеет влажность смеси, при ко-
торой обеспечивается ее сыпучесть. Наши испытания по-
казали, что при формовании пустотелого сырца влаж-
ность смеси может колебаться нс более ±0,25% и долж-
на составлять (в зависимости от свойств смеси) при ис-
пользовании верхних пустотообразователей 5,5—6,5%,
а пустотообразователей в штампах 4,5—5,5%. В послед-
нем случае для лучшего распределения смеси между сер-
дечниками в наполнительных аппаратах современных
прессов применяют рамочные быстроходные мешалки,
приводящие ее в момент засыпки в псевдоожиженное
состояние.
Практика эксплуатации прессов различных систем с
нижними пустотообразователями показала, что при од-
ностороннем формовании пустотелого кирпича траверса
сердечников может быть закреплена неподвижно, а если
одновременно в форму внедряются верхние штампы, то
во избежание деформаций пуансонов и траверсы необ-
ходимо выполнять их плавающими. Одновременно уста-
новлено, что пуансоны должны свободно покачиваться
в траверсе, так как это позволяет избежать трещин при
выпрсссовкс пустотелого сырца из формы. При формо-
вании сырца с тонкими перемычками между пустотами
в групповых формах практически невозможно применять
верхние пустотообразователи, вследствие чего в совре-
менных прессах применяют только нижние пустотообра-
зоватсли.
ГЛАВА VII. АВТОКЛАВНАЯ ОБРАБОТКА СЫРЦА
5 октября 1850 г. д-р В. Михаэлис получил патент
№ 14195 на «Способ производства искусственных песча-
ных камней воздействием пара высокого давления на
смесь двугидрата извести или бария или стронция с пес-
ком или содержащими крсмнскислоту минералами при
температурах от 130 до 300° С в пригодных для этого
аппаратах». В описании к нему между прочим сказано:
«В течение нескольких часов я создаю таким способом
гидросиликаты кальция или бария, или стронция и бла-
годаря этому твердый, как камень, воздухе- и водостой-
кий материал». «Пригодными для этого аппаратами» яви-
лись герметически закрываемые автоклавы, в которых
и происходит воздействие пара высокого давления на
сформованный из смеси гидратной извести и песка сырец.
241
Суть этого воздействия и роль пара высокого давле-
ния, как убедительно показал А. В. Волженский [32],
заключается в создании жидкой высокотемпературной
среды в порах сырца, обеспечивающей растворение ком-
понентов и их взаимодействие с образованием водных
силикатов кальция различного состава.
Таким образом, автоклавная обработка или, как при-
нято называть, запаривание сырца является основным
процессом, превращающим механическую смесь разно-
родных компонентов в химические соединения, связы-
вающие зерна песка в монолит. Однако в те годы, не-
смотря на большое число проведенных исследований, не
было возможности достоверно установить, какие именно
соединения и при каких конкретных условиях получают-
ся в процессе автоклавной обработки, проследить кине-
тику' взаимодействия компонентов и определить техни-
ческие свойства различных гидросиликатов кальция.
Лишь современные методы исследований позволили
получить более достоверные данные о механизме обра-
зования соединений в процессе автоклавной обработки,
размерах и форме новообразований, прочности индиви-
дуальных гидросиликатов, их стойкости при воздействии
различных сред.
VII .I. СОСТАВ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НОВООБРАЗОВАНИИ
В настоящее время можно считать твердо установ-
ленным, что между компонентами уплотненной смеси
известково-кремнеземистого вяжущего и песка, находя-
щегося в автоклаве при повышенной температуре и
влажности, происходит химическое взаимодействие, в
результате которого возникают гидросиликаты кальция
различного состава, цементирующие зерна песка.
В дальнейшем изложении для удобства обозначения
состава гидросиликатов, гидроалюминатов и гидрофер-
ритов кальция приняты следующие сокращения: СаО—
С; SiO2—S; А120з—A; Fe2O3—F; Н2О—Н.
Из более чем 20 известных сейчас гцдросиликатов
кальция практическое значение в реальных условиях
температурно-влажностного режима запаривания и со-
отношения компонентов смеси для силикатного кирпича
имеют гидрат а—C2S, С—S—Н (I) и С—S—Н(П), в
некоторых случаях тоберморит CsScHs-z и очень редко
242
ТАБЛИЦА VII.1. СОСТАВ И НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА
ГИДРОСИЛИКАТОВ КАЛЬЦИЯ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ТВЕРДЕНИИ
СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Условное обозначение Состав Плотность, г/см" Форма кристаллов
по Боггу | по Тейлору
CSli(B) С—S- Н<1) C1-1.5SH 2,4 Волокна
С—S—Н(П) C>i.5SHn 2.46 »
Тобер- морит Тоберморит CfiSeH6_2 2,44 I [ластмнки
адн Ксоиотлит адз 2,7 Волокна
CsSH(A) Гидрат a-CsS CeSH0>9_ ig 2,8 11рямоугольныс пластинки и приз- мы
ксоиотлит CeSeH [62], данные о которых приведены в
табл. VII.1.
Состав гидросиликатов кальция зависит от соотноше-
ния между активной окисью кальция и кварцевой мукой,
от дисперсности последней, содержания вяжущего и во-
ды в смеси, температуры и длительности автоклавной
обработки. При теоретических исследованиях картина
взаимодействия между компонентами в автоклаве и из-
менения содержания растворенных веществ в жидкой
фазе может быть получена только в суспензиях или на
образцах, содержащих 30—40% воды, что значительно
отличается от условий взаимодействия компонентов прн
запаривании силикатного кирпича. Поэтому нельзя без-
оговорочно переносить результаты теоретических
исследований на материал, полученный в других усло-
виях. Имея данные о технических свойствах специально
синтезированных индивидуальных гидросилнкатов каль-
ция, необходимо ознакомиться с составом цементирую-
щей связки и прочностью образцов, полученных из ре-
альных смесей в близких к производственным условиях.
Из табл. VII.2 видно, что при одинаковых C/S (0,75—
0,8) в малых образцах камня, запаренных в течение 12 и
720 ч, Л. Н. Рашковичем получены индивидуальные гид-
роспликаты С—S—Н(1) и тоберморит, а нами—в боль-
ших образцах камня, запаренных в течение 8 ч, смесь гид-
рата a-C2S и С—S—Н (I). Цементирующее же вещество,
состоящее в основном из гидросиликата С—S—Н(1), по-
лучается в реальных условиях при C/S=0,3, а при C/S=
243
244
ТАБЛИЦА VII.2. НЕКОТОРЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ГИДРОСИЛИКАТОВ КАЛЬЦИЯ И
СИЛИКАТНЫХ ОБРАЗЦОВ. СЦЕМЕНТИРОВАННЫХ ТАКИМИ ГИДРОСИЛИКАТАМИ
Образцы Условия синтеза Тип полученных гидросиликатов кальция Предел прочности, МПа Морозостойкость, циклы
<л £ температура, °C длительность автоклавной обработки, ч плотность р, г/см3 до карбони- зации после карбо- низации до карбони- зации после карбо- низации
^сж «из ^сж ^иэ
Камень (кубы с ребром .1,4 см), состоящий из 0,8 175 12 1,32 C-S-H(I) 38 — 27,5 — 10 6
индивидуальных гидро- силикатов кальция, по Л. Н. Рашковичу [101] 0,8 175 720 240 1,33 Тобсрморит 17,5 — 25,5 — 13 5
1 250 1,15 Кео 1 (ОТЛИТ 12.5 — 33 — 15 3
2 200 96 1,13 Гидрат a-CjjS 2 — 21 — 75 350
То же, по И. С. Шорни- ковой, Ю. М. Бутту, 0,8 175 24 0,87 C-S-H(I) 37 3,7 55 — — —
С. А. Кржемискому [ПО] 0,8 175 120 0,9 Тобсрморит 24,2 3,4 37,5 — — —
1 300 120 0,84 Ксоптолит 26,2 8,6 31,6 — — —
2 200 96 0,8 Гидрат a-CjS 0,2 0,08 29,2 — — —
246
Силикатный камень (призмы 4X4X16 см) из теста известково-квар- цевого вяжущего нор- 0,3 0,5 175 175 3 1,63 1,68
мальвой густоты, по Ю. М. Бутту, Л. М. Хав- кину и Р. Л. Червин- ской [24] 3
0,75 175 8 1,62
1 175 8 1,57
Силикатные призмы Вяжу-
(4X4X16 см) из 25% вяжущего и 75% квар- щего
цевого песка (по нашим опытам) 0,3 175 8 1,92
0,6 175 8 1,9
1 175 8 1,91
C-S-11(1) 29,5 7,6 — — 60 —
с-S— H(l) + гидрат CC-C2S 20 10 — — 100
Г кдрат 0C-C2S+ +С- S-Н(1> 22 7,9 — — 80 —
Гидрат a-C2S 19 5,2 — — 40 —
C-S-H(I) 31 5,4 26,5 4,7 50 100
С—S—11(1)+ гидрат a-CzS 42 9,3 42 8,6 100 130
Гидрат а-С 2S 26 6,4 34,5 9 130 130
=0,4—0,8 в цементирующем веществе наблюдается
смесь гидросиликатов С—S—Н (I) и гидрата a-C2S в
разных соотношениях. При C/S= 1 и запаривании малых
образцов теста в течение 240 ч при 250° С получается
индивидуальный гидросиликат кальция — ксонотлит, а
в течение 8 ч при 175° С — гидрат a-C2S. Последний
получен Л. И. Рашковичем лишь при запаривании малых
образцов теста состава C/S=2 в течение 96 ч при тем-
пературе 200° С.
Следует отметить, что удельная поверхность кварце-
вой муки в опытах Л. Н. Рашковича равнялась 3800 см2/г,
а в наших — вдвое меньше. В малых образцах при ука-
занных в табл. VI 1.2 условиях синтеза содержалось не
менее 90% индивидуальных гидросиликатов кальция,
тогда как в наших больших образцах из теста — 45—
60%» а в образцах с 75% немолотого песка—лишь 11—
15%. Прочность образцов, содержащих только С—S—
~Н(1), во всех случаях довольно близка (38 МПа для
малых образцов и 29,5—31 МПа для больших). Несколь-
ко повышенную прочность малых образцов можно объ-
яснить масштабным фактором.
Что же касается прочности образцов, содержащих
только гидрат a-C2S, то она для образцов из индивиду-
альных гидросиликатов кальция составляет всего 0,2—
2 МПа, а для образцов из реальных смесей—19—
26 МПа, т. с. примерно в 10 раз больше. Аналогичные
низкие прочности индивидуальных гидросиликатов каль-
ция в малых образцах были также получены Ю. М. Бут-
том и К. К. Куатбаевым [20]. При карбонизации инди-
видуальных гидросиликатов у малых образцов, состояв-
ших из С—S—Н(1), прочность снизилась на 30%, а у
образцов из гидрата a-C2S, наоборот, повысилась в 10
раз. По данным же И. С. Шорниковой и др. [170], у всех
малых образцов из индивидуальных низкооснбвных гид-
росиликатов после карбонизации прочность повысилась
на 20—50%, а из высокооснбвных— в 150 раз.
В больших образцах из реальных смесей, содержав-
ших немолотый песок и запаренных в нормальных ус-
ловиях, прочность после карбонизации снизилась при
цементирующей связке, содержавшей только С—S—
—Н (I), на 15%; при связке же, состоящей из гидрата а-
C2S, она повысилась на 30%. Особый интерес представ-
ляют образцы из реальных смесей, содержащие в связке
смесь низко- и высокооснбвных гидросиликатов кальция.
246
Их прочность выше, чем образцов, содержащих только
С—S—Н (I) или только гидрат а-СгБ. Это можно объ-
яснить тем, что в смеси указанных гидроспликатов круп-
ные пластинчатые кристаллы гидрата a-CsS служат кар-
касом, поры в котором заполнены субмикроскопически-
ми игольчатыми кристаллами С—S—Н (I). Эта смесь
имеет микробетонную структуру, придающую повышен-
ную прочность полиминеральной цементирующей связке.
Вяжущее для силикатного кирпича наряду с кварцем
может содержать полевошпатовые и глинистые минера-
лы, а также металлургические шлаки и топливные золы.
В связи с этим представляет практический интерес рас-
смотреть прочность образцов, полученных при твердении
таких вяжущих.
На рис. Vll.l.a приведены данные Ю. М. Бутта,
Ю. М. Майера и Н. С. Мануйловой [22] о прочности прес-
сованных образцов, изготовленных из молотых смесей, со-
держащих 30% активной окиси кальция и кварц, альбит,
микроклин или кварц с одним из этих минералов в про-
порции 1:1. Из рисунка видно, что образцы из смесей
извести с одними полевыми шпатами обладают более
Рис. VII.1. Прочность образцов из смесей извести и различных по-
левошпатовых материалов
а — прессованных нз смесей, содержащих 30% активной СаО: / — альбит;
2— микроклин; 3— кварц; 4 — кварц + микроклин; 6 — кварц + альбит; б —
вмбрированных, содержащих минералы: / — кварц; 2 — ортоклаз; 3 — микро-
клин; 4 — нефелин; 5 —альбит; 6 — олигоклаз; 7 —лабрадор: в — анортит
247
низкой прочностью» чем из известково-кварцевых смесей^
а образцы из известково-кварцево-полевошпатовых сме-
сей мало отличаются от известково-кварцевых.
На рис. VI. 1, б приведены данные Б. Н. Виноградова
[29] о прочности визированных образцов из теста плас-
тичной консистенции, изготовленных из смесей извести
с различными щелочными минералами, размолотыми до*
удельной поверхности 3000—3500 см5/г. Содержание из-
вести варьировали от 5 до 40%. Как видно, наибольшую
прочность имеют образцы из смесей с нефелином, микро-
клином, олигоклазом и лабрадором при содержании
15%, а с ортоклазом, альбитом и анортитом—20% извес-
ти. Абсолютные значения прочности образцов на основе
различных видов полевых шпатов колеблются в пределах
ТАБЛИЦА VII.3. НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА ОБРАЗЦОВ, ПОЛУЧЕННЫХ
ИЗ СМЕСЕЙ ИЗВЕСТИ И КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ГЛИНОЗЕМА
ПРИ АВТОКЛАВНОЙ ОБРАБОТКЕ
Режим твер- дения о Состав смеси, % Плотность, г/см1 Прочность. МПа Фазовый состав новообразований
темпера- тура, °C длитель- ность, ч гидрат окиси кальция кристал- лический глинозем ода
175 8 1 2 41,6 58,7 58,4 41,3 22 27 1,57 1.6 12,2] 19,4 | Двухкальциевый гидро алюминат с2анп
3 4 68,1 74 31,9 26 22 20 1,42 1,39 Ю.7] 8,1 1 Трсхкальцневы й гидроалюмниат С3АНв_в
175 48 1 2 3 41,6 58,7 68,1 58,4 41,3 31,9 22 27 22 1,59 1,56 1,51 10,7] 10,2 | 7,9] То же
4 74 26 20 1,45 8 Четырехкальцне- вый гидроалюмп- кат С<АНв-в
203 16 1 2 41,6 58,7 58,4 41,3 22 27 1,46 1,56 7,3] 23,4 | Двухкальцисвый гидроалюминат с2ан„
3 4 68,1 74 31,9 26 22 20 1,5 1,43 18,8] 13,7 | Трехкальциевый гидроалюмниат СзАНц-б
248
10—14 МПа, что аналогично предыдущим данным [22].
Исследования, проведенные П. П. Будниковым,
Ю. М. Буттом, С. А. Кржеминским, О. С. Лаврович,
С. М. Розенблитом, Р. В. Фурман, Л. М. Хавкиным,
К. Ф. Яковлевым и др., позволили установить, что смеси
извести с пол и минера льны ми глинами или с чистыми
глинистыми минералами проибретают в результате ав-
токлавной обработки определенную прочность. Так, по
данным IO. М. Бутта и др. [17], прочность прессованных
цилиндров высотой и диаметром 2,5 см из смесей извести
и окиси алюминия зависит от их состава, температуры и
длительности автоклавной обработки, что видно из
табл. VII.3. Наиболее высокая прочность образцов
(19,4 и 23,4 МПа) получена при С/А—2 и длительности
запаривания не более 16 ч. Такие условия обеспечивают
образованием двухкальциевых гидроалюминатов.
Под данным П. П. Будникова, И. М. Келлер и
О. С. Лаврович [16], прочность прессованных образцов
из отмученных мономинеральных глин невелика, что
видно из табл. VII.4. При этом, как показано на примере
каолина, прочность образцов падает по мере отмучива-
ния кварца. Все образцы были практически неморозо-
стойкими.
П. П. Будников и С. И. Хвостенков считали, что при
гидротермальной обработке глиноизвестковых смесей
наряду с гидросиликатами образуются и гидроалюми-
иаты кальция СзАН6 и С4АН12, придающие изделиям
ТАБЛИЦА V1I.4. ПРОЧНОСТЬ ОБРАЗЦОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ
ИЗ СМЕСИ ИЗВЕСТИ С ГЛИНИСТЫМИ МИНЕРАЛАМИ
Состав смеси, % Содержание кварца в гли- не, % Прочность прн сжатии. МПа
глинистый компонент Са(ОН).
Каолин — 78 22 2,3 11
> —91 9 2,3 10,5
» —92 8 2,3 11,2
Каолин, отмученным до
5 мкм — 92 8 — 8
Каолин, отмученный до
2 мкм — 92 8 0,29 2,8
Мо иотермитов а я глина — 75 25 6 6,5
То же —91 9 6 6,4
Монтмориллонитовая гли-
на — 45 55 10 7,4
24*
способность повышать прочность при водном хранении.
Б. Н. Виноградов [29] позднее, пользуясь совре-
менной аппаратурой, установил, что при твердении гли-
иоизвестковых смесей получаются не гидроалюминаты
кальция, а гидрогранаты, обладающие весьма низкой
прочностью, что видно из. табл. VII.5. По его мнению,
ТАБЛИЦА VII.Б. ПРОЧНОСТЬ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ
ВИБРИРОВАННЫК ПЛАСТИЧНЫХ ОБРАЗЦОВ РАЗМЕРОМ 2X2x2 см,
ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ СМЕСИ ИЗВЕСТИ И ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ
ПОСЛЕ ЗАПАРИВАНИЯ В ТЕЧЕНИЕ 6 ч ПРИ 0,8 МПа
Состав смеси, % Плот- ность, г/см* Проч- ность. МПа Фазовый состав продуктов твердения
глинистый минерал Са(ОН),
Каолинит — 60 40 1,29 1.9 11изкоосн6вный гель 4- 4-гпдрат cc-C2S+гидро- гранат CsASojHi.ft
Монотсрммт — 60 40 1,06 3,98 Гель гндросиликатав 4~ 4-гидрат a-C2S4-rn>po- граиат CgASi.eHs.e
Монтмориллонит (бентонит) — 60 40 0,58 3.5 Гель С453Нп4-гмдрат a-CaS+гидрогранат СзА51.вН2,в
гидрогранаты являются одной из первых возникающих
в процессе автоклавной обработки кристаллических фаз,
связывающих значительное количество гидрата окиси
кальция. К тому же выводу пришел и Бесси [9].
В то же время проведанные К. Ф. Яковлевым [172],
Л. М. Хавкиным и др. [106, 134, 151] работы показали,
что при добавлении к песку рядовых глин и суглинков,
содержащих не менее 40% тонкоднсперсного кварца,
обеспечивается достаточно высокая прочность и морозо-
стойкость силикатного кирпича. Это происходит вслед-
ствие того, что известь вступает в реакцию с дисперсным
кварцем, образуя при этом прочные и морозостойкие гид-
росиликаты кальция, а на долю глинистых минералов,
содержание которых в смеси не превышает 10%, выпа-
дает роль пластификаторов, повышающих плотность си-
ликатного кирпича. При автоклавном твердении вяжу-
щих, в состав которых входят тонкоизмельченные метал-
лургические шлаки, образуются гидрогранаты. Данные о
составе и технических свойствах индивидуальных гид-
рогранатов на основании исследований И. С. Шорнико-
250
вой, Ю. М. Бутта и С. А. Кржеминского [170] приведе-
ны в табл. VII.6. Из нее видно, что хорошими техничес-
кими свойствами обладают только смеси гидрогранатов
C3AS2H2 и СзА81,5вН2.9е или гидрограната СзА51,ввН2,е и
тоберморнта.
Обычно в обожженной извести всегда содержатся кар-
бонаты, которые в грубомолотом виде не взаимодейству-
ют с гидратом окиси кальция, а являются лишь плас-
тификаторами, уплотняющими сырец. Однако исследо-
вания М. С. Шварцзайда и Б. Н. Виноградова [31]
показали, что при тонком помоле карбонатов и кремнезе-
ма эти компоненты в результате автоклавной обработки
вступают в реакцию с известью. При этом, по-видимому,
получаются новообразования типа СаЭЮз-СаСОз-
•Са(ОН)2*ЗН2О, повышающие прочность изделий по
сравнению с прочностью изделий, изготовленных на чис-
том известково-кремнезем истом вяжущем. Это объясня-
ет известные факты получения прочного силикатного
кирпича на тонкомолотом известково-кремнеземистом
вяжущем с использованием извести, содержащей зна-
чительное количество недожога.
По данным X. С. Воробьева [38], при автоклавном
твердении C2S (белита) низкотемпературного обжига без
добавки молотого кварца основным продуктом гидрата-
ции является гидросиликат CgSH(A). Добавка молотого
кварца приводит к образованию в цементирующем ве-
ществе комплекса низкоосновных гид росил икатов каль-
ция, в том числе CSH(B), тоберморнта и ксонотлита.
Алюминатные и алюмоферритные минералы (СА, С12А7,
C<AF) в чистом виде или в смеси с небольшими добавка-
ми молотого кварца после автоклавной обработки имеют
высокую прочность, но в присутствии окиси кальция
прочность резко падает, в связи с чем присутствие этих
минералов в известково-белитовых вяжущих должно
быть исключено или сведено к минимуму.
При использовании в качестве вяжущего для произ-
водства силикатного кирпича нефелитового шлама без
добавок его твердение, по данным С. И. Хвостенкова и
Л. А. Кройчука [158], обусловлено в основном перекри-
сталлизацией гидрата P-C2S,. который образуется еще
в процессе получения глинозема из нефелиновых пород.
В случае применения магнезиальной извести Mg(OH)2
она из-за значительно меньшей растворимости, чем
Са(ОН)г, вступает в реакцию позднее и может образо-
251
« ТАБЛИЦА VII,0, НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА ОБРАЗЦОВ СИНТЕЗИРОВАННЫХ ГИДРОГРАНАТОВ (КУБОВ
С РЕБРОМ 1,4 см И ПРИЗМ 1X1X4 см)
Состав смеси, % Условия син- теза фазовый состав продуктов синтеза Прочность после запари- вания, МПа Прочность при ежа- тви, МПа, после
исходные материал СаО температура. •с длительность запаривания, сут при сжатии при изгибе 24 мес пребы- вания на воз- духе 100 циклов на- сыщения ВО- ДОЙ н высу- шивания карбонизации в течение 6 мес
Аиортит CASa —85 (5 300 3 CsASj.aeHi.M+CASa (аиортит) 3,2 1.7 6,1 2,8 4,3
Анортит CAS2 —80 20 300 5 Сз ASjHj-f- C3AS1, БвНг.эс 14,7 2,4 42,5 14,9 42,5
Стекло химического со- става анортита — 80 20 300 5 CaASi.asHj^+CjASbh 4,2 2,1 6,8 4,1 5
Гелеиит C2AS — 80 20 150 20 C3ASH4 5,4 2,8 6,1 5.2 6,3
Стекло химического со- става геленита — 80 20 175 10 CjASi.mHm+C^SsHs (тоберморнт) 18,9 4,5 — 19,4 79,7
То же — 80 20 300 5 C3AS । ,геНа,5+ CjAS 1 ,обНг,оа 4,3 1,4 5 4,2 8,3
Трехкальциевый алюми- нат СзА —100 20 3 СзАН 12,1 — 22,5 — 62,5
ТАБЛИЦА VII.7. прочность прессованных образцов
из тонкомолотого магнезиально-кварцевого вяжущего
Молярное отношение MgO:SiO, в исходной смеси Давление пара, МПа Длительность запаривания, ч Прочность, МПа
1:1 0,2 5 52,6
Л А I3 57,2
16 47,6
А Я I3 66,3
и>о 15 57,8
2:1 0,4 5 37,5
0,8 5 28,3
вывать, по данным Э. Д. Певзнера и Л. А. Базаевой
[97], гидросиликаты магния с переменным составом.
Прочность прессованных образцов изготовленных авто-
рами [97] из смеси MgO и тонкомолотого кварца, при-
ведена в табл. VII. 7.
Ю. М. Бутт и Л. Н. Рашкович [23] считают, что при
автоклавной обработке смеси Mg (ОН) 2 и молотого
кварца образуются гидросиликаты, в которых М/S ко-
леблется от 1 (а- и 0-керолит MgO-SiO2H2O) до 1,5
(хризотил).
VH.2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И КИНЕТИКА
ТВЕРДЕНИЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Существует несколько теорий, объясняющих тверде-
ние вяжущих материалов. Ле Шателье считал, что в
процессе твердения последовательно происходят раст-
ворение исходных компонентов, их реакция в водном ра-
створе и выделение кристаллов в виде сростка из этого
раствора, являющегося пересыщенным по отношению к
новообразованиям. Михаэлис полагал, что при гидрата-
ции вяжущих образуются геди, состоящие из частичек
гидросиликатов кальция коллоидных размеров, облека-
ющих зерна цемента и связывающих их в одно целое.
В дальнейшем происходит медленная перекристаллиза-
ция этих частичек с образованием более крупных кри-
сталлов.
По А. А. Байкову, процесс гидратации вяжущих про-
текает в несколько периодов: I период — растворение
2 S3
вяжущего в воде до тех пор, пока не получится насы-
щенный раствор; II период — присоединение воды к вя-
жущему, минуя его растворение (которое невозможно в
пересыщенном растворе), и получение в твердом состоя-
нии гидрата, состоящего из тончайших частичек коллои-
дального строения; III период — перекристаллизация —
переход гелевндных продуктов реакции из коллоидаль-
ного состояния в кристаллический сросток вследствие
меньшей растворимости хорошо оформленных более
крупных кристаллов.
Если в период коллоидации получается нераствори-
мый в воде гель водного однокальциевого силиката, то
он сохраняется в течение весьма долгого времени. Плот-
ность и механическая прочность геля увеличиваются по
мере повышения в нем количества твердого вещества.
Примером может служить опал, представляющий собой
гель кремнезема, содержащий 10—15% воды.
При рассмотрении приведенных теорий твердения вя-
жущих »веществ применительно к силикатному кирпичу
необходимо учитывать, что основная разница между
твердением затворенных водой гипса, цемента и подоб-
ных вяжущих и твердением известково-кремнеземистых
материалов заключается в том, что в первом случае про-
исходит присоединение воды к исходному вяжущему —
его гидратация, а во втором случае уже гидратирован-
ная ранее окись кальция вступает в реакцию с находя-
щимся вне ее кремнеземом.
А. В. Волженский [32] считает, что гидрат окиси
кальция, растворенный в воде, которая находится в по-
рах известково-песчаных изделий, почти полностью дис-
социирует на ионы кальция Са2+ и (ОН)-. Ионы
(ОН)- гидратируют поверхность инертных зерен крем-
незема и делают их способными к последующим реак-
циям с ионом Са2+, взаимодействие которого с гидрати-
рованными молекулами кремнекнелоты приводит к об-
разованию малорастворимых силикатов кальция,
выпадающих в виде коллоидальных осадков. Они воз-
никают на поверхности песчинок, которые растут в объ-
еме (набухают) за счет образования на границе сопри-
косновения песчинок и раствора извести все новых слоев
гидросиликатов кальция.
Наличие водной среды и высокой температуры созда-
ет условия для постепенного перехода коллоидальных
осадков в мелкокристаллические образования, размер
254
которых зависит от растворимости соответствующих ве-
ществ в воде и длительности термической обработки. Од-
нако в реальных условиях взаимодействие компонентов
вяжущего с водой, по мнению А. В. Волженского [33],
должно протекать одновременно с присоединением воды
к твердой фазе, т. е. по схеме Байкова, и через водную
фазу с растворением вяжущего т. е. по схеме Михаэлиса
и Ле Шателье. При этом предпосылок к прямому при-
соединению воды к твердой фазе тем больше, чем ак-
тивнее вяжущее при взаимодействии с водой, чем боль-
ше внешняя и внутренняя поверхность его частичек, чем
меньше воды в смеси, чем выше температура реагирую-
щей смеси.
Ю. М. Бутт и Л. Н. Рашкович [23] придерживаются
другой теории. По их мнению, исходные компоненты из-
вестково-песчаной смеси растворяются в жидкой фазе,
всегда заполняющей поры изделия вследствие капил-
лярной конденсации воды. Образуется раствор, содер-
жащий ионы кальция и ионы кремневых кислот. Между
растворенными частицами возникает реакция с образо-
ванием тех или иных гидросиликатов кальция. Вслед-
ствие их малой растворимости раствор по отношению к
ним всегда оказывается пересыщенным, поэтому
гидросиликаты выкристаллизовываются из раствора.
И. А. Хинт [161] полагает, что взаимодействие между
известью и кварцем протекает в твердой фазе, когда мо-
лекулы извести и кремнезема взаимно диффундируют
друг в друга, что возможно, так как реагирующие ком-
поненты окружены водой, обладающей значительной
полярностью. В то же время он считает, что вяжущее до
начала выпуска пара из автоклава находится в коллоид-
ном состоянии.
С. Гринберг и Ю. Г. Штернберг считают, что ионы
кальция из раствора гидрата окиси кальция адсорбиру-
ются в виде мономолекул яркого слоя на поверхности
кремнезема, содержащего воду (например, кремнегеля),
и вступают с ним в реакцию, образуя гидросиликаты ти-
па CSH(B) в результате хемосорбции. Однако авторы
проводили исследования только при низких температу-
рах (до 82° С) на кремнеземистых водных гелях, облада-
ющих очень большой удельной поверхностью.
Имеется большое число экспериментальных данных,
подтверждающих ту или иную точку' зрения на механизм
образования цементирующей связки при автоклавном
255
твердении силикатных материалов. Так, опыты, прове-
денные И. А. Хинтом [161], показали; что взаимодейст-
вие между спрессованными слоями извести и песка про-
исходит лишь на месте их контакта на глубину менее
200 мкм. Это, по его мнению, свидетельствует о том, что
реакция ме>кду компонентами протекает не в растворе,
которым заполнены поры сырца. Аналогичные опыты,
проведенные Ю. М. Буттом и Л. Н. Рашковичем [23],
подтвердили, что на стыке прессованных слоев извести
и песка гидросиликатов мало, а на открытой боковой по-
верхности образца — большой слой новообразований.
Авторы объясняют это высокой плотностью и недостат-
ком жидкой фазы во внутренней части прессованных
образцов, тогда как на их внешней поверхности имеется
достаточно влаги.
Б. Н. Виноградов [29] на основании анализа микро-
снимков образцов, изготовленных из известково-кремне-
земистого вяжущего, определил, что при их автоклавном
твердении пути переноса ионов (молекул) весьма малы
я не превышают 30—50 мкм.
С. А. Кржемннский, Н. К. Судина, Л. А. Кройчук и
В. П. Варламов [62], исследовавшие состав жидкой фа-
зы известково-кварцевых суспензий, выявили кинетику
изменения содержания растворенных в ней окиси каль-
ция и кремнезема в зависимости от их дисперсности, на-
чального состава и длительности автоклавной обработки
(рис. VII.2).
Из рис. VII.2 видно следующее:
1) содержание СаО в растворе вначале резко падает,
затем снижается более медленно и, наконец, остается на
постоянном уровне, который повышается по мере воз-
растания С/S в исходной смеси вяжущего;
2) содержание SiOs в растворе в первые 1—1,5 ч ав-
токлавной обработки близко к нулю, затем оно поднима-
ется до постоянного уровня, который обусловлен для
низкооснбвных смесей (рис. VI 1.2, а) значением удельной
поверхности кремнезема и его растворимостью в воде
без извести (рис. VII.2,d). В высокооснбвных смесях
(C/S=l—2) концентрация SiO^ в растворе весьма ма-
ла— около 0,02 г/л и не зависит от удельной поверхнос-
ти кремнезема;
3) соотношение между содержанием СаО и S1O2 в
растворе для смесей, в которых удельная поверхность
кремнезема равна 2000 см2/г, составляет после достиже-
256
О у 8 12 16 20 о 2 О 6 8 Ю
Длительность вОтоюобюй
Рис. VII.2. Изменение содержания СаО и SiO2 в жидкой фазе в за-
висимости от С/S, удельной поверхности кремнезема SK и длитель-
ности автоклавной обработки при 175° С
а —вяжущее C/S-0,3;------при SHe1000 см’/г;-----при Я1( “2000 см’/г;
б —вяжущее C/S—1 при SJ{ —2000 см’/г; е — вяжущее C/S—2:----- при
5н-4000 см’/г;---— при SR—2000 см’/г; г —смесь примерно 20% вяжущего
C/S-1 с 80% немолотого кварцевого леска;------ при $к -4000 см’/г;
------при 3](*-2000 см’/г; д — концентрация п жидкоП фазе отдельно раство-
ренных СаО и StO>;-------г.рн SI{—2000 см’/г;---при -1000 см’/г;
1 — содержание СвО: 2 — содержание SlOa
ния постоянной концентрации при C/S=2 около 7, тогда
как для смесей, состоящих примерно из 20% вяжущего
(C/S=l) и 80% немолотого песка, оно равно 3;
4) полное связывание извести в смесях, состоящих
только из вяжущего, продолжается 2—4 ч, а в смесях,
содержащих около 80% немолотого песка, оно не дости-
гается и за 20 ч.
Авторы [62] считают, что при оценке состава жидкой
257
фазы на стадии интенсивного взаимодействия между
компонентами удастся измерить содержание лишь той
части растворенной СаО и кремнекислоты, которая не
вступила в реакцию и осталась свободной. Однако сос-
тав новообразований, по их мнению, обусловлен тем ко-
личеством исходных компонентов, которое поступает в
раствор (см. рис. VII.2, д).
Рентгеноструктурный анализ твердой фазы суспен-
зий показал, что в период интенсивного связывания из-
вести при C/S = 0,3 вначале образуется гидросиликат
С—S—Н(1), который-существует около 2 ч, а затем пе-
реходит в тоберморит; при C/S= 1 в первые 4 ч кристал-
лизуется гидрат cc-CgS, далее наряду с ним образуется
С—S—Н(1), затем переходящий в тоберморит; при
C/S=2 образуется только гидрат cc-C2S. В суспензиях,
содержащих около 80% немолотого песка и 20% вяжу-
щего (C/S = I) с удельной поверхностью кремнезема
2000 см2/г, в твердой фазе образуется только гидрат
a-C2S, который лишь через 24 ч начинает переходить в
С—S—Н(1), тогда как при удельной поверхности крем-
незема 4000 см2/г вначале кристаллизуется С—S—Н(1),
переходящий затем в ксонотлит:
Непрерывный р|ентгенноструктурный анализ образцов
теста вяжущего влажностью 30—40% прн твердении его
в автоклаве-приставке, проведенный С. А. Кржеминскнм
и др. [62], показал, что в смесях состава C/S=0,3—0,45
при температуре 175° С образование С—S—Н (I) идет
двухступенчато через высокоосвбвную фазу — гидрат
C1-C2S, если удельная поверхность кварца 1000 см2/г,
при 5к=2000 см2/г и выше С—S—II(I) образуется с
самого начала.
В наших [144] исследованиях плотных образцов, по-
лученных из реальных смесей, состоящих из 25% вяжу-
щего различного состава и 75% немолотого песка» най-
дено, что после твердения в течение 8 ч при 175° С со-
став гидросиликатов цементирующей связки зависит от
С/S в вяжущем и удельной поверхности в нем кремне-
зема (рис. VII.3). На схематическом рис. VII.4 показа-
но, что при C/S = 0,25 и всех опробованных нами значе-
ниях удельной поверхности кварца в цементирующей
связке образцов содержится только ннзкооснбвный гид-
росилнкат кальция С—S—1'1(1). При C/S = 0,4—0,75 в
связке представлена смесь С—S—Н(1) и гидрата a-C2S,
а при C/S=l и выше присутствует только высокооснбв-
258
Рис. VI1.3. Термограммы цементиру-
ющей связки силикатных образцов
различного состава
при 3 2000 см’/г: / — C/S-0.25; 2 — C/S—
-0.4; 3 — C/S-0.S: 4 — C/S-1; 5 —C/S-2;
при SK-2500 см7/г: 6 — C/S-0.25; 7 —
CIS -С,55; 8 — C/S-l; 9 — C/S-2; при $к—
-30С0 с.м7/г: 10 — C/S-CJ3; 11 — C/S-I
Рлс. VI 1.4. Влияние основности вяжу-
щего н удельной поврехности молото-
го кварца на состав новообразований
силикатных образцов
1 — 2000 см «у г; 2 — 2500 см7/г; 3-3C00 сма/г
ный гидрат ct-CgS, что, за исключением составов вяжу-
щего C/S=0,4—1, согласуется с приведенными выше
данными, полученными при исследовании твердой фазы
суспензий.
Все указанное свидетельствует об образовании в ре-
зультате автоклавной обработки различных гидросили-
катов кальция, однако это еще не подтверждает гипоте-
зы о том, что их образование идет только через раствор,
а состав гидросиликатов соответствует соотношению
растворенных в жидкой фазе окиси кальция и крем не-
кие лоты. Так, например, при удельной поверхности
кремнезема 2000 см2/г и C/S=0,3 (см. рис. VII.2, а) в
течение более 1 ч от начала изотермической выдержки
отношение CaO/SiCfe в растворе составляет 20—7, а обра-
зуется только низкоосновный С—S—Н(1); при C/S=l
(с.м. рис. VI 1.2, б) после 4 ч изотермической выдержки
отношение CaO/SiOa в растворе составляет около 4, а в
это время прекращается образование гидрата ct-CzS и
кристаллизуется нпзкооспбвный тоберморит; лишь при
C/S=2 из жидкой фазы, в которой преобладает СаО,
250
Рис. VI1.5. Влияние
удельного давления прес-
сования на прочность си-
ликатных образцов, за-
паренных при различном
давлении пара (числа на
кривых, МПа)
Рис. VI 1.6. Кинетика твердения сили-
катных образцов различной основно-
сти в зависимости от дисперсности
кварца
а, о — кппрц фракции Б—10 мкм; б. г — то
же. 30-40 мкм; / — C/S-1,5; 2 —C/S-1;
3 - C/S- 0.5; 4 — C/S—0.25
с самого начала кристаллизуется высокоосновный гид-
рат (2-C2S, который далее не меняется.
Если же принять утверждение авторов [62] о том,
что в жидкую фазу поступает столько СаО и S1O2,
сколько в отдельности каждого из них может раство-
риться в воде (см. рис. VII.2, д), то и при этом уже че-
рез 1 ч от начала изотермической выдержки отношение
между СаО и SiO2, поступающими в раствор, во всех
случаях должно составлять примерно 0,6, тогда как при
C/S=2 в действительности образуются только высоко-
основные гидросиликаты кальция.
Следует подчеркнуть, что такое несоответствие име-
лось даже при автоклавной обработке суспензий с
В/Т=40, которые все время перемешивались. Естест-
венно, что при запаривании плотных силикатных образ-
цов, в которых BjT^ 0,06, условия для растворения ком-
понентов и циркуляции жидкой фазы совершенно иные.
Известно также, что при повышении плотности таких
образцов их прочность повышается [23], хотя порис-
тость и влажность уменьшаются. На рис. VI 1.5 приведе-
ны данные Ледюка о прочности прессованных при раз-
личном удельном давлении известково-кремнеземистых
образцов, запаренных в течение 8 ч при разном давле-
нии. При повышении удельного давления прессования,
260
Длительность ойтомаВной
одраНотки > и
Рис. VII.7. Кинетика связы-
вания извести при различ-
ной дисперсности кварца
/ — удельная поверхность квар-
ца 1000 см’/г; 2 — то же.
1S00 см’/г; 3 —то же. 2000 см’/i'
Длительность от начало
бгуско пора, и
Рис. VII.8. Прочность образ-
цов, изготовленных из сме-
сей разных составов
/ — песок S -IG4 смг/г и 7% ак-
тивной СаО; 2 - песок S—
» 400 см*/г и 13% активной СаО
очевидно, увеличивается число контактов внутри образ-
ца и уменьшается толщина прослоек цементирующей
связки, прочность которой возрастает, хотя количество
влаги уменьшается, а ее циркуляция внутри образцов
весьма затруднена.
Кинетика твердения силикатного кирпича, имеющая
большое практическое значение, может быть охаракте-
ризована скоростью связывания извести и изменением
прочности в процессе запаривания. Ю. М. Бутт и
А. А. Майер [21], исследовавшие кинетику твердения
прессованных образцов из смесей гидрата окиси кальция
и кварцевой муки узких фракций при различных C/S,
нашли, что скорость связывания извести зависит от дис-
персности кварца и от С/S. Из рис. VII.6 видно, что* чем
мельче кварцевая мука и чем меньше С/S, тем быстрее
связывается известь. Прочность образцов растет при-
мерно до связывания основного количества извести, ко-
торое может быть усвоено при данном С/S, а в дальней-
шем она меняется мало. С чистыми полевошпатовыми
минералами, а также их смесью с кварцем, по данным
этих же авторов (см. рис. VII.l,a), известь связывается
медленнее, чем с чистым кварцем, вследствие чего при-
ходится удлинять их изотермическую выдержку.
Аналогичную картину кинетики • связывания извести
при различной удельной поверхности кварца, но с оди-
наковым C/S=0,3 (рис. VI 1.7), получили Н. К. Судина,
С. А. Кржсминский и Л. П. Сидорова. Интересные ре-
261
Рис. VJI-9. Растворимость
компонентов смеси
/ — СпО; 2 - аморфного SiO?;
3 - ккарцл молотого до удсль
noli нонсркпостн 2 3 тыс. см:/г;
4— кварцевого песка
зультаты получены также
И. А. Хиитом [161], испыты-
вавшим непосредственно в ав-
токлаве прочность на сжатие
прессованных образцов из сме-
си природного или грубомоло-
того песка с гашеной известью
при активности по СаО соот-
ветственно 7 и 13%. Здесь,
как видно из рис. VI 1.8, харак-
тер нарастания прочности об-
разцов несколько иной, чем на
рис. VI 1.6, что объясняется,
видимо, разным составом сме-
сей. Интересно, что в обоих
случаях образцы к началу изо-
термической выдержки обла-
дали довольно высокой проч-
ностью: изготовленные из вя-
жущего— 8-20 МПа, из обычных смесей даже через
1 ч от начала впуска пара—3—6 МПа.
Бесси [9] нашел, что в образцах, изготовленных из
10% гидратной извести и 90% дробленого кварца, коли-
чество прореагировавшего кремнезема после подъема
давления пара за 1 ч до 1,07 МПа через 15 мин превы-
шало половину его количества, вступающего в реакцию
при длительном запаривании.
Поверхность кварца при тонком помоле аморфизиру-
ется п обладает даже при низких температурах значи-
тельной растворимостью, которая, по данным Б. II. Ви-
ноградова [29], достигает примерно 0,07 г/л при 25° С и
примерно 0,25 г/л при 99° С. Он также указывает, что в
кварце промышленного помола может содержаться
0,15—0,2% аморфной кремпекнелоты. Растворимость
кварца различной дисперсности и извести показана на
рис. VI 1.9 (по разным данным).
3. М. Хаимский, Ю. М. Бутт и Я. М. Белкин [154]
нашли, что в силикатных образцах, содержащих помимо
немолотого песка по 10% тонкомолотого кварца и гид-
ратной извести, через 1 ч после впуска пара в автоклав
к началу изотермической выдержки связывалось около
25% Са(ОН)2и образовался высокоосповный гидросили-
кат C2SH(A). Следовательно, можно считать установ-
ленным, что известь и дисперсный кварц энергично взаи-
262
модействуют уже в период подъема температуры в ав-
токлаве.
Рентгеноскопические исследования, проведенные
Ю. М. Буттом и др. [19], показали, что при нагреве из-
вестково-кремнеземистых образцов из смесей C/S=0,3
до 120° С обнаруживаются только линии кристалличес-
ких фаз Са(ОН)г и SiO2. По данным Я. М. Белкина и
др. [6], исследовавших кинетику связывания извести на
силикатных образцах, содержащих около 18% вяжуще-
го C/S=l и около 25% C/S=0,5, за 1 ч при 100° С свя-
зывается с кремнеземом примерно 1%, а при 150°С—
2,8—3,4% содержащейся в образцах извести. Очевидно,
эти новообразования находятся в аморфном виде, так
как они не обнаруживаются рентгеноскопически.
Таким образом, можно согласиться с точкой зрения
С. Л. Кржемипского [61] о том, что на самой первой
стадии автоклавной обработки извсстково-крем везем ис-
тых материалов образование цементирующего вещества
обусловлено, по-видимому, адсорбционными процессами.
При взаимодействии насыщенного раствора извести и
кремнезема в условиях повышенной температуры снача-
ла образуются адсорбционные системы (комплексы),
переходящие в дальнейшем в гидроенликаты кальция,
характеризующиеся наибольшей возможной в данных
условиях основностью.
Очевидно, именно адсорбционные системы придают в
этот период некоторую дополнительную прочность сыр-
цу, а не перекристаллизация извести, как полагает
Б. Н. Виноградов [29]. Если бы перекристаллизация из-
вести играла заметную роль, то прочность запаренных
образцов, изготовленных нами из 10% гидрата окиси
кальция и 90% грубомолотого известняка (когда ника-
ких гидроенлнкатов кальция нс могло возникнуть), по-
высилась бы по сравнению с прочностью свсжссформо-
ванного сырца, тогда как фактически она получилась
одинаковой [153]. В дальнейшем процессе автоклавной
обработки должны сочетаться хсмосорбцпопный и крис-
таллизационный (через раствор) механизмы твердения
и, наконец, когда свяжется вся известь, превращение бо-
лее высокоосновных гидроенлнкатов кальция в низкоос-
новныс может идти только путем растворения и перекри-
сталлизации. Как пойдет процесс твердения, зависит от
конкретных физико-химических условий автоклавной об-
работки силикатного кирпича.
263
VI13. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
ТВЕРДЕНИЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Впервые физико-химические условия при запарива-
нии силикатных изделий были установлены А. В. Вол-
жепским [32].
В гл. IV указывается, что оптимальным соотношени-
ем между валовой известью и кремнеземом в вяжущем
для силикатного кирпича является И: К=1 : 1, что в
пересчете на активную окись кальция и S1O2 составляет
С: S«0,65.
Для получения кирпича марки 200 достаточно иметь
около 18% вяжущего в силикатной смеси при удельной
поверхности молотого кремнезема около 2000 см2/г. Вя-
жущее обволакивает зёрна песка и при формовании
сырца частично заполняет поры между humic Силикат-
ный кирпич запаривают под давлением 0,8, 1,2 или
1,6 МПа, что соответствует температурам насыщенного
водяного пара 174,5; 190,7 и 203,3° С.
Период загрузки сырца в автоклав. При наличии
18% вяжущего состава 1 : 1 сырец содержит 89% (в том
числе 9% молотого) кварца или кремнеземистых мине-
ралов и 11% валовой гидратированной извести. Плот-
ность кварца 2,65 г/см3, а валовой гидратной извести,
содержащей около 60% активной СаО, 2,4 г/см3. Сред-
няя плотность сырца (сухого) составляет 1,85 г/см3 Объ-
ем одного кирпича размером 2,5-1,2-0,65 дм равен 1,95 дм\
а его сухая масса g=1,95* 1,85=3,6 кг. Пористость сыр-
ца в этих условиях составляет примерно 31%, влаж-
ность в среднем — 6%, т. е. в одном сырце содержится
0,06-3,6=0,216 кг воды, которая при 40° С занимает
0,216-1,01=0,218 дм3, тогда как полный объем пор в
сырце Уп= 1,95-31/100=0,61 дм3. Таким образом, вода
заполняет всего 100-0,218: 0,61 «36% пор сырца. При-
мерно половина воды (см. гл. IV) находится в виде пле-
нок на поверхности зерен кремнезема и гидрата окиси
кальция, а другая половина размещается в микрокапил-
лярах сырца, где она находится в псевдотвердом
состоянии. Следовательно, крупные капиллярные поры
в сырце не заполнены водой, а только смочены ею с по-
верхности. Количество окиси кальция в сырце составля-
ет 0,11-0,6-3,6=0,237 кг.
Температуру сырца, загруженного в автоклав, мож-
но считать равной 40° С. При этой температуре в воде,
264
находящейся в сырце, может содержаться при полном
насыщении ее известью (1г на 1 кг воды) всего
1-0,216=0,216 г СаО, т. с. в 1100 раз меньше, чем име-
ется в сырце. Температура стенок автоклава (особенно
при быстрой его загрузке сырцом после выкатки состава
запаренного кирпича) выше, чем температура сырца, па
40—50° С. В связи с этим за счет лучеиспускания тепло
передается наружным поверхностям кладки сырца на
вагонетках и часть воды из него испаряется, повышая
относительную влажность воздуха в автоклаве, если од-
на из его крышек закрыта. Если же открыты обе крыш-
ки, то в автоклаве создаются условия для просасываппя
холодного воздуха, который при этом значительно под-
сушивает и охлаждает сырец, а также стенки автоклава.
Период впуска лара в автоклав и подъема давления
до постоянного уровня. При впуске насыщенного пара он
омывает сырец, вагонетки и стенки автоклава и смеши-
вается с находящимся там воздухом. Подсчеты показы-
вают, что на заполнение объема автоклава, не занятого
сырцом и вагонетками, требуется при атмосферном
давлении только 17,5 кг пара. Такое количество пара
может быть подано по паропроводу всего за 15 с. Одна-
ко в начальный период пар интенсивно конденсируется
и смешивается с находящимся в автоклаве воздухом.
Вследствие этого для заполнения автоклава и вытесне-
ния из него воздуха требуется больше пара и времени
(5—6 мин).
Вначале происходит только интенсивный прогрев
сырца благодаря большой разности температур между
ним и паром. Давление же в автоклаве сохраняется на
уровне атмосферного до тех пор, пока средняя темпера-
тура в нем не достигнет 100° С. Этот период обычно
продолжается 0,5—0,75 ч и является, по существу, пе-
риодом пропаривания сырца без давления.
Соприкасаясь с холодными поверхностями сырца пар
отдает им свою скрытую теплоту н конденсируется здесь
же в воду, которая впитывается сырцом. При этом вода
вытесняет из пор сырца некоторое количество находив-
шегося в них воздуха, а часть его, по данным А. Д. Дми-
тровича [47], сжимает. Сырец нагревается также физи-
ческим теплом, содержащимся в конденсате. Этот про-
цесс продолжается до тех пор, пока температуры сырца
и пара не сравняются. Таким образом, при прогреве
сырца вначале насыщается конденсатом его поверх-
265
кость, соприкасающаяся с паром, а в дальнейшем влаж-
ная зона продвигается внутрь, и в последнюю очередь
увлажняется центральная зона сырпа.
В зависимости от начальной влажности и температу-
ры сырца к концу прогрева в нем может содержаться
только такое количество воды, которое размещается в
порах. При избытке воды, как показал И. Л. Хинт [161],
конденсат стекает по поверхности сырца в виде капель.
В сырце, загруженном в автоклав, содержится 3,6 кг
сухих компонентов и 0,216 кг воды. Па нагрев сырца от
40 до 175° С (0,8 МПа) при средней удельной теплоем-
кости в этом интервале температур сухих компонентов
Ср=0,9 кДж/(кг-°C) потребуется тепла
q ; К5.6 0.9 | 0,216-4,19) (175 -40) = 565 кДж.
На это будет израсходовано при скрытой теплоте паро-
образования, равной 2035 кДж/кг, d=565/2035=0,277 кг
пара, превратившегося в конденсат. Таким образом, об-
щее количество воды составит 0,2164-0»277=0,493 кг, а
занимаемый ею объем при 175° С— 1,12-0,493=
=0,552 дц3. Полный объем пор в сырце равен 0,61 дц3,
следовательно, он будет заполнен водой па 90%.
Если же сырец запаривать при 1,6 МПа (203°С), то
для его прогрева до этой температуры потребуется уже
675 кДж в будет сконденсировано 0,349 кг пара, при
этом общий объем влаги составит (0,2164-0,349)1,16=
=0,655 дц3, что превышает объем пор в сырце. Избыток
воды с растворенной в ней известью будет стекать по
сырцу вниз и накапливаться на дне автоклава. Вымыва-
ние извести особенно сказывается при изготовлении
цветного кирпича, на открытых гранях которого неиз-
бежно появляются белые известковые потеки.
Во всех случаях в период пропаривания без давления
па нагрев одного сырца будет израсходовано 250 кДж,
и на нем сконденсируется 0,11 кг пара, а влажность
сырца повысится с 6 до 9%, т. е. большая часть пор не
будет заполнена водой. Если нацэев сырца производить
очень быстро, то его поры могут быть полностью запол-
нены водой еще до того, как возникнут новообразова-
ния. При этом устья микрокапилляров также заполнят-
ся водой, мениски и натяжение в них воды исчезнут,
следствием чего явятся резкое снижение прочности и об-
валы сырца, особенно при его высокой формовочной
влажности.
266
При повышении температуры в автоклаве соприкаса-
ющаяся с паром поверхность сырца имеет температуру
паровой среды, а более глубокие слои—меньшую. Влаж-
ность наружной зоны также значительно выше, чем
внутренних. Так как в разных зонах сырца создаются
различные температурно-влажностные условия, то и
процесс их твердения протекает неодинаково.
С повышением температуры находящейся в порах
наружных зон сырца воды до 100° С предельная кон-
центрация if количество растворенной в ней извести зна-
чительно понижаются (см. рис. VII.9), вследствие чего
часть гидрата окиси кальция выделяется из пересыщен-
ного раствора в коллоидном., виде. Лморфизированная
при помоле поверхность зерен кремнезема гидратирует-
ся ионами (ОН)~ и остается на этих зернах в виде кол-
лоидной кремнекислоты. Выпавший из раствора вблизи
зерен кремнезема в местах контактов с известью колло-
идный гидрат окиси кальция адсорбируется па их по-
верхности, уже покрытой коллоидной кремнекислотой,
и образует с ней адсорбционные комплексы, склеиваю-
щие песчинки и придающие первоначальпую прочность
соответствующим зонам сырца.
При дальнейшем повышении температуры наружных
зон сырца их поры постепенно заполняются водой, кон-
центрация извести в них еще более снижается, а вслед-
ствие значнтелыюгд увеличения растворимости кремне-
зема наряду с выделением и адсорбцией коллоидных
гидратов начинается реакция между SiOz и известью в
жидкой фазе и образование гидроенликатов кальция.
Этот процесс происходит позонно по мере продвижения
температуры и конденсата в глубь сырца. Так как в
этот период концентрация извести в растворе выше, чем
концентрация кремнезема (при С/S вяжущего, примерно
равном 0,65, и удельной поверхности молотого кремнезе-
ма 2000 см2/г), то вначале выделяются высокооснбвпые
соединения типа гидрата a-CzS.
Находящаяся в микроканиллярах сырца вода обла-
дает свойствами твердого тела, и диффузия растворенной
в ней извести вряд ли возможна, особенно в начальный
период. По мере нагрева вязкость воды значительно по-
нижается, и при температуре 175° С и выше вода, нахо-
дящаяся в микрокаппллярах, очевидно, может явиться
жидкой фазой для растворения компонентов, тем более
что к этому времени устья микрокапилляров полностью
267
закрываются конденсатом и вместе с менисками исчеза-
ет и натяжение в них.
Период выдержки при постоянном давлении. Про-
грев сырца происходит за счет теплопроводности [47]
вследствие передачи тепла от омывающего наружные
поверхности конденсирующегося насыщенного пара. При
существующей укладке сырца на запарочные вагонетки
по четыре вертикальные стенки толщиной в один кирпич
тепло воспринимается только торцами сырцов (за исклю-
чением сырцов, расположенных по контуру стенок), так
как остальные грани их примыкают одна к другой и за-
крывают доступ пару. Каждый лежащий выше сырей
плотно закрывает горизонтальные грани находящегося
под ним сырца. Между вертикальными гранями имеют-
ся небольшие промежутки, но при нагревании сырец,
как всякое физическое тело, расширяется и закрывает
их, прекращая доступ пару. Для проверки, по предложе-
нию Л. В. Минкина, нами на Люберецком заводе был
проведен опыт укладки сырца под небольшим углом
друг к другу так, что между сырцами образовывались
клинообразные щели, наибольшая ширина которых до-
стигала 10 мм. При такой укладке было выпущено более
1 млн. кирпичей, длительность запаривания которых
удалось сократить на 2 ч без снижения их прочности,
так как в этом случае общая тепловоспринимающая
поверхность сырца увеличилась примерно в 3,5 раза.
Однако сложность такой укладки сырца, производив-
шейся вручную, и снижение количества сырца, уклады-
ваемого на вагонетки, не позволили перейти на этот ме-
тод.
При достижении заданного давления торцовые грани
сырца, соприкасающиеся с паром, имеют температуру
пара, а центральная зона имеет более низкую темпера-
туру. Поверхностная зона торцов сырца полностью
увлажнена, центральная — лишь частично. В первые
1—1,5 ч этого периода продолжается передача тепла и
поступление конденсата от торцов сырца к центральной
зоне, вытеснение из ее пор воздуха. После выравнивания
температур паровой среды и сырца передача ему тепла
и конденсата прекращается, пар расходуется только на
возмещение теплопотерь через стенки и крышки авто-
клава. Наступает стадия изотермической выдержки
центральной зоны сырца, тогда как для его торцов она
началась еще при достижении постоянного давления па-
268
ра. Следовательно, торцовые грани сырца пребывают в
изотермических условиях дольше, чем центральные зо-
ны, и их автоклавный «возраст» больше.
Концентрация растворенной извести в воде, находя-
щейся в порах сырца, в это время наименьшая, а крем-
незема — наибольшая, что способствует протеканию ре-
акции между ними в жидкой фазе. Наряду с этим во
внутренних зонах сырца, отдаленных от его торцов, где
температура и влажность ниже, еще продолжаются ад-
сорбционные процессы, особенно у поверхности стенок
микрокапилляров.
После выравнивания температур условия твердения
во всех зонах становятся одинаковыми. В этот период в
жидкой фазе (при C/S«0,65) образуются главным об-
разом низкоосновные гидросиликаты кальция и одновре-
менно идет перекристаллизация коллоидных адсорбци-
онных комплексов. При израсходовании всей извести
начинается растворение части ранее возникших высоко-
основных гидросиликатов кальция, переход их в низко-
основные, придающие повышенную прочность кирпичу.
Обычно в силикатном кирпиче при указанном соста-
ве вяжущего к концу периода изотермической выдержки
новообразования состоят из смеси высоко- и пизкооснбв-
пых гидросиликатов кальция, лучше закристаллизован-
ных в наружных и содержащих больше гелевидных фаз
во внутренних зонах кирпича. В соответствии с этим не-
избежна неоднородность прочности кирпича по его се-
чению, а также кирпичей, находящихся во внутренних
и наружных частях садки, что и наблюдается в действи-
тельности.
В практических условиях производства силикатного
кирпича вследствие неточности дозирования, неидеаль-
ного смешения и других факторов сырьевая смесь неод-
нородна: в разных ее частях содержание вяжущего и
немолотого песка неодинаково. Это приводит, как пока-
зали наши исследования, к появлению при запаривании
в отдельных микроучастках кирпича гидросиликатов
кальция различной основности, а если смесь плохо рас-
терта, то и к наличию комочков свободной извести, так
как диффузия компонентов в плотно спрессованном сыр-
це весьма затруднена и распространяется не более чем
на 30—50 мкм [29].
Период снижения давления и выпуска пара. Как
только давление в автоклаве начинает снижаться, тот-
269
час же находящаяся в порах кирпича вода становится
перегретой по отношению к теоретической температуре
жидкости (которая должна соответствовать пониженно-
му давлению насыщенного пара) и бурно вскипает. При
резком снижении давления избыточное тепло перегретой
воды и тела кирпича за короткое время генерирует
столько пара, что он может взорвать кирпич. Наряду с
этим быстро выходящий из пор кирпича пар механиче-
ски увлекает с собой часть содержащейся в них влаги,
что способствует подсушке кирпича. Вследствие того что
в силикатном кирпиче, как показал П. П. Ступаченко
[119], преобладает открытая пористость, его охлажде-
ние происходит одновременно по всему сечению за счет
равномерного отъема тепла испаряющейся влагой.
При снижении температуры и уменьшении количест-
ва жидкости, находящейся в порах кирпича, по-разному
изменяется концентрация растворимых в ней веществ.
Так, концентрация извести, если она осталась в свобод-
ном виде, увеличивается, а концентрация кремнезема
снижается. Уменьшается влажность гелсвидных ново-
образований, что повышает их прочность.
Из испаряющейся жидкости на поверхности пор кир-
пича осаждаются гидросиликаты кальция, известь и
кремнезом в таких последовательности и количестве,
которые обусловлены меняющимися конкретными усло-
виями в теле кирпича в этот период.
В результате снижения давления в автоклаве до ат-
мосферного из кирпича удаляется вся вода, внесенная в
сырец конденсатом, и часть формовочной влаги. Темпе-
ратура кирпича понижается до теоретической (около
100°С). При открывании крышек автоклава и выкатке
состава на открытый воздух происходит дальнейшее ин-
тенсивное испарение влаги из горячего кирпича и сни-
жение его температуры.
VII.4. ОПТИМАЛЬНЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И РЕЖИМЫ
ЗАПАРИВАНИЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
В дальнейшем оптимальными будут считаться такие
параметры автоклавной обработки, которые при наи-
меньших затратах вяжущего (главным образом, изве-
сти) и коротких циклах запаривания обеспечивают по-
лучение кирпича необходимой прочности. С. А. Крже-
мпнский [61] установил, что прочность силикатных
27Q
образцов вначале непрерывно растет с увеличением дли-
тельности автоклавной обработки до известного макси-
мума, определяемого температурой процесса и свойст-
вами известково-песчаной смеси. Затем при дальнейшем
запаривании прочность образцов и их плотность парал-
лельно несколько раз понижаются и повышаются, что
автор объясняет быстрым переходом гидроспликатов вы-
сокой основности в менее основные, обладающие иной
структурой и плотностью.
Исследования, проведенные С. А. Кржемннским и др.
[63], показали, что полное связывание извести в образ-
цах, изготовленных из немолотого песка и 8% активной
СаО, происходит за 2/з времени, необходимого для до-
стижения первого максимума прочности при различных
температурах, а скорость твердения значительно возра-
стает с увеличением давления запаривания до 1,6 МПа.
Именно поэтому за рубежом, где не используют молотый
кварц, применяют автоклавы, работающие при 1,6 МПа.
Но при использовании тонкомолотого известково-крем-
неземистого вяжущего картина меняется. Так, по дан-
ным IO. М. Бутта и др. [18], исследовавших влияние
температуры запаривания на прочность образцов, содер-
жащих (помимо немолотого песка и 7% активной СаО)
10% молотого кварца, повышение давления более
1,2 МПа нецелесообразно, а при 1,6 МПа наблюдается
даже снижение прочности. Я- М. Белкин и др. [6], изу-
чая кинетику связывания извести при С/S в вяжущем,
равном 1 и 0,5, и содержании вяжущего в силикатной
смеси соответственно 17 и 25%, нашли, что при 175° С
известь связалась за 7—10 ч, при 191° С — за 4—5 ч и
при 203° С — за 3,5—4 ч (меньшие сроки относятся к со-
ставам, где C/S==0,5, а большие — где C/S = l). Авторы
пришли к выводу, что эффективность повышения темпе-
ратуры автоклавной обработки выше 19ГС (1,2 МПа)
резко снижается, а значение молотого кремнезема как
интенсификатора твердения также резко уменьшается.
На рис. VII.10 показаны результаты наших с Р. Л. Ко-
валь экспериментов по запариванию при различных дав-
лениях прессованных силикатных образцов, изготовлен-
ных из мелкого остроугольного и среднего окатанного
песков, содержавших 10—20% совместно молотого изве-
стково-кремнеземистого вяжущего составов И: К= 1: 1
(C/S=0,65) и //:К=1,5:1 (C/S=l). Из них можно
сделать несколько практических выводов: 1) наиболь-
271
шая прочность образцов достигается при 175° С за 6 ч,
при 191° С за 4—5 ч, а при 203° С за 4 ч; 2) прочность
образцов, запаренных при 0,8 и 1,2 МПа, примерно оди-
накова, тогда как при 1,6 МПа она значительно ниже;
3) при содержании в силикатной смеси тонкомолотого
вяжущего оптимального состава (И:К=\:\) нецеле-
сообразно запаривать кирпич при 0,8 МПа более 6 ч,
так как это приводит к падению прочности, которая в
большинстве случаев даже ниже, чем при 4-ч выдерж^
ке; прочность образцов на вяжущем состава И: К=1: 1
Рис. VI 1.10. Кинетика твердения силикатных прессованных образцов
при различных температурах и содержании вяжущего
а — мелкий остроугольный песок; б — средний окатанный песок: / — 0.8 МПа
(175 X); И — 1.2 МПа (191 °C); Ш— 1.6 МПа (203'С); / — содержание вяжу-
щего — 20%; 2—то же, 15%; 3—то же, 10%;---- И : Х-1 : 1;-----И: X—
-1.5:1
272' .
во всех случаях выше, чем на вяжущем состава Иг К—
= 1,5:1, за исключением образцов из среднего окатан-
ного песка, запаренных при 1,6 МПа, у которых при этом
вяжущем прочность несколько выше.
Таким образом, все проведенные исследования подт-
верждают, что оптимальным давлением пара, при ко-
тором следует запаривать силикатный кирпич, изготов-
ленный с использованием тонкомолотого известково-
кремнеземистого вяжущего,, является 1,2 МПа (191QС).
Изотермическая выдержка кирпича при этом давлении
может составлять 4—5 ч. Заданная прочность достига-
ется назначением соответствующего расхода вяжущего
оптимального состава.
Следует подчеркнуть, что масса автоклава, рассчи-
танного на рабочее давление 1,2 МПа, на 30% меньше,
чем автоклава, работающего при 1,6 МПа, и требования
по технике безопасности также ниже. Наряду с этим
время нагрева и остывания, по требованиям техники без-
опасности, при 1,6 МПа увеличивается,
г
VII.5. РАСХОД ТЕПЛА НА ЗАПАРИВАНИЕ
КИРПИЧА
Расход тепла на запаривание силикатного кирпича
определяли неоднократно путем составления балансов
(А. В. Волженский, Л. М. Хавкин, Я- М. Белкин и
3. М. Хаимский и др.), а также прямыми испытаниями
(Бейль, М. А. Брусин и Н. Г. Чибуповский).
В тепловых балансах приняты различные допуще-
ния, влияющие в известной степени на конечные резуль-
таты, но в основном они довольно хорошо согласуются
с данными натурных испытаний. При запаривании си-
ликатного кирпича тепло расходуется на нагрев сырца,
вагонеток и тела автоклава; теплоотдачу стенками и
крышками автоклава в окружающую среду; потери с па-
ром при удалении воздуха из автоклава (продувка) и
через неплотности; потери с удаляемым из автоклава
конденсатом.
На действующих и строящихся заводах силикатного
кирпича применяют автоклавы диаметром 2 м длиной 19
и 21 м на рабочее давление 0,8 и 1,2 МПа и 40 м на дав-
ление 1,6 МПа. Обычно в автоклавах длиной 19 и 21 м
запаривают одинарный полнотелый и утолщенный об-
легченный кирпич, а на некоторых заводах — и много-
273
ТАБЛИЦА VI 1.8. ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ЦИКЛА РАБОТЫ АВТОКЛАВОВ
ПРИ ЗАПАРИВАНИИ ИЗДЕЛИИ, ч
Операция Вид изделии и давление р, МПа, в автоклаве
полнотелы й и облег- ченный кирпич многопустот- ные камин и полнотелый кирпич* р —1.6 многопус- тотные камни* р — 1,2
р = 0,8 | р 1.2
Загрузка сырца 1 1 0,25 1
Закрывание крышек 0,2 0,2 0,15 0,15
Подъем давления пара: без перепуска 1,1 1,15 1,5 1,15
с перепуском 1,3 1,4 1,6 1,4
Выдержка под полным 6 5 4 4,5
давлением Выпуск лара: без перепуска 0,8 0,9 М 1
с перепуском М 1,1 1,3 1,1
Открывание крышек 0,2 0,2 0,15 0,15
Выгрузка состава с кнр- 0,25 0,25 0,25 0,25
пичом Чистка автоклава 0,15 0,15 0,3 0,15
Общая длительность: без перепуска 9,7 8,85 7,7 8,35
с перепуском 10,2 9,3 8 8,7
* Автоклав с гидравлическими затворами крышек.
пустотные камни. В автоклавах длиной 40 м запарива-
ют многопустотные камни и одинарный полнотелый кир-
пич. Оптимальные циклы работы автоклавов при запа-
ривании различных видов силикатного кирпича приве-
дены в табл. VII.8, где длительность загрузки автоклавов
сырцом принята для заводов средней годовой мощ-
ности 100 млн. условного кирпича, а длительность подъ-
ема и спуска давления пара — по нормативам Госгор-
технадзора. При использовании длинных автоклавов.сы-
рец накапливают в специальных камерах и затем загру-
жают одновременно весь состав, а в остальных случаях
сырец загружают по мере его выработки прессами.
В дальнейших расчетах принято, что температура
сырца, загружаемого в автоклав, равна 40° С, а его ко-
нечная температура при 0,8 МПа—175° С, при 1,2 МПа
—191° С и при 1,6 МПа—203° С; формовочная влаж-
274
ТАБЛИЦА V11.9. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА РАСХОДА
ТЕПЛА И ПАРА НА ЗАПАРИВАНИЕ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
И КАМНЕЙ
Показатели Вид изделий, размеры автоклава, м, давление пара, МПа
полнотелый кирпич утолщенный кирпич с 10% пустот камни с 24% пустот камни с 30% пустот
4=2; /=19 d—2; 4-2: /—40 /=21
р-0.8 р=1,2 р=0.8 р—1.2 р-=1,6 р—1,2
Масса сухого сырца (усл.), кг 3,6. 907 3,6 3,24 3,24 2,73 2,52
Число условного сырца 907 907 907 840 840
на 1 вагонетке Число вагонеток 17 17 17 17 33 19
Число сырца Масса, кг: 15400 15400 15400 15400 27 700 16000
сухого сырца в одном автоклаве 55 500 55 500 50000 50000 75 700 40400
воды в сырце 3330 3330 3000 3000 4550 2420
вагонеток 8500 8500 8500 8500 13400 9500
металла нагреваемых частей автоклава 23000 23000 23000 23000 43000 24 000
теплоизоляции авто- клава 8400 8400 8400 8400 16600 9100
Начальная температу-
ра, °C: сырца 40 40 40 40 40 40
металла автоклава 60 70 60 70 90 70
вагонеток 20 20 20 20 20 20
теплоизоляции 50 55 50 55 65 55
(средняя) Конечная температура, СС:
сырца, стенок, авто- клава и вагонеток 175 191 175 191 203 191
теплоизоляции (средняя) 115 124,5 115 124,5 128 124,5
Удельная энтальпия, кДж/кг:
пара 2775 2790 2775 2790 2800 2790
воды 740 803 740 803 868 803
конденсата (средняя) 578 612 578 612 641 612
Скрытая теплота паро- образования, кДж/кг 2035 1970 2035 1970 1930 1970
Температура воздуха в цехе, °C 25 25 25 25 25 25
275
ность сырца 6%; средняя удельная теплоемкость кирпи-
ча в сухом виде (от 40 до 200°С) 0,9, металлических ча-
стей автоклава 0,478, воды 4,19 кДм</(кг*°С). В табл.
VII.9 приведены некоторые исходные данные, необходи-
мые для определения расхода тепла и пара при запари-
вании кирпича и камней различной пустотности в авто-
клавах разной длины пол давлением 0,8, 1,2 и 1,6 МПа,
а в табл. VI 1.10 дан расход тепла и пара. Число кирпи-
чей пересчитано на условный по внешним размерам
(250X120X65 мм). Масса условного кирпича определе-
на с учетом его пустотности.
ТАБЛИЦА VII.10. РАСХОД ТЕПЛА И ПАРА НА ЗАПАРИВАНИЕ
СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА И КАМНЕЙ БЕЗ ПЕРЕПУСКА
Статьи расхода тепла и пара Вцд юдслий. размеры автоклава, м. давление пара, МПа
полнотелый кирпич утолецепный Кирпич с 10% пустот камни с 24% пустот камин с 30% пустот
d- 2; /=19 tf—2; /==19 d=2; /==40 d=2; /=21
р=0,8 | Р—1.2 р=0.8 1 Р=1.2 р=1,6 р~1.2
Расход тепла, МДж; нагрев сырца с нахо- дящейся в нем влагой нагрев металлических стенок автоклава нагрев теплоизоляции нагрев нагоиеток теплопотерн во внеш- нюю сроду удаление воздуха (продувка) из авто- клава заполнение паром сво- бодного пространства с удаленным конден- сатом 11980 1265 503 637 2090 105 394 1165 13620 1360 538 683 2030 105 566 1280 10810 1265 503 637 2090 105 394 1165 12310 1360 538 683 2030 105 566 1280 20950 2320 963 1174 3810 210 1596 2515 10 152 1392 582 775 2045 105 679 1280
Всего 18139 20 182 16969 18872 33 538 17 010
Общий расход пара, кг Удельный расход пара иа 1 тыс. шт. условного кирпича, кг 6540 424 7220 469 6120 398 6760 439 12000 433 6100 38!
276
Указанные в табл. VII. 10 расходы пара приведены
без учета частичного использования тепла путем пере-
пуска пара из автоклава, в котором закончился процесс
изотермической выдержки, в свежезагруженный авто-
клав. Выше указывалось, что при снижении давления
в автоклаве получается избыток тепла, вследствие чего
пз кирпича испаряется значительное количество воды.
Массу, кг, перепускаемого пара, генерируемого за счет
тепла, содержащегося к концу изотермической выдерж-
ки в сухой массе сырца и находящейся в его порах воды,
можно определить из формулы
с» (<-<•)
где Сп—масса воды, содержащейся в порах кирпича (максимальное
заполнение пор 95%) при данной температуре перед снижением дав-
ления, кг; Ск — удельная теплоемкость сухого кирпича, кДж/(кгХ
Х°С); Gk—масса сухого кирпича, находящегося в автоклаве, кг;
/ — температура кирпича перед снижением давления, °C; I' — темпе-
ратура кирпича в конце перепуска,
ь С; |л — удельная энтальпия пара
перед снижением давления, кДж/кг;
in—то же, жидкости перед снижени-
ем давления, кДж/кг; i — то же, жид-
кости при конечном давлении пере-
пуска, кДж/кг.
Обычно перепуск ведут до
тех пор, пока давление пара в
автоклаве снизится до 0,25—
0,35 МПа. На это в зависимо-
сти от начального давления
пара уходит 0,5—0,75 ч. Пе-
репускаемый пар нагревает
свежезагруженный сырец в
другом автоклаве, поднимает
в нем давление до 0,15—
0,25 МПа (рис. VII.11) и тем
самым снижает расход остро-
го пара из котельной. Получа-
емая при этом экономия пара,
как видно из табл. VII.11, со-
ставляет 20—25%- Однако для
обеспечения возможности пе-
репуска пара необходимо, что-
Рис. VH.11. Изменение дав-
ления в автоклаве при пе-
репуске пара (------в ав-
токлаве с запаренным кир-
пичом; —-----тоже, с сыр-
цом)
/ — ппчплыюе давление лара
0.6 МПа; 2 — то же, 1,2 МПа;
3 — то же» 1,6 МПа
277
278
ТАБЛИЦА VI1.11. РАСЧЕТ ЭКОНОМИИ ПАРА ПРИ ПЕРЕПУСКЕ
Показатели Вид изделий, размеры автоклава, м, давление пара, МПа
полнотелый кирпич утолщенный кирпич с 10% пустот камни с 24% пустот камни с 30% пустот
d = 2; 1 - 19 d = 2: 1 = 19 d = 2; 1 =40 d = 2; / = 21
р — 0,8 р=1.2 Р = 0,8 1 р-1,2 р-1.6 Р - 1,2
Объем пор в сырце одного условно* го кирпича, дм3 0,61 0,61 0,55 0,55 0,463 0,427
В том числе занятых водой Масса воды в сырце, кг: 0,556 0,58 0,50 0,52 0,44 0,405
в одном 0,497 0,51 0,448 0,455 0,38 0,355
во всем кирпиче, находящемся в автоклаве, к началу перепуска 7645 7850 6900 7000 10500 5680
Масса сухого кирпича в автоклаве, кг Удельная энтальпия, кДж/кг: 555000 555 000 500000 500000 757000 404 000
ia 2775 2790 2775 2790 2800 2790
lo 740 803 740 803 868 803
i'n 583 603 583 603 638 603
Температура, °C Масса, кг: 138,2 142,9 138,2 142,9 151,1 142,9
перепущенного пара при снижении давления (За вычетом потерь в трубах) 1360 1815 1223 1610 2705 1297
свежего пара, поступившего из ко- тельной Удельный расход свежего пара на 1 тыс. условных кирпичей, кг 5180 5405 4897 5150 9295 4803
336 350 318 334 336 300
То же, % удельного расхода пара без перепуска 79,2 74,6 80 76,2 77,5 78,7
бы загрузка автоклавов сырцом, выгрузка кирпича и ре-
жим его запаривания производились строго по графику.
Следует отметить, что регулярный перепуск пара воз-
можен только при наличии на заводе не менее пяти ав-
токлавов. Пар из автоклава после снижения давления
до 0,25—0,35 МПа можно использовать разными спосо-
бами.
Я. С. Штернгас и М. И. Лаповок осуществили на
Мытищинском заводе так называемый вакуум-перепуск
пара, сущность которого видна из следующего примера.
Из автоклава № 1 перепускают пар в автоклав № 2, а
в это время автоклав Хе 3 вакуумируют. После сниже-
ния давления в автоклаве М® 1 до 0,25 МПа из него вто-
рично перепускают пар, но уже в вакуумированный ав-
токлав 3. Когда давление в нем достигнет атмосфер-
ного, в автоклав X® 3 перепускают пар из автоклава
X® 4, находящегося в это время под полным давлением,
н т.д. Этот способ двойного перепуска осуществим при
наличии не менее восьми автоклавов и дает возмож-
ность экономить до 40% тепла.
Л. И. Шумахер осуществил на Липецком заводе ус-
тановку аккумулятора пара (типа «Руте»), изготовлен-
ного из выбракованного автоклава. Это позволяет вы-
пускать пар из автоклава, в котором закончилось запа-
ривание, в аккумулятор, не дожидаясь, когда будет
готов к приему пара другой автоклав, что создаст удоб-
ства в эксплуатации.
В процессе работы автоклавов из них удаляют горя-
чий конденсат, а после перепуска - пар низкого давле-
ния. Конденсат частично или полностью может быть ис-
пользован после очистки на первичное и вторичное ув-
лажнение силикатной смеси, а также для отопления
завода. Пар низкого давления целесообразно применять
для подогрева питательной воды в котельной. Зимой
используют также тепло, отдаваемое стенками автокла-
вов для подогрева воздуха и создания тепловых завес
в дверных проемах, а также в аспирационных системах.
Указанными способами можно использовать для нужд
завода еще до 20% тепла, расходуемого на запарива-
ние кирпича.
VII.6. ОБОРУДОВАНИЕ
Автоклавы, изготовляемые в СССР для запаривания
силикатного кирпича, выпускают иа рабочее давление
279
ТАБЛИЦА VII.12. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРКТЕРИСТИКА АВТОКЛАВОВ
ДИАМЕТРОМ 2 м ДЛЯ ЗАПАРИВАНИЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Показатели Длина автоклавов, м
17 1 is | 19 1 21 40
Тип автоклава Проход- ной Тупико- вый Проход- ной Тупико- вый Проходной
Рабочее давле- ние пара, МПа 1,2 1.2 1,2 1,2 1,6 1,6
Рельсовая кол- лся, мм Привод меха- низма откры- вания крышек Габариты, мм: 750 750 Рут 750 юй 750 750 Гидр: чес 750 П1ЛИ- кий
длина 18670 18160 20730 20225 23 200 40400
ширина 2690 2690 2690 2690 2560 —.
высота 3830 3830 3830 3830 3720 ——
Масса, кг 23 070 21 600 25707 23440 32 150 47 400
1,2 МПа. Разработаны н испытаны автоклавы на давле-
ние 1,6 МПа. Поставляемые из ПНР автоклавы рассчи-
таны также па 1,6 МПа.
В табл. VI 1.2 приведены технические данные выпус-
каемых автоклавов, а на рис. VII. 12 показан их общий
вид. Во избежание значительных деформаций, вызыва-
ющих дополнительные напряжения в металле при бы-
стром нагревании и остывании автоклавов, на них име-
ются преобразователи, обеспечивающие безопасные ско-
рости подъема и снижения давления пара. Для устране-
ния электрохимической коррозии стенок автоклавов
предусмотрена их катодная защита.
Запарочные вагонетки бывают со сплошными н ще-
левыми платформами. Платформы вагонеток, применяе-
мых на большинстве действующих заводов, облицованы
сплошным стальным листом толщиной всего 5 мм. При
сварке с рамой вагонетки он деформируется и приобре-
тает волнистую поверхность, на которой сырец растрес-
кивается, особенно в нижних рядах. Во избежание этого
на Калининском КСМ № 1 сверху существующей плат-
формы запарочной вагонетки приваривают четыре хоро-
шо отрихтовапныс полосы из листа шириной 250 мм,
длиной 1760 мм, толщиной 5—6 мм. Запарочные ваго-
нетки со щелевыми платформами составлены из четы-
рех штампованных тонкостенных профилей коробчатого
280
сечения (рис. VII. 13). Щели между Ними расположены
так, что сквозь них удаляется смесь, оставшаяся на
сырце после его формования, обычно просыпающаяся
при его укладке на запарочные вагонетки в промежутки
между стенками садки сырца (заусенцы, облой и т. п.).
Поэтому на вагонетках со щелевой платформой проме-
жутки между стенками садки свободны от просыпн, и
кирпич хорошо снимается грейферными захватами, тог-
да как при сплошной платформе необходимы дополни-
тельные операции для уплотнения первого ряда сырца.
Вагонетки с сырцом загружают в автоклавы толка-
телями различной конструкции: реечными, винтовыми,
троссовыми, перемещающимися по путям параллельно
фронту автоклавов или же размещенными на персдаточ-
Рис. VI 1.12. Проходной автоклав диаметром 2 и длиной 19 м
а — с поворотными крышками и редуктором: 1 — крышка: 2 — укосина: 3 —
манометр; 4 — предохранительный клапан; 5—дорпус; 6 — с гидравлическим
приводом подъема крышек и поворота байонетного кольца: 1 — байонетное
кольцо; 2— гидроцилиндры поворота кольца; 3—крышка; 4— тяцроцнтаикр
подъема крышкн
’iPjit. VII.13. Автоклавная вагонетка со щелевой платформой
1— рама; 2— площадки нэ гнутого листа: 3 — подшипник; 4 — колеса
281
пых тележках, подвозящих запарочные вагонетки с сыр-
цом к автоклавам. В некоторых случаях толкатели пред-
ставляют собой тяжелые самоходные тележки, въезжа-
ющие в автоклавы вместе с заталкиваемыми запароч-
ными вагонетками.
Ниже приведены данные о разработанных Гипрост-
ромом передаточных мостах с толкателями СМС-157:
Грузоподъемность, т............................ 20
Скорость передвижения моста, м/с.................. 2
Число рядов:
тележек............................................ 2
толкателей....................................... 2
Усилие толкателя, кН........................ . до 30
Ход толкателя, мм:
в сторону прессов................................ 550
в сторону автоклавов ......................... 1700
Скорость толкателя, м/с 0,2
Колея, мм:
моста . 2200
релков . . 750
Габариты, мм:
длина.................................... .... 6375
ширина .... .... ......... 2700
высота........................................ 1620
•Масса, кг..................................... 6280
Установленная мощность, кВт . 21
В процессе эксплуатации наружная поверхность за-
парочных вагонеток постепенно загрязняется — к ней
прилипают частицы силикатной смеси, которые при ав-
токлавной обработке превращаются в весьма прочные
наросты, приводящие к дефектам сырца.
Для периодической очистки платформ запарочных
вагонеток НИПИсиликатобетон разработал установку,
характеристика которой приведена ниже.
Число вагонеток в 1 ч................. До 60
Частота вращения очистительных голо-
вок, об/мии............................... 570
Число очистительных голонок .... 4
Скорость протягивания вагонеток, м/мин 2; Г, 0,67
Мощность электродвигателей, кВт . . 39,5
Габариты, мм:
длина . . 2720
ширина . 2000
высота . . . . 2180
Масса, кг................................. 2380
282
Одним из основных источников возникновения дефек-
тов в сырце является плохое состояние узкоколейных
путей, особенно их стыков и стыков между торцами ста-
ционарных и уложенных на передаточной тележке рель-
сов, а также переходных мостиков автоклавов.
По исследованиям И. Я. Лейченко и Р. А. Рух лича
[72], перепад по высоте рельсов более 4 мм на стыках и
загрязненность рельсов смесью приводят при транспор-
тировании запарочной вагонетки к разрушению на каж-
дых стыке и неровности по два — четыре сырца проч-
ностью 0,3—0,4 МПа.
ГЛАВА VIII. ЦВЕТНОЙ СИЛИКАТНЫЙ КИРПИЧ
VI1I.I. ТРЕБОВАНИЯ К ЦВЕТНОМУ КИРПИЧУ
И СПОСОБЫ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
В связи с тем что в настоящее время возводят кир-
пичные здания без оштукатуривания стен снаружи, пе-
ред силикатными заводами остро встал вопрос о произ-
водстве лицевого, в том числе цветного, кирпича для
кладки фасадов. Лицевой кирпич должен обладать более
точными размерами, более высокими прочностью, плот-
ностью и морозостойкостью, чем рядовой.
Требования, предъявляемые к лицевому силикатному
кирпичу, регламентированы ГОСТ 379—79, а также
СНиП П-В.2-71. Марка полнотелого лицевого силикатно-
го кирпича должна быть не ниже 125, а морозостойкость
в зависимости от климатических зон и назначения ча-
стей зданий — Мрз25—Мрз50. Пористость лицевого кир-
пича должна быть низкой во избежание загрязнения
пылью, а также для уменьшения взаимодействия с аг-
рессивными газами, содержащимися в воздухе. Окра-
шенный силикатный кирпич должен обладать высокой
атмосфсростойкостью: нс выцветать под воздействием
инсоляции, попеременного увлажнения и высыхания, за-
мораживания и оттаивания. Повышенные требования
предъявляются также к содержанию включений, отби-
тостн углов и ребер, внешнему виду и цвету лицевого
силикатного кирпича.
Возможны следующие способы изготовления цветно-
го силикатного кирпича: путем объемного окрашивания
всей силикатной смеси перед формованием сырца; напе-
283
разной из известково-кварцево-
го вяжущего с различными пи-
гментами, по данным JI. И. Хо-
лоповой. 11. Ю. Бушминой
/ — без пигмента; 2 — с FCyOj; 3 -
с Сг2Ол; 4 — с К«Сг4От
го?
костью. Естественно, что
помимо этих свойств, они
должны быть евсто- и ат-
мосферостойкими.
Г. И. Книгина и
Л. С. Факторович [58] изу-
чали активность 40 различ-
ных минеральных пигмен-
тов по отношению к окиси
кальция при автоклавирова-
нии. Авторы нашли, что чем
меньше активность пигмен-
тов с известью, тем выше
их окрашивающая способ-
ность. В связи с этим они
разбили все опробованные
пигменты на четыре группы:
I — высокоактивные, погло-
щающие более 55 мг окиси
кальция на 1 г пигмента
(ультрамарин, милори, ох-
ры и т.д.); II — активные,
поглощающие 50— 55 мг/г
(глины» умбры, снопы и
т.д.); III — среднеактивные,
поглощающие 40—50 мг/г
свинцовый желтый, мумии и
т. д.); IV—малоактивные, поглощающие не менее40 мг/г
(рсдоксапд, окись хрома н г. д.).
Они определили, что растворимые в щелочной среде
частицы пигмента вступают при автоклавной обработке
в химическое взаимодействие с окисью кальция, теряют
собственную окраску и ослабляют окраску силикатной
смеси. Растворяясь в слабой кремневой кислоте, такие
пигменты взаимодействуют и с кремнеземом. Установ-
лено, что фазовый состав новообразований известково-
песчаных материалов, окрашенных малоактивными пиг-
ментами, нс отличается от состава неокрашенных и
представлен высокоосновными и низкооснбвными гид-
росиликатами кальция, тогда как в образцах, окрашен-
ных активными пигментами, кроме указанных гидроси-
ликатов кальция найдены гидроалюминаты С3АН6, гид-
роалюмосиликаты СзАБыНз кальция и гибшит Л1(ОН)з.
Я. И. Холопова и И. Ю. Бушмина [162] запаривали в
286
автоклаве смеси гидрата окиси кальция и молотого квар-
ца с основностью C/S=0,8 при 0,8 МПа по режиму 2+
+8+2 ч. В смеси вводили пигменты Fc2O3, Сг2О3 и
К2СГ2О7. На рис. VIII. 1 ясно видна разница между характе-
ром термограмм смесей без пигмента и с пигментами. Авто-
ры считают, что хромофоры стимулируют образование
кристаллических фаз — гиролита с железом, C2SH(A) с
хромом и C2SH(C) с марганцем и др. Они также пришли
к выводу, что в смесях с основностью 0,8 и I все
без исключения соединения хромофоров—растворимые
и нерастворимые — способствуют более активному взаи-
модействию извести с кремнеземом и увеличивают коли-
чество новообразований.
В. Б. Барановский [4] установил, что пигменты при
автоклавной обработке вступают в реакцию с гидратом
окиси кальция и что реакционная способность опреде-
ляется их химическим и минералогическим составом, а
также дисперсностью. При этом окислы железа, марган-
ца и хрома, гидроокислы железа и марганца образуют
с известью соответственно гидроферриты, гидромангана-
ты и гидрохромиты кальция. Установлено также, что
реакционная способность важнейших красящих соеди-
нений значительно ниже, чем примесей, содержащихся в
пигментах, и тем более кварца.
Во ВНМИстроме Э. А. Никитина и др. исследовали
взаимодействие некоторых пигментов и известково-квар-
цевого вяжущего. К вяжущему с C/S = 0,6, которое обес-
печивает оптимальные технические свойства силикатного
кирпича, добавляли 15, 20, 30 и 40% пигмента, что соот-
ветствовало его содержанию в кирпиче 2; 3; 4 и 5%.
Сформованные образцы вяжущего с пигментами запа-
ривали в автоклаве с изотермической выдержкой при
175° С 6 ч.
Термограммы образцов (рис. VIII.2) показывают, что
при введении в вяжущее различного количества пигмен-
тов, содержащих окислы и гидроокислы железа и хрома,
образуются наряду с гидроенллкатами также гидрофер-
риты и гидрохромиты кальция.
Большую группу красящих веществ составляют неко-
торые отходы промышленности и горные породы, напри-
мер пиритные огарки, отходы при добыче железных
руд, шлаки черной и цветной металлургии, золы и шла-
ки теплоэлектростанций, фоссфорные шлаки, охристые
глины, глауконитовые породы, бокситные шламы, шун-
гиты и т. д.
287
« ТАБЛИЦА VIII. i. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МАТЕРИАЛОВ, %, ОПРОБОВАННЫХ В КАЧЕСТВЕ ПИГМЕНТОВ
Пигмент SIO, AltOj Fe,Oa FeO T!O, СаО MgO so, MnO K.0 Na,0 П.п.п. X
Пиритные огарки 17 4,56 37,93 29,21 0,08 1,92 2,23 4,8 0,12 0,44 0,4 2,18 99,96
То же Отвальная порода при добыче алапаев- ской руды: 13,38 5,8 72,81 0,1 1,71 1 3,42 — o, 77 2,65 101,64
обожженная крас- ная 27,34 16,97 45,87 — — 0,47 0,4 0,14 Следы 0,04 9,31 99,94
необожженная желтая 34 11,9 42,1 — — 0,38 0,28 0,03 — — 8,5 98,55
Шунгитовая порода 69,76 3,87 1,38 0,58 0,32 — 1,02 0,7 0,94 0,24 21,55 99,73
Шлак котельный от сжигания подмосков- ного угля 43,79 27,52 9,57 —— 1,04 3,01 0,54 1,82 — — — 13,51 100,4
Суглинок вскрыш- ной красный 83,18 6,75 4,24 — 0,19 0,62 0,97 0,02 — — — 2,54 98,51
ГЛниа Охра: 52,26 23,38 7,18 0,2 4,24 1,5 0,68 0,12 0 18 5,7 95,44
глинистая 36,68 .12,33 14,09 — 0,04 - — - 10,44 91,58 98,24
желтая 38,52 11,56 12,5 0,68 10,97 1,26 0,41 22^34 (в том числе СОа9,87)
Марганцевая руда Глауконит 25,73 49,37 3,09 7,99 3,66 16,91 2,15
Чурбашская руда: 14,58
необожженная 7,9 60,93 0,21
обожженная Пыль газоочистки мартена: 17,26 7,56 70,62 0,31
Запорожстали 0,44 0,86 94,15 0,77
Ждановского за- вода 0,5 1,2 88,14 1,06
Суркк железный 7,08 5,55 82,75 —
Трепел Пыль от конвертора: 72,3 14,9 5,8 0,2
собранная в водя- ном скруббере (ос- таток на сите с сет- кой № 009 3%) 0,7 0,3 91
собранная в цик- лоне (остаток на сите с сеткой № 009 52%) 10,4 1,5 69 —
Зола ТЭЦ 00 <о 47,1 36,2 8,1 —
0,13 3,12 3,24 0,21 48,21 12,16 99,55
— 4,3 4,4 0,49 0,02 6,89 2,26 94,78
1,31 0,56 0,73 2,22 0,46 4,16 93,06
1,18 0,89 0,75 1,49 0, 14 0,18 100,38
— 0,56 0,22 0,28 0,65 — — 97,93
— 3,25 0,55 3,2 1,2 — — — 99,1
— 0,1 — — 0,14 — — 4,09 98,71
— 0,84 2,09 0,89 0,02 2, 83 0,32 99,89
0,2 2,1 1,2 — 1,7 — — — 97,2
0,3 12,8 0,3 — 1,5 — — — 95,8
0,9 5,3 1,1 — — 1 ,1 — 99,8
В СССР проведены обширные исследования по ис-
пользованию таких материалов для объемного окраши-
вания силикатного кирпича [125, 127, 133]. Так как основ-
ными пигментами в.этих материалах являются окислы и
гидроокислы железа, хрома и марганца, их взаимодей-
ствие с компонентами силикатной смеси аналогично
взаимодействию концентрированных товарных пигмен-
тов, что видно из рис. VII 1.2. В табл. VIII. 1 приводятся
данные о химическом составе некоторых красящих отхо-
дов промышленности и горных пород, используемых в
производстве цветного силикатного кирпича.
Рис. VIH.2. Термограммы образцов из известково-кварцевого вяжу-
щего с различными пигментами при разном их содержании в вяжу-
щем, по данным Э. А. Никитиной
а — с молотыми пиритными огарками; б — с окисью хрома; в — с алапаевской
желтой; г — с жслезоокмсным желтым; 0, /, 2, 3, 4 — содержание пигментов
в вяжущем 0, 16, 20, 30. 40%
290
Из данных таблицы видно, что окраску большинству
указанных материалов придают окислы железа, а ос-
тальным— углерод (шлаки, золы, шунгит), окись мар-
ганца (марганцовая руда) и др. Необходимо отметить,
что во многих из приведенных в табл. VII 1.1 красящих
материалов содержатся кварц и алюмосиликаты, нахо-
дящиеся в дисперсном состоянии, благодаря чему они
при автоклавной обработке активно вступают в реакцию
с известью и образуют дополнительно в кирпиче гидро-
силикаты и гидроалюминаты кальция. При использова-
нии сернокислых и хлористых солей меди, железа, мар-
ганца и других металлов для объемного окрашивания
они реагируют с силикатной смесью в процессе авто-
клавной обработки и изменяют первоначальный цвет,
приобретенный сырцом. Так, по данным [162], раствори-
мые соли FeSO4 и FeCl3 окрашивают кирпич в условиях
тепловлажностной обработки в слабые желтоватые тона,
переходящие затем в розоватые, jCr2(SO4)3— в серо-зе-
леноватый, КгСгйОу — в желто-зеленый тон. Ю. А. Спе-
сивцев и др. [118] указывают, что в результате запарива-
ния водные растворы сульфатов кобальта и меди при-
дают кирпичу буро-черный цвет, а сульфаты железа —
ржаво-коричневый. Исследования ВНИИстрома дали
подобные же результаты.
Взаимодействие красителей с запаренным
силикатным кирпичом
При окрашивании силикатного кирпича (уже под-
вергшегося автоклавной обработке) растворами краси-
телей последние впитываются в поры кирпича и вступа-
ют с ним во взаимодействие. Выше упоминалось, что для
окрашивания силикатного кирпича можно применять ор-
ганические и неорганические красители. К первым отно-
сятся растворимые кислотные красители, а ко вторым —
растворимые соли некоторых тяжелых металлов.
По данным П. И. Боженова и др. [13], органические
кислотные красители, содержащие карбоксил и сульфо-
группу, при взаимодействии с известью образуют нера-
створимые в воде соли (лаки) за счет замещения водо-
рода в кислотных радикалах SO3H и СО2Н щелочнозе-
мельными металлами. Процесс связывания кислотных
красителей с основными материалами и образования при
этом нерастворимого лака носит название «осаждение
291
на субстрате» [162]. Такое «осаждение» возможно на ас-
бестоцементе п силикатных материалах, в которых «суб-
стратом», т. е. основанием, связывающим краситель, яв-
ляется известь. Поэтому чем больше содержится в окра-
шиваемых запаренных силикатных образцах свободной
извести, тем интенсивнее получается их цвет.
При значительном содержании в кирпиче свободной
извести глубина пропитки невелика — всего 0,5—1 мм
вследствие того, что быстро образовавшаяся на поверх-
ности цветная пленка лака препятствует поступлению
раствора в глубь образца. Взаимодействие между орга-
ническими красителями и известью значительно ускоря-
ется при подогреве красящего раствора до 75—90° С
(в 3—4 раза). Такое же ускорение наблюдается и при
окрашивании горячего силикатного кирпича, выгружен-
ного из автоклава. Однако в этом случае глубина про-
питки резко увеличивается (до 10—20 мм) за счет ва-
куума, образующегося в порах кирпича при его остыва-
нии. Интенсивность же окраски понижается вследствие
незначительного содержания в кирпиче свободной из-
вести.
При окрашивании силикатных изделий в растворах
сернокислых солей тяжелых металлов, по нашим иссле-
дованиям [139], происходит обменная реакция между
медным или железным купоросом и свободной известью:
CuSO4 I Са (ОН)Й -> CuO-1 CaSO4-| t^O;
FeSO< I Са (OH)2 -> Fe (OH)2+CaSO4.
Окись меди и гидрат закиси железа являются нера-
створимыми солями, а образующийся в результате об-
менной реакции гипс, выступающий в виде налета на по-
верхности изделий, легко растворим в воде. В дальней-
шем на воздухе Fe(OH)a постепенно превращается в
Fe(OH)s- Окись меди придает поверхности силикатных
изделий салатовый цвет, а гидрат закиси железа — тер-
ракотовый.
По мнению Л. И. Холоповой и И. Ю. Бушминой [163],
при окраске силикатных изделий после их автоклавной
обработки цветными растворами солей железа, марган-
ца, кобальта, никеля п меди происходит замещение ио-
нов кальция в гидросиликате ионов цветных металлов.
Но такая окраска характеризуется малой интенсивностью
п дает лишь светлые тона: розовые, зеленые, бежевые
и голубоватые.
202
По данным исследований К. В. Ростенко и М. Т. Ду-
лебы [108], при взаимодействии сернокислых, азотнокис-
лых и хлористых солей меди, хрома, никеля и железа с
Са(ОН)2 получаются коллоидные осадки, которые при
высыхании превращаются в цветные кристаллы светлых
тонов: голубого, зеленого и желтого. Тонкомолотый мел
и известняки при взаимодействии с этими же солями
окрашиваются более интенсивно, но только при нагреве
растворов до 85—95° С. Синтезированный CSH(B) так-
же дает чистые и яркие цвета в виде тонких поверхност-
ных пленок.
Петрографические, рсптгеноструктурные и дифферен-
циально-термические анализы показали, что при взаи-
модействии раствора модного купороса с силикатным
кирпичом в порах последнего образуются коллоидные
пленки из таких искусственных минералов, как азурит
и малахит, а при пропитке смесью медного купороса и
поваренной соли — минералы типа атакамита.
Авторы [108] установили, что растворы солей тяже-
лых металлов, взаимодействуя с гидроокисью, карбона-
тами и гидросиликатами кальция, не вступают в реакцию
с зернами кварца. Таким образом, окрашивание опреде-
ляется не только, как предполагалось ранее, наличием
свободного гидрата окиси кальция в кирпиче, а также
всегда присутствующими в нем карбонатами и силикат-
ными новообразованиями.
Влияние пигментов на прочность кирпича
Данные исследователей по этому вопросу не совпа-
дают. Г. С. Палагин, применявший в качестве красите-
лей на заводе «Невские пороги» мумию, охру, железный
сурик, цемянку и топочный шлак, получил наименьшую
прочность кирпича при окрашивании цемянкой, а наи-
большую— при введении шлака. По данным М. А. Мат-
веева, использовавшего для изготовления цветного кир-
пича на Краснопресненском заводе Журавскую охру,
смесь охры с суриком и окись хрома, все эти пигменты
увеличивали прочность кирпича. В то же время П. С. Но-
виков нашел, что охра и сажа значительно снижают
прочность окрашенных образцов, изготовленных с при-
менением люберецкого и краснопресненского песков.
А. В. Хохлачев при окрашивании силикатного кирпича
на Бежицком заводе пиритными огарками и уральскими
293
бокситами установил, что они не влияют на его проч-
ность, а по опытам М. Б. Торпусмана на том же заводе
бокситы ее резко ухудшают и поэтому нс могут быть ис-
пользованы.
А. В. Скородумов [114] указывает, что 3% охры не
окрашивают кирпич Ярославского завода, а при боль-
шем ее содержании он неморозостоек.
Проведенными во ВНИИстроме Э. А. Никитиной
исследованиями установлено, что более четко сказыва-
ется добавка пигментов на прочности образцов, изготов-
ленных из одного лишь вяжущего (без немолотого пес-
ка). Это происходит вследствие большого относительно-
го содержания пигментов в формуемой смеси,
доходящего до 40%. Из рис. VIII.3, а видно, что проч-
ность образцов из вяжущего значительно снижается уже
при содержании 15% охристых отходов алапаевской ру-
ды. Тс же отходы в обожженном до красного циста со-
стоянии меньше влияют на прочность образцов. Добавка
тонкомолотых пиритных огарков почти нс оказывает
влияния, а окись хрома несколько повышает прочность
образцов из вяжущего. Прочность же силикатного кир-
пича, изготовленного из 16—17% вяжущего и 80—84%
немолотого песка с добавкой 1,5—10% этих же пигмен-
тов, очень мало меняется, что видно из рис. VIII.3,6.
Г. И. Книгина и Л. С. Факторович [58] также пришли
к выводу, что введение в силикатную смесь малоактив-
ных пигментов мало влияет на прочность кирпича
(рис. VIII.3,в). Примерно такие же результаты получи-
ли Л. И. Холопова и И. Ю. Бушмина [162] на образцах
из одного известково-кварцевого вяжущего с добавкой
2% разных пигментов.
В работе Т. Т. Троцко и др. [127] были испытаны
окись хрома, железный сурик, коричневая охра и шесть
видов местных красящих материалов. Однако их влия-
ние на прочность образцов выявляется недостаточно
четко вследствие того, что дозировка пигментов не ме-
нялась (сурик и окись хрома — по 3%, остальные—
10%), и нет данных о прочности контрольных образцов
без пигментов.
Значительный разброс прочностей, вероятно, можно
объяснить тем, что авторы изготовляли образцы на раз-
ных песках. Это подтверждается их же опытами на
Днепропетровском заводе, где добавка шести опробо-
ванных авторами пигментов повысила во всех случаях
294
♦о
Л $ г)
Рис. VIИ.3. Влияние различных
лнкатного кирпича
fl—образцы из вяжущего: / — с окисью хрома; 2 —с пиритными огарками; 3 — с алапаевской желтой; 4 — алапаевской кра:;:!
о —кирпич на том же вяжущем: / — без пигмента; 2 —с 1,5% пиритных огарков; 3— с 8% алапаевской красной; 4 —с 1С:>
паевской желтой; 5 —с 5% шунгита: в —образцы из вяжущегос песком: / — без пигмента; 2 —с 3% окисн хрома; 3—:
редок с айда; 4 — с 3% железного сурика; 5 —с 7% свинцового желтого крона; 5 —с 10% охристой глины; г —кирпич: / —fi: пиг-
мента; 2 —с 10% пиритных огарков; 3 —с 3% железного сурика; 4 —с 3% окисн хрома; 5 —с 10% трепельного пигмсе:: — с
10% чурбашской руды необожженной; 7 — то же, обожженной
Рис. VIII.4. Влияние различных
красящих отходов промышлен-
ности на прочность силикатных
прессованных образцов [133]
прочность кирпича по срав-
нению с неокрашенным на
6—40% (рис. VIII.3,e).
В отличие от приведенных
выше работ мы исследовали
влияние на прочность прес-
сованных образцов, изготов-
ленных из силикатной сме-
си оптимального зернового
состава, различного количе-
ства красящих материалов,
таких, как подмосковный
уголь и шлак от его сжига-
ния, цемяпка, вскрышной
суглинок, местная охра и
др. [133]. Из рис. VIII.4
видно, что часть пигментов
повышает прочность окра-
шенных образцов по срав-
1 — цемяпка; 2—красный суглинок;
3—железоокисиый красный из пи-
ритных огарков; 4 — котельный
шлак; S — охра; б — подмосковный
уголь
нению с контрольными, а
другие ее снижают. Одна-
ко практически заметное
влияние на прочность кирпи-
ча оказывается лишь при
введении в шихту более 2—3% пигментов.
Окрашивание силикатного кирпича растворами ор-
ганических красителей должно мало влиять на его проч-
ность, так как толщина образующейся цветной пленки
лака незначительна. По этой же причине мало меняется
прочность кирпича, поверхность одной или двух граней
которого пропитана растворами солен металлов.
Стойкость пигментов
для окрашивания кирпича
Пигменты, предназначенные для окрашивания сили-
катного кирпича, обычно испытывают на стойкость при
воздействии щелочной среды, высоких температур в
процессе автоклавной обработки, а также на светостой-
кость окрашенных изделий.
Рэде [184] исследовал стойкость различных пигмен-
тов в силикатных материалах (табл. VIII.2). Из опробо-
ванных пигментов Рэде рекомендует для окрашивания
силикатного кирпича лишь некоторые из них, указанные
в табл. VIII.3.
296
ТАБЛИЦА VI1I.2. СТОЙКОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ПИГМЕНТОВ
ПРИ ОКРАСКЕ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Пигмент Свето- стой- кость Щело- честой- костъ Пригод- ность для скрещива- ния сили- катного кирпича Примечание
Красный: желсзоокнспый крас- 4' 4 4-
пый молибденовый крас- (+) —
ный кадмиевый красный 4- ——
Желтый: желсзоокнспый жел- 4 + 4
тый инкель-титановый жел- 4- 4 4
ТЫЙ неаполитанский жел- 4 + 4- Чувствителен
ТЫЙ кадмиевый желтый (4) к водным раство- рам сернистых соединений
хромово-цинковый (4) — —
желтый Коричневый: железоокисный ко- 4- 4- 4 Специальная мо-
рнчневый умбра и сиена 4 4- 4- дпфикация
Зеленый: окись хрома I- 4- 4
гидрат окиси хрома 4- 4- 4
хромово-цииковыЙ зс- 4-
левый Черный: железоокисный чер- 4 4- 4
ный температуростойкий 4 4-
марганцовый (черный) сажа 4- -1- (+) Цвет ослабевает
Синий: кобальтовый синий 4 4- 4 за счет вымыва- ния дождевой во- дой
марганцовый скннй 4- Р)
ультрамарин 4- (4)
берлинская лазурь (1) —
Условные _ обозначения: —стойкий; (+) — условно-стойкий;
<—» нестойкий.
297
ТАБЛИЦА V11I.3. МИНЕРАЛЬНЫЕ ПИГМЕНТЫ, РЕКОМЕНДУЕМЫЕ
РЭДЕ ДЛЯ ОБЪЕМНОГО ОКРАШИВАНИЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Цвет Tim пигмента фирмы «Байер» Химическое обозначение
Красный Желтый Коричневый Черный Зеленый Синий Все типы красных окнелов же- леза Все типы желтых окнелов же- леза Все типы светлых желтых (100, 200, 89, 3R) Жслезоокисный коричневый 600* Железоокисный коричневый 645Т Жслезоокисный черный ЗОЗТ Окись хрома GN, GX Гидрат окиси хрома Lc-70 Светло-синий 100, 2R a-FcjtOg a-FeOOH Смеси: ТЮг, Sb^Og, Н1О(СггОз) a-FcsOg+a-FeOOH Смесь РегОз и МпаОз Смесь FeaOg и МпдОз I cx-CrsOe 1 Водосодержащий СгООН Смесь СоО, AI2O3 и СгаОз
* Смешением жслсзоокиспых красного, желтого и черного пигмен-
тов можно получить различные оттенки коричневой окраски кирпича.
ТАБЛИЦА VI11.4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ СТОЙКОСТИ
НЕКОТОРЫХ ПИГМЕНТОВ ПРИ ОКРАШИВАНИИ СИЛИКАТНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Пигмент Цвет Щелочестой- костъ Устойчивость при гидротер- мальной об- работке Светостой- кость Влияние на физнко-мека- ническис свой- ства силикат- ных мате- риалов Пригодность пигмента для окрашивания силикатных материалов
Охра Ми Желтый пер + альпые 4- ниг 4- менты Удовлетво- Пригоден для
Желтый желе- » 4- 4- 4- ряет » окрашивания о малоинтен- спвные тона То же
зоокисный Сурик желез- Красный 4- 4- 4- » э
ный Красный же- > 4- 4- 4- > Пригоден
лезоокисный Кадмий: красный » 4- 4- 4- Не испытан Не пригоден
пурпурный 4- 4- 4- То же из-за низкой красящей спо- собности То же
208
Продолжение табл. V11I.4
Пигмент Цвет Щелочестоя- кость Устойчивость! гидротер- мальной об- работке Светостой- кость Влияние на физико-меха- нические сиой- ства'силикат- ных материа- лов Пригодность пигмента для окрашивания силикатных материалов
Умбра жжен- ная Корич- невый + 4- 4- Не испытан Не пригоден из-за низкой красящей спо- собности
Минеральная коричневая ар- хангельская Корич- невый 4 4- 4 То же То же
Кобальт си- ний Синий + 4- 4- » >
Ультрамарин » + 4- -1- >
Марганцовая голубая Окксь хрома Голубой + 4- Нс пригоден
Зеленый -1- 4- 4- Удовлст- поряет Пригоден для окрашивания в малопнтеп- снвиыс тона
Изумрудная зелень в 1- —— 4- Не испытан Не пригоден
Марганцовая черная Черный -1- 4- 4- Удовлет- воряет Пригоден в со- четании с са- жей
Черный жсле- зоокненын » 4- 4- 4- У> Пригоден
Сажа » Ор 4- rain 4- Аческис 4- пн гмемты >
Желтый свето- прочный Оранжевый 2Ж Желтый + — — Не испытан Не пригоден
Оранже- вый + 4- — То же То же
Красный Ж Красный I- — — » »
Крапплак КГ Малино- вый -1 4- » >
Кубовый бор- до (в пигмент- ной форме) Бордовый 4 4- 1 Удовлетво- ряет Пригоден, но дефицитен к дорог
Розовый хи- пакрндиновый Розовый + 4- 4 То же
Фиолетовый Фиолето- вый 4 4- 4- » >
Голубой фта- лоцианиновый Синий 4 4- 4- » Пригоден для окрашивания тонких слоев
Зеленый фта- лоцианиновый Зеленый -1 4- 4- V То же
Условные обозначения: « держал. - испытание выдержал; «—» — не вы-
299
Данные исследований Л. И. Холоповой и И. Ю. Буш-
миной [162] о стойкости некоторых пигментов при окра-
шивании силикатных материалов, подвергающихся ав-
токлавной обработке, приведены в табл. VII 1.4. При
сравнении их с результатами исследований Рэде можно
установить разницу в оценке авторами стойкости неко-
торых пигментов. Так, например, по данным Л. И. Холо-
повой и И. Ю. Бушминой, кадмий красный и ультрама-
рин выдерживают автоклавную обработку и являются
щелочестойкими, а по данным Рэде, они не выдерживают
этих испытаний. Гидрат окиси хрома, по Рэде, является
стойким при автоклавной обработке, а по Л. И. Холопо-
вой и И. Ю. Бушминой, — нет. Очевидно, авторы иссле-
довали различные разновидности пигментов, имеющих
одинаковое наименование.
Вопрос о стойкости фталоцианинового голубого пиг-
мента тоже является спорным. По нашим исследовани-
ям, цвет окрашенного им кирпича, в котором известь
была полностью связана в гидросиликаты кальция, зна-
чительно ослабел после года пребывания на крышной
станции. Вейд [185] также установил, что фталоцианино-
вый голубой пигмент очень быстро выцветает в силикат-
ном кирпиче. Это подтверждено и практикой некоторых
наших предприятий.
В процессе эксплуатации окрашенный силикатный
кирпич помимо воздействия света подвергается много-
кратным увлажнению и высыханию, замораживанию и
оттаиванию, нагреванию и охлаждению. Поэтому более
жесткими являются испытания окрашенных пигментами
силикатных материалов при циклическом комплексном
воздействии указанных факторов. Результаты таких ис-
пытаний лабораторных образцов в климатической каме-
ре, а также двухлетних натурных испытаний на откры-
том воздухе [131] приведены в табл. VII 1.5, из которой
видно, что окраска образцов практически не изменилась.
Во ВНИИстроме Э. Л. Никитиной и М. И. Архангель-
ской были проведены испытания цветных образцов в
климатической камере Fcitron, где по заданному режиму
автоматически производились дождевание, ультрафио-
летовое и инфракрасное облучение, изменение темпера-
туры от 90 до —25° С при относительной влажности воз-
духа внутри камеры 98%. Испытуемые цветные кирпичи
устанавливали на ложок вплотную один к другому в ме-
таллическую ванну, вмонтированную в нижнюю часть
300
ТАБЛИЦА VU1.5. РЕЗУЛЬТАТЫ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ ПОСЛЕ КОМПЛЕКСНЫХ ИСПЫТАНИИ
АТМОСФЕРОСТОИКОСТН ЦВЕТНЫХ СИЛИКАТНЫХ ОБРАЗЦОВ [131]
Пигмент Содержа* аве пиг- мента в массе, % Время замера цвета Трехцветные коэффициенты Длина волны X, ммк Интенсив- ность. % Светлота Р.%
X У г
Окись хрома 3 « До испытания 0,4543 0,4262 0,1196 552 19 33,1
После > 0,4338 0,4424 0,1238 556 22 31,7
Рсдоксайд 3 До > 0,5551 0,3893 0,0556 600 63 28,1
После > 0,5536 0,3865 0,0599 602 64 22,5
Сурик железный 3 До > 0,5287 0,3981 0,0731 596 47 33,2
После > 0,5391 0,3845 0,0764 603 48 28,5
Крон свинцовый желтый 7 До > 0,5286 0,3982 0,0732 597 49 33,2
После > 0,5162 0,4073 0,0765 594 47 48,3
Глина каолинитовая ох* 10 До > 0,4874 0,4162 0,109 590 38 54
ристая После > 0,4815 0,4158 0,1027 589 37 56,4
камеры, на поролоновую прокладку, пропитанную водой.
Прокладка и нижние грани кирпичей находились в усло-
виях положительной температуры. Таким путем обеспе-
чивался капиллярный подсос влаги через кирпич и вы-
нос растворимых компонентов на его открытые грани
при одновременном воздействии тепла или холода, что
значительно ужесточало испытания.
Перед установкой в климатическую камеру от каждо-
го цветного кирпича по длине отпиливали бруски длиной
50 мм, упаковывали в черную бумагу и сохраняли их в
качестве контрольных в темном помещении все время
испытаний. Цикл испытаний соответствовал среднему
количеству и частоте осадков, морозов, тсплосмсн и ин-
соляции за год для II климатического района. Проводи-
ли 10 циклов испытаний, что можно условно приравнять
к 10 годам эксплуатации цветного кирпича в обычных
атмосферных условиях. По окончании испытаний произ-
водили замеры цветовых характеристик контрольных и
испытанных в климатической камере образцов на элек-
тронном компораторе цвета.
Результаты замеров показали, что цветовое различие
между контрольными и испытанными в камере образца-
ми во всех случаях меньше единицы. Эта разница не
улавливается при визуальном сравнении, и можно счи-
тать, что цвет кирпича практически не изменится за
10 лет службы в стене. Из числа органических красите-
ТАБЛИЦА V111.C. светостойкость силикатных образцов,
ОКРАШЕННЫХ В РАСТВОРАХ ОРГАНИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЕЙ [131
КРаогтель Цвет образцов Характеристика цвета
до облучения после облучения
X Р р X Р Р
Кислотный алый:
прочный Малиновый 700 26 30 700 22,5 28,5
нжм Хромовый бордо: Ярко-розовый 604 67 18,5 603 63 15,5
С Яркий сирсисво- розовый 700 26 26,5 700 19,5 30
ярко-красный Антрахиноновый синий: Ярко-розовый с желтоватым оттен- ком 628 61 20 604 60 18,5
НЗ Ярко-голубой 472 8 21 475 8 18
ярко-синий Томно-синий 459 9 24 477 8 16,5
302
лей, примененных для окрашивания запаренного кирпи-
ча методом пропитки, стойкими, по данным П. И. Боже-
нова и др. [13], оказались лишь приведенные в табл.
VIII.6 красители.
Стойкость цвета силикатного кирпича, окрашенного
растворами солей металлов, является высокой. По дан-
ным К- В. Ростенко и М. Т. Дулебы [108], полуторагодич-
ные наблюдения находящегося в южной стене здания
окрашенного солями кирпича показали, что его' цвет ос-
тался без изменений и отсутствовали выцветы и налеты.
Облучение кварцевой лампой сухих образцов в течение
300 ч и столько же времени с переменным увлажнением
не изменило их цвета по сравнению с эталонными.
Наши испытания показали, что фисташковый и тер-
ракотовый цвета силикатной черепицы, окрашенной ра-
створами медного и железного купороса, остались без
изменений в течение более 20 лет.
Из приведенных выше данных можно считать твердо
установленным, что все виды красных, желтых и черных
окислов железа, черные окислы марганца, зеленые окис-
ли хрома и фталоцианиновый зеленый являются пигмен-
тами, стойкими при объемном и поверхностном окраши-
вании сырца силикатного кирпича. Стойкие цвета полу-
чаются и при окрашивании запаренного кирпича ра-
створами сернокислых, азотнокислых и хлористых солей
меди, железа, хрома, никеля.
Причины изменения окраски
цветного кирпича
Цветной силикатный кирпич должен сохранять свою
окраску в течение всего срока службы здания, во всяком
случае — не менее 50 лет. Между тем предпринимавшие-
ся у пас с 1930 г. многочисленные попытки изготовления
и использования цветного силикатного кирпича объем-
ного окрашивания для облицовки наружных стен зданий
показали, что с течением времени его окраска бледнеет,
а впоследствии иногда даже полностью исчезает, хотя
были применены вполне свсто- и щелочестойкие пиг-
менты.
Вопросы долговечности окраски изучали с 1950 г. в
Роениимсе, а затем во ВНИИстромс. В результате ука-
занных исследований были установлены основные при-
чины ослабления окраски цветного силикатного кирпича
зоз
и предложены технологические приемы для обеспечения
се высокой долговечности. Причинами потускнения цвета
окрашенного силикатного кирпича являются наличие в
нем свободной извести, воздействие кладочного раствора
на кирпич, контакт с другими материалами, воздействие
агрессивных газов воздуха и воды, загрязнение поверх-
ности и пор кирпича пылью.
Рассмотрим подробнее каждую из указанных причин.
1. Известно, что в производстве силикатного кирпича,
когда в качестве сырья используют лишь молотую из-
весть и природный немолотый песок, в реакцию вступает
не весь гидрат окиси кальция — часть его остается в
кирпиче после автоклавной обработки в свободном виде.
Количество нс связанной в гидросиликаты извести зави-
сит от содержания активной окиси кальция, удельной
поверхности компонентов, тщательности их первичного
смешения, методов гашения и обработки гашеной смеси.
В зависимости от этих факторов содержание свобод-
ной извести (в пересчете на окись кальция) в готовом
силикатном кирпиче колеблется от 1,5 до 3,5%, т. е. со-
ставляет 20—50% всей введенной в смесь активной окиси
кальция [138]. Растворимость извести в воде является
наибольшей при 0°С и падает с повышением температу-
ры. Несмотря на небольшое содержание извести в ра-
створе при 15—20°С (всего около 1,2 г/л), скорость ее
растворения водой достаточно велика, и коэффициент
диффузии составляет, по В. Б. Ратинову и В, А. Григо-
ряну, 2,7* 10г6 сма/с.
Попадающая в наружный лицевой слой стены влага
(косой дождь, конденсация проникающих изнутри по-
мещений водяных паров при температуре наружного
слоя ниже точки росы) растворяет часть свободной изве-
сти, содержащейся в кирпиче. При последующем воз-
действии на стену солнца и ветра влага с растворенной
в ней известью поступает за счет капиллярного подсоса
к наружной поверхности, где вода испаряется, а известь
остается на стене в виде тончайшей пленки. Этот про-
цесс многократно повторяется и в зависимости от содер-
жания свободной извести в силикатном кирпиче он по-
крывается более или менее плотной пленкой гидрата
окиси кальция, карбонизирующейся в дальнейшем угле-
кислотой воздуха. Эта пленка заглушает частично или
полностью первоначальный цвет кирпича.
Доказательством того, что известь высаливается
304
лишь на открытой наружной поверхности степы, являет-
ся тот общеизвестный факт, что под пленкой высолов
цвет кирпича остается неизмененным. Во избежание вы-
саливания свободной извести на поверхности кирпича
при объемном окрашивании ее необходимо практически
полностью связать с кремнеземом в гидросиликаты каль-
ция, для чего следует топко размолоть часть песка с из-
вестью в вяжущее требуемого состава и тщательно об-
работать гашеную массу.
К- В. Ростенко и М. Г. Дулеба [108] утверждают,
что при окрашивании запаренного кирпича растворами
солей в поверхностных цветных пленках имеется неко-
торый избыток красящих катионов, который гарантиру-
ет связывание поступающих из внутренних частей кир-
пича свободного Са(ОН)г и СаСО3.
Здесь уместно отмстить, что СаСО3 в заметной сте-
пени растворяется лишь в воде, содержащей СОг, что
вряд ли может иметь место в глубинных слоях окрашен-
ного кирпича, находящегося на лицевой стороне стены.
Что же касается связывания растворенной извести, миг-
рирующей изнутри кирпича, то этот процесс будет зави-
сеть от содержания в кирпиче свободной извести и из-
бытка красящих катионов, определяемого глубиной
окрашенного слоя. Цветные коллоидные пленки уплот-
няют наружные поры кирпича, что препятствует впиты-
ванию дождевой влаги и одновременно снижает паро-
проницаемость стены, т. с. увеличивает возможность
конденсации паров воды, поступающих изнутри здания.
Так как в условиях эксплуатации жилых и граждан-
ских зданий внутри помещений обычно поддерживается
нормальный влажностный режим (<р^60%), то основ-
ным источником проникания влаги внутрь стен является
дождь, поэтому главным препятствием впитыванию дож-
девой влаги служит уплотненный красящими солями
слой кирпича, глубина которого должна быть не менее
5 мм.
2. Источником поступления свободной извести ЯВЛЯ;
ется также кладочный известково-цементно-песчаный или
цементно-песчаный раствор. В первом гидрат окиси каль-
ция превалирует, а во втором он образуется только при
гидролизе основного минерала цемента — алита. Рас-
творенная известь с влагой может попадать из швов на
поверхность кирпича и оставаться на ней в виде поте-
ков.
806
Во избежание проникания извести из кладочного рас-
твора в наружный слой силикатного цветного кирпича
швы лицевой кладки за рубежом делают толщиной 8—
10 мм и на столько же утапливают их от поверхности
стены. В. Е. Песельник наблюдал [98], что силикатный
кирпич, находившийся на фасадах зданий в контакте с
периодически увлажняемыми бетонными деталями, по-
крывался высолами. Очевидно, их происхождение ана-
логично высолам, возникающим от кладочного раствора,
поэтому требуются тс же меры предосторожности.
3. Причиной изменения цвета может стать также де-
рево поддонов и бумага, в которую в некоторых странах
упаковывают лицевой силикатный кирпич. По данным
Андерсона [174], в Швеции на фасадах некоторых зда-
ний из силикатного кирпича иногда появлялись корич-
невые пятна. Проведенные им специальные исследова-
ния показали, что эти пятна возникают через неделю
после укладки в стену па тех гранях кирпича, которые
в течение недели до укладки лежали на щитах, изготов-
ленных из сырых сосны, ели, березы или ольхи. Особен-
ное воздействие оказывают на кирпич еловые доски и
бумага, изготовленная из ели. Физико-химическими ис-
следованиями установлено, что появление пятен связано
с поступлением в кирпич железа, содержащегося в со-
ках сырого дерева. Андерсон предлагает защищать кир-
пич от непосредственного контакта с деревом или же
пропитывать последнее, а также упаковочную бумагу
парафином или другими материалами, препятствующими
выщелачиванию растворимых солей железа из дерева.
4. В период эксплуатации силикатный кирпич посте-
пенно карбонизируется за счет углекислоты, содержа-
щейся в воздухе. Этот процесс начинается на открытой
поверхности кирпича, и, по данным Н. Н. Смирнова
[116], в течение нескольких месяцев кирпич поглощает
3—4% СОг. И. И. Ривлип и Я. Г. Белик [ЮЗ] установи’
ли, что силикатные кирпичи, пролежавшие в течение
23 лет па глубине 0,6 м под землей, полностью или на-
половину (по периметру) карбонизировались. При этом
веществом, цементирующим зерна кварца, явились гель
S1O2 и карбонат кальция.
Из приведенного видно, что гидросиликаты кальция,
являющиеся цементирующей связкой свсжсизготовлен-
ного кирпича, довольно быстро карбонизируются в его
поверхностном слое и превращаются в тонкомозаичную
306
связку, состоящую из геля SiO2 и кальцита и обладаю-
щую иными цветовыми характеристиками. Однако ис-
пытания, проведенные Л. С. Факторович [131], выявили,
что естественная карбонизация практически не повлия-
ла иа изменение цвета силикатных материалов. Это объ-
ясняется тем, что пигменты, адсорбировавшиеся на зер-
нах кварца и оказавшиеся в результате автоклавной
обработки иа некотором расстоянии от новой поверхно-
сти этих зерен окруженными гидроенликатами, практи-
чески не вступив с ними в реакцию, также не изменя-
лись и тогда, когда гидросиликаты карбонизировались.
Таким образом, естественная карбонизация окрашен-
ного силикатного кирпича практически нс влияет иа пиг-
менты, а следовательно, и па его цвет.
5. Загрязнение поверхности силикатного кирпича
прямо связано с пористостью его наружного слоя. По-
ристость же в процессе эксплуатации меняется в зави-
симости . от степени сульфатной коррозии, вызываемой
воздействием сернистых газов, всегда присутствующих
в воздухе крупных, особенно промышленных городов.
При совместном действии сернистых газов и влаги каль-
цит, находящийся в поверхностном слое силикатного
кирпича после его карбонизации, превращается в гипс,
постепенно вымываемый дождями, и пористость наруж-
ного слоя увеличивается.
По данным В. Е. Песельника [98], при введении в
состав смеси для силикатных фасадных плит тонкомо-
лотого кварца и увеличении их плотности сульфатная
коррозия многократно уменьшается.
Наши исследования показали, что коэффициент стой-
кости силикатного кирпича, изготовленного из смеси с
тонкомолотым известково-кварцевым вяжущим, после
двухгодичного пребывания в сульфатных растворах был
более 0,9, т. е. являлся достаточно высоким. Поэтому
основным средством против загрязнения кирпича вслед-
ствие сульфатной коррозии и пылью является примене-
ние известково-кремнеземистого вяжущего оптимального
состава при одновременном повышении плотности цвет-
ного кирпича.
Красящая способность различных пигментов
Л. И. Холопова и И. Ю. Бушмина [162] определяли
красящую способность некоторых пигментов путем их
разбеливаиия известью в соотношении Г: 50, 1:100,
307
ТАБЛИЦА VI 11.7. КРАСЯЩАЯ СПОСОБНОСТЬ НАИБОЛЕЕ
РАСПРОСТРАНЕННЫХ ТОВАРНЫХ ПИГМЕНТОВ
Пигмент 1:50* 1:100 1:200 1:500 Красящая способ- ность
0.5 1 2 5
Рсдоксайд + 4- 4- 4- 5
Сурик железный + -Ь — — 1
Окись хрома + 4- 4- — 2
Изумрудная зелень + — 0,5
Ультрамарин + — — — 0,5
Кобальт синий + — — — 0,5
Охра + 4- — — 1
Желтый жслезоокисный + 4- 4- — 2
Умбра жжепая + — — — 0,5
Черный железоокнеиый + 4- 4- 4- 5
Сажа + 4- 4- 4- 5
Марганцовая черная + 4- 4- — 2
Фталоцианиновый голубой + —J— 4- 5
» зеленый j 4- 4- 4- 4- 5
* Над чертой — соотношение пигмент: известь; под чертой — оценка
красящей способности.
Условные обозначения: «+» — окраска заметна; «—»— окраска не
видна.
1:200, 1:500. После выкраски разбеленных пигментов
на белой бумаге и сравнения их с выкраской чистой из-
вести красящая способность пигмента оценивалась сле-
дующим образом: если при разбеле 1:50 цветные вы-
краски отличаются от выкраски чистой извести, а при
разбеле 1:100 их цвет одинаков, то красящая способ-
ность равна 0,5; если при разбеле 1: 100 выкраска слабо
окрашена, а при 1 :200 не окрашена, то красящая спо-
собность равна 1 и т. д. Результаты этих испытаний при-
ведены в табл. VIH.7. Авторы считают, что при крася-
щей способности меньше 1 пигменты не пригодны для
окраски силикатных материалов. Таблица может слу-
жить в качестве ориентира для предварительной оценки
удельных расходов пигментов. Окончательная оценка
данного пигмента может быть установлена в каждом
отдельном случае лишь для конкретных извести и пес-
ка, так как цвет последних играет весьма значительную
роль в конечном цвете кирпича.
308
Рэде [184], исследовавший светлоту окраски белого
и темного песков при окрашивании их титановым белым
пигментом, получил значительную разницу в светлоте
сухих (около 10%) и еще большую — влажных образцов
(около 17%), что видно на рис. VIII.5,e.
Красящая способность пигментов зависит, помимо
количественного содержания в них хромофоров, также
и от их дисперсности. По нашим исследованиям, интен-
сивность окраски образцов возрастает с увеличением
удельной поверхности пигментов при одном и том же
их содержании в смеси. Это хорошо иллюстрируется
рис. VIII.5,a, где показана интенсивность цвета образ-
цов, окрашенных железным суриком (3%), размолотым
до разной удельной поверхности. Очевидно, что наиболь-
шая интенсивность данного цвета обеспечивается, когда
частицы пигмента покрывают сплошным одинарным сло-
ем зерна песка. Толщина этого слоя определяется сред-
ним размером частиц пигмента. Если покрыть зерна пес-
Удельная поверхность пигмента,тс.смг/г
Рис. VII 1.5. Красящая способность лкгмептоп
а — влияние содержания пигмента на интенсивность цвета: 1 — желтый. 2 —
красный железоокисный; 3— окись хрома; б — предельнее содержание пиг-
ментов в зависимости от их удельной поверхности: I — яркие тона; 2 — полу-
яркие; 3—пастельные; в—влияние цвета песка н влажности образцов: 1 —
песок светлый, образцы сухие; 2 — то же, влажные; 3—песок темный, об-
разцы сухие; 4 — то же, влажные; г — влияние удельной поверхности пигмен-
та на интенсивность цвета
309
ка, например, двойным слоем пигмента, то возрастет его
расход, по интенсивность цвета нс увеличится. Если же
не вся поверхность зерен песка будет покрыта частица-
ми пигмента, интенсивность цвета уменьшится.
Для того чтобы тонкодисперсный материал полностью
покрыл всю поверхность кварцевых зерен, его удельный
расход должен составить
бп=2,45бц<5ц/5п,
где Gn — расход пигмента, г на 1 г силикатной смеси;
GK — расход кремнеземистого компонента, г на 1 г смеси;
— удельная поперхность зерен кремнезема, см2/г:
Sn — удельная поверхность пигмента, см2/г.
Попробуем оценить предельный расход пигмента, не-
обходимого для того, чтобы покрыть одним слоем по-
верхность кварцевых зерен. При этом следует учесть,
что зерна кварца, размер которых меньше 3 мкм, пол-
ностью растворяются в процессе автоклавной обработки,
образуя с известью гидросиликаты кальция, а находив-
шиеся на них частицы пигмента обволакиваются гидро-
силикатами кальция. Удельная поверхность природных
песков в среднем составляет 120 см2/г, молотого кварца
при совместном помоле его с известью — около 2000 см2/
/г. Средний расход вяжущего по многочисленным испы-
таниям сырья можно принять равным 17% массы смеси,
в том числе 8,5% молотого кварца с содержанием зерен
меньше 3 мкм 35%. Содержание немолотого песка со-
ставляет 80%' массы смеси. Тогда предельный расход
пигмента
Cn=2,45(0,8-120+0,085.0,65.2000)/Sn=505/Sn.
По этой формуле построена кривая / на рис.
VIII.5, б, по которой видно, что предельное количество
пигмента, необходимое для получения наиболее насы-
щенной окраски кирпича, уменьшается с 10 до 3,3%
при росте удельной поверхности от 5 до 15 тыс. см2/г.
Дальнейшее увеличение дисперсности пигмента в значи-
тельно меньшей степени влияет на его расход. Интерес-
но, что интенсивность цвета, определенная Рэде [ 184]
для силикатных образцов, окрашенных в различные цве-
та пигментами фиры «Байер» (удельная поверхность
20 тыс. см2/г), возрастает только до их содержания
2,5%, а затем остается на одном уровне (см. рис.
VIII.5,а). Это полностью соответствует предел!,ному ко-
личеству пигмента такой дисперсности по кривой 1 на
810
рис. VI11.5, б. На этом же рисунке кривые 2 и 3 пока-
зывают содержание в смеси пигментов различной дис-
персности для получения полуярких и пастельных тонов
для окраски силикатного кирпича
Красящая способность растворов органических кра-
сителей и солей тяжелых металлов также зависит от их
концентрации только до известных пределов [108, 162].
VI! 1.3. ТЕХНОЛОГИЯ ЦВЕТНОГО
СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Объемное окрашивание силикатной смеси
Технологические схемы и их оценка
Способ объемного окрашивания силикатного кирпича
имеет несколько вариантов: 1—пигмент вводят в вяжу-
щее при его помоле; II — пигмент вводят в силикатную
смесь в процессе се приготовления централизованно и
цветной сырец формуют одновременно на нескольких
прессах; III — пигмент водят в гашеную силикатную
смесь перед одним из прессов.
В первых двух вариантах ко всему формовочному
оборудованию предъявляют высокие требования в час-
ти состояния гарнитуры прессов (штампов, формовоч-
ных коробок), автоматов—укладчиков сырца и запароч-
ных вагонеток. В третьем варианте эти требования
предъявляют лишь к одному прессу, тогда как па осталь-
ных прессах можно изготовлять рядовой кирпич. Пиг-
мент вводят в виде сухого порошка, густой пасты- или
жидкой суспензии в зависимости от того, на какой ста-
дии технологического процесса его добавляют в сили-
катную смесь, и от красящей способности пигмента, оп-
ределяющей его содержание в смеси.
При введении пигмента в силикатную смесь до гаше-
ния его применяют в виде порошка или жидко£Гсу спсн-
зии, так как начальная влажность смеси вяжущего с пес-
ком составляет около 5% и в нее перед гашением добав-
ляют еще 2—4 % воды.
Влажность гашеной силикатной смеси на выходе из
силосов или реакторов обычно колеблется в пределах
3,5—4,5%, тогда как се оптимальная формовочная влаж-
ность составляет 5—5,5%. Таким образом, с пигментом
можно ввести в смесь только 1—1,5% влаги. В этом слу-
зп
a) 6)
Рис. VIП.6. Влия-
ние удельной по-
верхности пигмен-
тов на их порис-
тость (о) и водо-
потребность пасты
(б)
час прн определении консистенции пигмента основную
роль играет его красящая способность и, следовательно,
количество, необходимое для достижения заданного цве-
та кирпича. Так, например, при использовании высоко-
дисперсного жслсзоокиспого желтого пигмента (1 %
массы сухой смеси) его можно вводить в виде жидкой
суспензии с влажностью 100—150%, тогда как для по-
лучения того же цвета кирпича при использовании ох-
ры ее количество должно составлять уже 4—5% массы
смеси и влажность 20—30%, т. с. охра может быть при-
менена в виде ласты или порошка.
Если же окрашивать смесь па линии, состоящей из
питателей пигмента и рядовой смеси, смесителя и прес-
са, то в этом случае пигмент можно вводить только в
виде сухого порошка, так как рядовая силикатная смесь,
как правило, уже подверглась после гашения централи*
зованпому доувлажиснию.
Количество воды, необходимое для превращения пиг-
мента в пасту, зависит от его удельной поверхности, что
хорошо видно на рис. VIII.6. Эту зависимость можно
выразить в %, формулой
W= 100—2 V1650— l(Sn—2000)/500]2,
где Sn — удельная поверхность пигмента, смг/г.
Следует отметить, что паста некоторых пигментов
(например, мокромолотых пиритных огарков) схватыва-
ется и забивает трубопроводы через несколько часов ра-
боты. Помимо того, густая паста плохо смешивается
с силикатной смесью и находится в ней в виде отдель-
ных, весьма трудно диспергируемых комочков, что при-
водит к перерасходу пигмента и неравномерной окраске
кирпича. Вследствие этого при объемном окрашивании
кирпича целесообразнее всего использовать пигменты в
812
ТАБЛИЦА VI11.B. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ РАЗЛИЧНЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ОБЪЕМНОГО ОКРАШИВАНИЯ СНЛИКАТНОИ
МАССЫ
Схема на рис. VI11. 7 D каких случаях рекомендуется Достоинства Недостатки
I При использова- нии красящих от- ходов промыш- ленности или гру- бодиспсрсных пиг- ментов Нс требуются от- дельная сушка и помол пигмента; отсутствие спс- цнальных техно- логических линий Необходимость изготовления цвет- ного кирпича на всех прессах цеха; потери пигмента при переходе с ря- дового кирпича па цветной и обратно
II При использова- нии товарных вы- сокодиспсрсных пигментов и одно- временном фор- мовании цветного кирпича на всех прессах цеха Отсутствие спе- циальных техно- логических линий То же
m При использова- нии высокодис- псрсных товарных пигментов на от- дельной линии Простота и мо- бильность схемы; отсутствие потерь пигмента при пе- реходе с рядового на цветной кирпич и обратно 1 кобходимость в отдельной техно- логической линии для подготовки окрашенной сили- катной смеси
ТАБЛИЦА VI1I.9. РАВНОМЕРНОСТЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПИГМЕНТОВ
В СМЕСИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МЕТОДОВ ДОЗИРОВАНИЯ
И ПЕРЕМЕШИВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ
Метод дозирования компонентов Способ перемешивания л смесительный агрегат Заданное содер- жание пш мента. % Дисперсия в Коэффициент вариации CVi %
железо - окисного желтого пирит- ных огар- ков
Весовой порцион- ный Порционный В противоточном смесителе 1,5 — 0,22 14,7
3 0,33 11
813
Продолжение табл. VII 1.9
Метод дозировании компонентов Способ перемешивания и смесительный агрегат Заданное содер- жание пигменте. % Дисперсия в Коэффициент вариации Ср(%
железо- окнеиого желтого пирит- ных огар- ков
Весовой непре- рывный Непрерывным в стержневом сме- сителе 1.5 — 0,31 20,6
— 3 0,42 !4
Объемный непре- рывный Непрерывный в лопастном смеси- теле 1,5 — 1,04 69
3 1,56 52
Схема I
Схема И
Схема Ш
Рис, VI 11.7. Технологические схемы ок-
рашивания смеси (см. табл. VII 1.8)
314
виде сухих тонкодисперсных порошков. На рис. VII 1.7
показаны три технологические схемы объемною окраши-
вания. Достоинства и недостатки каждой из этих схем
приведены в табл. V1II.8.
Дозирование компонентов и приготовление
окрашенной силикатной смеси
Во ВНИИстроме Э. А.х Никитина и М. И. Архангель-
ская провели исследования однородности распределения
пигмента в силикатной смеси при различных методах
дозирования, способах перемешивания и видах смеси-
тельных агрегатов [87]. Были проверены схемы порци-
онного дозирования дозаторами типа АДЦ и АДИ и пор-
ционного смешения в противоточном смесителе С-356,
весового дозирования аппаратами непрерывного дейст-
вия СБ-71 и С-864 и непрерывного смешения в стержне-
вом смесителе ВНИИстрома диаметром 0,9 и длиной
1,8 м, объемного непрерывного дозирования ленточными
питателями и непрерывного смешения в двухвалыюй ло-
пастной мешалке СМ-246.
Желтый жслезоокисный пигмент удельной поверхно-
стью 23 тыс. см2/г и красновато-коричневые пиритные
огарки, размолотые до удельной поверхности 6 тыс. см2/
/г, смешивали с белым люберецким песком при дозиро-
вании и перемешивании по трем описанным схемам. От
каждой смеси отбирали щупом из разных мест по 20
проб, которые сравнивали со специально приготовлен-
ными эталонами. Из табл. VIII.9 следует, что самая вы-
сокая однородность окрашивания (наименьший коэффи-
циент вариации) наблюдается при порционном взвеши-
вании и порционном смешении компонентов; несколько
хуже однородность при весовом непрерывном дозирова-
нии и смешении в стержневом смесителе; неудовлетво-
рительная однородность прн объемном дозировании и
смешении в обычной лопастной мешалке.
Обращает внимание такая закономерность: во всех
случаях коэффициент вариации ниже (т. е. однородность
окрашивания смеси выше) при введении в шихту 3% мо-
лотых пиритных огарков по сравнению с 1,5% желтого
желсзоокисного пигмента, хотя удельная поверхность
последнего почти вчетверо выше. Это объясняется тем,
что небольшое количество топкодисперсного пигмента
значительно труднее смешать с остальной шихтой, чем
31Б
вдвое большее количество грубодисперсного -пигмента.
При соприкосновении с влажным материалом (влаж-
ность песка составляла во всех случаях 5%) тонкодис-
персный пигмент скатывается в отдельные комочки, ко-
торые затем трудно дезагрегировать. Вследствие указан-
ного стремятся изменить соотношение между тонкодис-
персным пигментом и силикатной смесью путем разбав-
ления пигмента подои (цветная суспензия), совместного
помола его с вяжущим или с песком, предварительного
смешения вначале с частью силикатной смеси, а затем
смешения полученной концентрированной смеси с ос-
тальной. Так, например, Вейд [185] рекомендует для
лучшего распределения пигмента предварительно смеши-
вать его с сухим песком или же вводить в силикатную
смесь в виде водной суспензии, особенно когда его ко-
личество составляет менее 1%.
Другой прием, но предложению С. Г. Ляндсрса, при-
меняют па Калининском КСМ-1. Там в силикатную смесь
вводят 0,1% фталоцианинового красителя. Вначале из
пего приготовляют водную суспензию, которую подают
в шаровую мельницу, где размалывают с водой песок,
служащий одним из компонентов (до 8%) силикатной
смеси. Окрашенный песчаный шлам затем смешивают
с вяжущим и немолотым песком, * как принято на этом
заводе при изготовлении обычного силикатного кир-
пича.
Естественно, что к точности дозирования пигмента
следует подходить дифференцированно в зависимости от
того, в каких условиях оно производится. Если вводят
пигмента 3% массы кирпича при помоле вяжущего, рас-
ход которого составляет 18% (по 9% молотого песка и
извести), то простой расчет показывает, что соотноше-
ние указанных компонентов, поступающих в мельницу,
равно 1:3:3. Наши испытания показали, что в этих ус-
ловиях изменение точности дозирования пигмента ±2%
(т. е. ±0,06% массы кирпича) практически не сказыва-
ется па цвете изделий.
Если незначительное количество пигмента (напри-
мер, 1%) вводят во псю силикатную смесь, тогда при
той же точности дозирования пигмента колебание его
содержания составит ±0,075% массы окрашенной сме-
си, что вряд ли допустимо. В этом случае следует повы-
сить точность дозирования (±1—1,5%).
Необходимо отмстить, что при наличии технологичс-
316
ской линии приготовления окрашенной смеси, обслужи-
вающей один револьверный пресс производительностью
около 3 тыс. шт/ч цветного кирпича, и удельном рас-
ходе пигмента 1% его часовое потребление составит
примерно 100 кг. При использовании товарных пигмен-
тов высокой дисперсности их удельный расход может
колебаться в зависимости от необходимой яркости цве-
та от 0,5 до 3%. Следовательно, дозатор должен пода-
вать от 50 до 300 кг сухого порошкообразного пигмента
в 1 ч. Весовые дозаторы такой производительности, вы-
пускаемые для химической промышленности, имеют
входной патрубок, сечение которого значительно меньше
критического, вследствие чего требуется побудитель дви-
жения материала, иначе пигмент зависает в выходной
горловине расходного бункера. В качестве дозатора по-
рошкообразного пигмента применяют также винтовой
питатель с уменьшающимся к выходному концу шагом
винта и надетым на вал ножом, срезающим стружку с
выдавливаемого из питателя пигмента (рис. VII 1.8).
Следует иметь в виду, что насыпная плотность раз-
личных пигментов значительно отличается по значению.
Например, по Вейду [185], насыпная плотность, кг/м3,
некоторых пигментов следующая:
Красный жслезоокисный........................1000
Желтый...................................... 560
Черная сажа................................. 260
Чсрпый марганец............................. 1450
При подаче пигмента в виде водной суспензии ис-
пользуют обычные способы дозирования жидких суспен-
зий. Во избежание оседания пигмента суспензии необ-
ходимо барботировать в расходном баке.
Вопрос о типе агрегатов для перемешивания пигмен-
тов с другими компонентами решается в зависимости от
того, на какой стадии производственного процесса вво-
дят пигменты. При совместном помоле с компонентами
вяжущего (схема I) отдозированные пигмент, известь и
песок можно предварительно перемешать даже в одно-
вальном лопастном смесителе, так как в шаровой мель-
нице они очень хорошо гомогенизируются.
При вводе пигмента в силикатную смесь перед се
приготовлением (схема II) его необходимо после дозиро-
вания с той же степенью точности, как вяжущее и пе-
сок, смешивать вместе с ними в двухвалыюм мпогообо-
317
Рис. VI11.8. Дозатор пигмента
/— корпус; 2 — винт с переменным шагом; 3—нож; 4—выпускпсГ) литру бок;
5 — входная горловина
Рис. VII 1.9. Стержневой смеситель для линии приготовления цвет-
ной силикатной смеси
/ — привод; 2— разгрузочные окна; 3 —стержни; 4 — загрузочная течка;
5 — барабан
ротном лопастном смесителе (например, типа СМС-95).
Если пигмент добавляют к уже погашенной смеси (схе-
ма III), требуется очень тщательное их перемешивание,
так как сглаживающий неоднородность эффект преды-
дущих стадий процесса (многократные пересыпки, сме-
шение потоков в силосах и т. п.) в данном случае отсут-
ствует. Однородность же смеси при прохождении ком-
понентов через обычную двухвальную мешалку, по мно-
гочисленным испытаням, проведенным во ВНЙИстроме,
л по данным У. В. Вента, почти нс меняется. Однако ес-
ли содержание пигмента незначительно (нс превышает
318
1% по массе в пересчете на сухой), его можно вводить
в силикатную смесь в виде водной суспензии и смеши-
вать все в двухвальном смесителе с повышенной часто-
той вращения [185]. Для перемешивания гашеной сили-
катной смеси и пигмента необходимо применять стерж-
невой смеситель, обеспечивающий высокую однородность
цветной массы (рис. VII 1.9).
Следует особо подчеркнуть, что в гашеной смеси всег-
да содержатся комочки из агрегированных тонко дисперс-
ных частиц гидрата окиси кальция, нс разрушающихся
в лопастных смесительных аппаратах, о чем подробно
сказано в гл. V. Эти комочки в процессе автоклавной
обработки реагируют с зернами соприкасающегося с ни-
ми кремнезема только с поверхности, а внутри их оста-
ется свободная известь, являющаяся источником потери
цвета силикатным кирпичом.
Таким образом, при выпуске цветного кирпича сили-
катную смесь необходимо обрабатывать в перетираю-
щих агрегатах. Лучшими из них в настоящее время яв-
ляются стержневые смесители, в которых комочки изве-
сти разрушаются. Именно такое требование предъявляют
к обработке цветной смеси в Инструкции по изготов-
лению лицевых силикатных камней и кирпича [140].
Расход пигментов для изготовления
кирпича различных цветов
Расход пигмента для окрашивания кирпича в опреде-
ленные цвет и тон, помимо всех прочих условий, зависит
в значительной мере от однородности распределения
пигмента в силикатной смеси и равномерности покры-
тия им зерен кварца.
Проведенные во ВНИИстроме исследования показа-
ли, что для получения кирпича одинаковой яркости цве-
та при перемешивании смеси в противоточном смесите-
ле С-356 удельный расход пигмента вдвое выше, чем в
центробежных бегунах пли стержневом смесителе. Это
происходит вследствие получения окрашенной смеси
разной микроструктуры.
В противоточном порционном смесителе однород-
ность распределения пигмента достаточно высока, но
пигмент агрегирован, и эти. агрегаты находятся глав-
ным образом в промежутках между зернами песка. Со-
вершенно другая картина наблюдается в окрашенной
силикатной смеси, обработанной в порционных центро-
319
бежных бегунах или в стержневом смесителе. Здесь каж-
дое зерно природного немолотого песка покрыто тес-
том, представляющим собой дисперсные зерна кремне-
зема, равномерно покрытые в свою очередь гомогенной
смесью частиц извести, пигмента и воды. Это позволяет
улучшить окраску, снизить формовочную влажность и,
следовательно, повысить прочность сырца, плотность и
прочность цветного кирпича.
При объемном окрашивании кирпича во избежание
большого расхода пигмента цвет его обычно выбирают
мягких пастельных тонов. Более яркие тона применяют
для выделения орнаментных вставок, обрамления прое-
мов, тяг и других архитектурных элементов зданий. Этой
же цели служит расколотый цветной кирпич, имитирую-
щий естественный колотый камень — песчаник или туф
светло-желтого, коричневато-красноватого, серого, крас-
новато-сиреневого цветов.
В табл. VIII. 10 приведены данные о наиболее часто
употребляемых пигментах и их удельных расходах для
изготовления силикатного кирпича, которые являются
нормальными при условии правильного ведения техно-
логического процесса, тщательного соблюдения рекомен-
дованных в настоящей главе параметров и применении
песков светлой природной окраски. При использовании
темноцветных песков расход пигментов для окраски кир-
пича возрастает в 1,5—2 раза.
Технологическая линия окраски силикатной смеси
для изготовления цветного кирпича на одном прессе
представлена на рис. VIII. 10. Вся линия сблокирована
так, что при опускании уровня рядовой смеси в расход-
ном бункере до заданной отметки автоматически опус-
кается сбрасывающий плужок на распределительный
конвейер рядовой смеси и включается конвейер, подаю-
щий ее в расходный бункер. При отсутствии любого из
компонентов в расходных бункерах или остановке стер-
жневого смесителя останавливаются ленточные дозато-
ры. При заполнении до верха бункера смеси над прес-
сом автоматически останавливается стержневой смеси-
тель, при опускании уровня смеси он автоматически пус-
кается, что влечет за собой автоматическое включение
питателей пигмента и рядовой смеси. Компоновка агре-
гатов технологической линии окраски силикатной смеси
может меняться в зависимости от местных условий. Ли-
нию обслуживает один рабочий.
320
ТАБЛИЦА V111.10. РАСХОД ПИГМЕНТОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ЦВЕТНОГО СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА, кг на 1 тыс. шт. УСЛОВНОГО
ПОЛНОТЕЛОГО КИРПИЧА
Цвет кирпича Пигмент Toi слабый 1 сильный
Желтый Жслезоокисный желтый Охра золотистая Отходы 'алапаевской руды 20 150 200 40 250 400
Красный, розовый Жслезоокисный крас- ный (релоксайд) Мумия Сурик железный Отходы губкинской ру- ды 10 50 60 75 50 150 120 150
Зеленый Окись хрома Фталоцианиновый зеле- ный Глауконит 35 1,5 75 100 3,5 350
Синий Кобальтовый синий 35 70
Сиреневый Пиритные огарки Отходы марганцевой ру- ды 50 35 100 100
Коричневый Охра коричневая Умбра жженая 70 35 160 180
Черный, серый Шунгит Жслезоокисный черный Сажа Доменный шлак Зола ТЭЦ 70 20 10 70 180 300 50 35 180 360
Примечание. При изготовлении пустотелого кирпича пли кам-
ней удельный расход пигментов соответственно уменьшается.
321
Рис. VI11.10. Технологическая линия окраски силикатной смеси
/ — центральный конвейер рядовой силикатной смеси; 2 — сбрасывающий плу-
жок; 3 —• наклонный конвейер; 4 — расходный бункер рядовой смеси; 5 —* пре-
образователи уровня; 6 — весовой ленточный дозатор; 7 — осадительный цик-
лон: В—расходный бункер пигмента; S — стержневой смеситель; 10—разда-
точный конвейер рядовой смеси; // — расходный бункер окрашенной смеси;
/2 —пресс; 13 — укладчик сырца; 14 — запарочная вагонетка; /5 — трубопро-
вод пигмента
Формование и запаривание цветного сырца
К внешнему виду и размерам цветного кирпича предъ-
являют повышенные требования: отклонения от номи-
нальных размеров по длине, ширине и толщине не дол-
жны составлять более ±2 мм, клинообразность по тол-
щине— не более 2 мм; отбитость и притупленность уг-
лов глубиной до 15 мм и притупленность ребер до 5 мм
допускается нс более чем по 1 шт. на кирпиче; не до-
пускаются сквозные трещины; цвет кирпича должен
быть однотонным, без видимых с расстояния 10 м пятен,
322
потеков и других дефектов. Влияние различных факторов
на геометрические размеры и внешний вид кирпича под-
робно освещены в гл. VI. При формовании цветного кир-
пича повышенные требования предъявляют и к состоя-
нию оборудования. При износе облицовочных пластин
форм в сырце обычно появляются поперечные, продоль-
ные и диагональные трещины, увеличиваются его раз-
меры. Вследствие этого необходимо чаще, чем при изго-
товлении рядового кирпича, менять облицовочные пла-
стины. Длительность формования сырца должна быть
возможно большей для каждого из применяемых типов
прессов. Так, например, для револьверных прессов типа
СМ-816 чистое время уплотнения смеси должно состав-
лять не менее 1 с, т. с. их столы должны совершать
2,5—2,8 об/мин.
В связи с требованиями к большей морозостойкости
цветного кирпича необходима повышенная плотность
сырца, что достигается большей глубиной засыпки сме-
си в формы и большим удельным давлением, чем при
формовании рядового кирпича.
Многочисленными исследованиями установлено, что
ряд пигментов в процессе автоклавной обработки выше
определенной температуры изменяет свой цвет. К таким
пигментам относят применяемые для получения наибо-
лее распространенного желтого цвета желсзоокисный
желтый и охру, а также черные — жслезоокисный, мар-
ганцовый и сажу. При нагревании выше 180° С красящее
вещество желтых пигментов — гетит РегОз-НгО — пере-
ходит в гематит FC2O3, имеющий красный цвет. Черные
марганцовый и желсзоокисный пигменты при этой темпе-
ратуре становятся коричневыми, а сажа вместо черного
окрашивает кирпич в серый цвет. Поэтом)' сырец, окра-
шенный такими пигментами, нельзя запаривать при дав-
лении выше 0,85 МПа.
Красные, коричневые и золеные пигменты (сурик
железный, красный жслезоокисный, умбра, окись хро-
ма) устойчивы при температурах выше 180° С, что поз-
воляет запаривать окрашенный ими сырец и при дав-
лении 1,6 МПа.
Автоклавная обработка цветного кирпича, с одной
стороны, должна быть по возможности более короткой
для того, чтобы пигменты (особенно активные) не ус-
пели в заметной степени вступить в реакцию с компонен-
тами силикатной смеси, а малоактивные пигменты нс
323
ТАБЛИЦА Vlll.11. ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ
ВЫДЕРЖКИ В АВТОКЛАВЕ ПРИ 0,в МПа НА ЦВЕТ И ПРОЧНОСТЬ
КИРПИЧА
Пигмент Содер- жание. % Прочность при сжа- тии, МПа. после выдержки, ч Интенсивность цвета. %, после выдержки, ч
4 1 « 1 • 4 6 8
Желтый железо- 1 27,5 28 21,3 49 47 42
окисный Сурик железный 3 18,6 22,7 15,9 47 46 41
Окись хрома 1.5 18,5 21,5 16,3 20 19 15
заглушались большим количеством гид росили катов
кальция» а с другой стороны, должна обеспечивать полу-
чение цветного кирпича заданной прочности.
Нами во ВНИИстромс были проведены исследования
влияния длительности изотермической выдержки при
0,8 МПа окрашенных суриком, окисью хрома и желтым
железоокисным пигментом образцов на их интенсивность
цвета и прочность. Из табл. VIII. 11 следует, что наи-
большую интенсивность цвета образцов с применением
тонкомолотою известково-кремнеземистого вяжущего
получают при выдержке в автоклаве 4 ч, а наибольшую
прочность — при выдержке 6 ч. На образцах, запарен-
ных в течение 8 ч, появлялись белесые пятна гидросили-
катов кальция, значительно ослаблявшие основной цвет.
Интересно, что прочность образцов, запаренных в
течение 4 ч, была даже несколько выше, чем в течение
8 ч. Разница в цвете между образцами, выдержанными
при 0,8 МПа в течение 4 и 6 ч, визуально была малоза-
метна, поэтому оптимальной длительностью изотермиче-
ской выдержки цветного кирпича под давлением 0,8 МПа
следует считать не более 5—6 ч.
В связи с тем что режим автоклавной обработки цвет-
ного кирпича отличается от рядового, возникают раз-
личные технологические проблемы, решение которых за-
висит от принятой схемы производства цветного кир-
пича.
Во-первых, окрашенный сырец надо запаривать в от-
дельных автоклавах, работающих с сокращенной дли-
тельностью изотермической выдержки, что достигается
относительно просто при его изготовлении одновременно
на всех прессах цеха. В случае формования цветного
324
сырца только на одном прессе (схема III) он должен
работать целую смену для того, чтобы заполнить один
автоклав. Естественно, что вести загрузку автоклава в
течение всей смены нецелесообразно, а в большинстве
случаев даже невозможно из-за отсутствия свободных
автоклавов. Загружать же вперемежку в автоклав ваго-
нетки с рядовым и цветным сырцом можно лишь тогда,
когда совпадают оптимальные режимы запаривания обо-
их видов изделий. На передовых зарубежных предприя-
тиях устраивают выстоечную камеру, где собирают со-
став вагонеток с окрашенным сырцом для одного авто-
клава, который затем очень быстро заполняют. Камера
состоит из легкого, теплоизолированного и достаточно
герметичного ограждения над узкоколейным путем, рас-
положенным перпендикулярно путям передаточной те-
лежки. В камере создают высокую относительную влаж-
ность воздуха, препятствующую интенсивному испаре-
нию влаги из окрашенного сырца, что очень важно для
сохранения цвета кирпича.
Необходимо подчеркнуть, что в сформованном сыр-
це вся известь еще находится в несвязанном состоянии
и поры сырца заполнены насыщенным раствором
Са(ОН)2. При нахождении в атмосфере с невысокой
влажностью, например в помещении цеха, раствор из-
вести поступает на свободные грани сырца, влага из
него испаряется, а на поверхности остается известковая
пленка, заглушающая в дальнейшем цвет кирпича, по-
этому выстоечные камеры, препятствующие высыханию
сырца во время ожидания загрузки в автоклав, жела-
тельно устраивать нс только в случае изготовления цвет-
ного кирпича на одном прессе, а во всех случаях, когда
загрузка автоклава длится более 45 мин. В проходных
автоклавах при обеих открытых' крышках также происхо-
дит интенсивная подсушка сырца. Если одну (разгру-
зочную) крышку закрыть, то в автоклаве очень быстро
создается высокая относительная влажность воздуха и
на цветном сырце нс будет высолов. Потеки на кирпиче
могут образоваться в автоклаве во время нагрева сыр-
ца паром, содержащим большое количество конденсата,
который образуется в паропроводах, а также механиче-
ски увлекается из другого автоклава при перепуске па-
ра. Единственное средство борьбы с этим — установка
конденсационных горшков на питающих трубопроводах
непосредственно у автоклавов, предназначенных для за-
паривания цветного кирпича.
32Б
Колотый цветной кирпич
При раскалывании готового сплошного кирпича объ-
емного окрашивания обнажается его внутренняя по-
верхность, свободная от возможных известковых высо-
лов, возникающих в случае подсыхания сырца перед
началом автоклавной обработки. Цвет колотых поверх-
ностей обычно ярче, чем наружных, но на них более за-
метны нерастсртые комочки глины и других дисперсных
и каменистых включений, которые портят внешний вид
поверхностей, а в дальнейшем вымываются, и на их мес-
те образуются каверны.
Рис. VIII.II. Схема штампа для раскалывания цветного кирпича
/ — эксцентриковый пресс; 2 — нижний штамп; 3. 4 — верхний и нпжиий ножи
326
Каменистые включения размером до 8 мм придают
кирпичу фактуру естественного колотого камня, что зна-
чительно повышает его декоративные качества как обли-
цовочного материала. Вследствие этого многие англий-
•ские заводы, по данным Д. И. Алехина и С. А. Кржс-
минского [1], специально вводят в цветной кирпич до
40% мелко дробленого кремня (флинта). Цветной запа-
ренный кирпич раскалывают на обычных эксцентрико-
вых штамповочных прессах усилием 100 кН, применяе-
мых в металлообрабатывающей промышленности. Их
оборудуют специальным штампом, показанным на рис.
Vin.ll. Кирпич можно раскалывать по длине и по ши-
рине, что создает большие возможности его применения
для облицовки наружных и внутренних стен, обрамле-
ния оконных и дверных проемов, для цоколей зданий н
других декоративных элементов.
Окрашивание сформованного сырца
Свежесформованный сырец можно окрашивать:
1) жидкими цветными суспензиями, состоящими из
тонкомолотою известково-кремнеземистого вяжущего,
пигмента и воды;
2) цветными густыми пастами аналогичного состава;
3) силикатной краской, состоящей из пигмента и раз-
бавленного водой жидкого стекла;
4) растворами солей некоторых металлов.
В первом варианте толщина окрашенной пленки со-
ставляет всего около 0,5 мм, во втором —1,5-2 мм, а в
третьем и четвертом вариантах глубина окрашенного слоя
кирпича достигает 3—5 мм. Вследствие незначительной
толщины окрашенной пленки или слоя кирпича расход
пигментов невелик даже при наиболее яркой окраске. Од-
нако тонкую цветную пленку легко повредить при тран-
спортировании и укладке кирпича, а также в процессе
эксплуатации зданий, поэтому такой кирпич нельзя при-
менять в цоколях зданий, для облицовки лестничных
клеток, дверных проемов и др. Такая цветная пленка нс
может предохранить кирпич от высаливания, вследствие
чего этим способом можно окрашивать только сырец,
изготовленный на основе тонкомолотого известково-
кремнеземистого вяжущего такого состава, который обе-
спечивает связывание практически всей извести в гид-
росиликаты кальция..
327
При формовании кирпича на заводах, оборудованных
прессами типа СМ-816 или СМС-152, сырец по первому
и третьему вариантам окрашивают после установки ук-
ладчиком каждого горизонтального ряда кирпичей на
запарочную вагонетку, а по второму варианту — после
укладки всего штабеля. В случае использования прес-
сов Р-550 «Макрум» сырец жидкими суспензиями мож-
но окрашивать на металлической лепте накопительного
конвейера (длина которой достигает 9 м) еще до его ук-
ладки на вагонетки.
Сравнительная характеристика различных вариан-
тов окрашивания сырца приведена в табл. VIII. 12. Из
ТАБЛИЦА V111.12. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ РАЗЛИЧНЫХ
СПОСОБОВ ОКРАСКИ СЫРЦА
Вариант окраски Преимущества Недостатки
I. Цветные жидкие суспензии вяжущего и пигмента 1. Простота и до- ступность способа 2. Незначительные капитальные вло- жения 3. Малый удельный расход пигментов 4. Половина садки окрашена с ложков, а половина также и с торцов 1. Недостаточная толщина окрашен- ного слоя 2. Возможность по- вреждения при транс- портировании, ук- ладке и эксплуатации 3. Ограниченная об- ласть применения
II. Цветные густые пасты Пункты 1, 2, 3 вари- анта I Пункты 1, 2, 3 вари- анта I 4. Окрашиванию под- вергаются только тор- цовые грани сырца внешних столбиков штабеля на вагонет- ке
III. Силикатная кра- ска из пигмента и жидкого стекла То же, что и в вари- анте I То же, что н в вари- анте I
IV. Растворы солей металлов То же Пункты I, 2, 3 вари- анта I 5. Цвет окраски ме- няется при запарива- нии сырца
328
нее видно, что все указанные способы окраски уже
сформованного сырца обладают общими для них преи-
муществами— простотой и доступностью, малыми затра-
тами на организацию окрасочных постов и низким рас-
ходом пигментов. Общим же недостатком является
повреждаемость тонкого окрашенного слоя при транспор-
тировании, укладке и эксплуатации такого кирпича, что
ограничивает область его применения.
Ниже приводятся некоторые данные о технологии ок-
рашивания сырца различными способами, но из-за от-
сутствия серьезного практического опыта производства
они не могут претендовать на достаточную полноту.
Окрашивание сырца жидкими цветными суспензия-
ми. Впервые окрашивание сырца жидкой суспензией,
состоящей из смеси тонкомолотого известково-кремне-
земистого вяжущего и пигмента, было осуществлено на
опытном заводе ВНИИстрома И. С. Кашкаевым в 1956 г.
Суспензию наносили пистолетом-краскораспылителем в
процессе ручной укладки сырца на запарочные вагонет-
ки. Влага из суспензии очень быстро отсасывалась сыр-
цом, цветная пленка на нем становилась сухой, не по-
вреждалась следующим рядом сырца н не прилипала к
нему. Однако вследствие того, что кирпич изготовляли
из смеси извести и немолотого песка, в нем после запа-
ривания оставалось значительное количество непрорса-
гировавшего гидрата окиси кальция. В дальнейшем сво-
бодная известь высаливалась на окрашенной поверхно-
сти кирпича.
Затем во ВНИИстроме эти работы были продолже-
ны, но в отличие от предыдущих мы окрашивали сырец,
изготовленный на основе тонкомолотого известково-крем-
неземистого вяжущего оптимального состава (1-1).
Толщина цветной пленки составляла всего 0,5 мм. В про-
цессе натурных испытаний се цвет оказался достаточно
устойчивым, но морозостойкость была невысокой — не
более 25 циклов. Вероятно, здесь сказалось то обстоя-
тельство, что суспензия наносилась пульверизацией при
небольшом давлении воздуха, и это обусловило незначи-
тельное ее внедрение в поры сырца и слабую адгезию с
его поверхностью. Это, в частности, подтверждают опы-
ты, проведенные Л. И. Холоповой и И. 10. Бушминой на
Павловском заводе силикатных изделий [163].
Для приготовления цветной суспензии лучше всего
использовать тонкомолотое известково-кремнеземистое
329
вяжущее с соотношением между известью и молотым
кремнеземом от 1:1 до 1:1,5 по массе. В случае приме-
нения на заводе вяжущего такого состава его смешивают
с пигментом и водой, добавляемой в таком количестве,
чтобы после гидратации извести суспензия имела жид-
кую консистенцию. Суспензию можно приготовлять в
пропеллерной мешалке. Если состав применяемого за-
водом вяжущего отличается от рекомендованного выше,
необходимо создать помольный узел, где совместно раз-
малывают известь с песком (1:1,5) и сухой пигмент, а да-
лее молотую смесь разбавляют водой. Расход содержа-
щихся в цветной суспензии сухих компонентов на
1 тыс. шт. одинарного кирпича составляет 15—16 кг, в
том числе 0,05—1,5 кг пигмента в зависимости от задан-
ной яркости цвета и вида красителя.
Таким образом, при создании окрасочного поста у од-
ного из прессов потребуется приготовлять для суспензии
примерно 50 кг сухих компонентов в 1 ч, что можно осу-
ществить в любом небольшом размольном агрегате, на-
пример в вибромсльнице периодического действия М200.
Окрашивают сырец пока вручную, однако этот про-
цесс несложно механизировать, связав форсунки распы-
лителя с рамой пневмозахватов, переносящих горизон-
тальный ряд сырца с ленты накопителя автомата-уклад-
чика на запарочную вагонетку. Так можно окрашивать
ложковые грани сырца. На проведение указанной опера-
ции пойдет около 55 с. Столько же времени остается для
отсасывания влаги порами сырца из суспензии, что в
большинстве случаев вполне достаточно.
По окончании укладки всего штабеля сырца па ваго-
нетку сразу окрашивают все торцовые грани наружных
вертикальных рядов сырца. При этом у сырца, находя-
щегося в средних вертикальных столбиках штабеля, ока-
зываются окрашенными только ложковые грани, а в
крайних столбиках — также и торцовые грани.
Вопросы транспортирования окрашенного цветными
суспензиями сырца, его выдержки перед запариванием,
а также режимы автоклавной обработки решаются ана-
логично описанным в разделе «Объемное окрашивание
силикатной смеси».
Окрашивание сырца цветными пастами. Этот способ
разработан в ЛенЗНИИЭП [162] и опробован на Павлов-
ском и Тюменском силикатных заводах, где были выпу-
щены опытные партии цветного кирпича. Цветной пастой,
330
изготовленной из совместно размолотых извести, кварца
и пигмента, окрашивали сырец, уже полностью уложен-
ный в штабель на запарочной вагонетке. При этом па-
стой покрывали лишь открытые ложковые грани верх-
него горизонтального ряда сырца и торцы двух крайних
вертикальных столбиков кладки. Таким образом, из 920
имеющихся на запарочной вагонетке кирпичей у 26 шт.
(2,8%) были окрашены только ложковые грани, у 26 шт.
(2,8%)—ложковые и тычковые Гранин у 434 шт.
(47,2%) — только тычковые грани.
Количество неокрашенного кирпича, находящегося на
этой же вагонетке, составляло около 47%, вследствие
чего была необходима сортировка всего штабеля кирпи-
ча каждой вагонетки. Попытки окрашивать пастой лож-
ки каждого горизонтального ряда сырца непосредствен-
но после его укладки, как это делается при окраске жид-
кими суспензиями, нс увенчались успехом, так как слой
пасты смазывался следующим рядом сырца и на нем по-
являлись пятна.
Л. И. Холопова и И. IO. Бушмина [163] рекомендуют
готовить пасту из 30% валовой извести, 70% природного
песка и 0,3% фталоцианинового или 3% железоокисных
красного или желтого пигментов. Смесь размалывают в
вибромельницс до удельной поверхности около 4000 см2/г,
затем гасят в течение 25 мин водой (20% массы сухой
смеси). Гашеную цветную смесь доводят до необходимой
консистенции (расплыв конуса по Суттарду 22 см), для
чего в зависимости от вида и содержания пигмента вво-
дят еще 20—30% воды.
При данном способе окрашивания толщина цветного
слоя на кирпиче достигает 1,5—2 мм и расход пасты, в
основном покрывающей только его торцы, составляет
16—17 кг (по сухой массе) на 1 тыс. шт. одинарного кир-
пича. Штабель сырца на вагонетке окрашивают вручную
форсункой при давлении воздуха 0,3—0,4 МПа. Окрашен-
ный сырец можно выдерживать перед запариванием не
более 2 ч, иначе слой цветной пасты разрушается в про-
цессе автоклавной обработки, режим которой и меры по
осушению пара такие же, как и при запаривании сырца
объемного окрашивания. При нанесении пасты на торцо-
вые грани сырца, находящиеся в штабеле в вертикаль-
ном положении, образуется декоративная шероховатая
фактура, в связи с чем такой цветной кирпич целесооб-
разно использовать для орнаментных вставок на фаса-
дах зданий и р их интерьерах.
'331
Окрашивание сырца силикатной краской. Этот спо-
соб предложен трестом Оргтехстрой (Пермь), опробован
на Пермском и Березниковском силикатных заводах. По
данным Ю. Л. Спесивцева и др. [118], для приготовления
силикатной краски расходуется 10—30% по объему су-
хого пигмента и соответственно 90—70% жидкого стекла
плотностью 1,1 г/см3. Дисперсность пигмента должна ха-
рактеризоваться остатком 0,1—0,15% на сите № 006.
Жидкое стекло смешивают с пигментом до однородной
консистенции и полученную силикатную краску наносят
вручную с помощью пистолетов на свежесформованпый
сырец аналогично тому, как это делается при окраске
сырца жидкой суспензией. По данным авторов, на
1 тыс. шт. одинарного кирпича, одна половина которого
окрашена только с ложков, а другая, кроме того, и с тор-
цов, расходуется всего 3 л силикатной краски.
Условия транспортирования, выдержки перед загруз-
кой в автоклав и режимы запаривания те же, что и при
объемном окрашивании сырца.
Окрашивание сырца растворами солей металлов.
Этот способ отличается от предыдущего только составом
пропиточного раствора, приготовление которого подроб-
но описано на с. 334. Здесь же необходимо подчеркнуть,
что в процессе автоклавной обработки цвет сырца значи-
тельно меняется. Так, например, после окраски сырца
сульфатами кобальта и меди получают кирпич буро-чер-
ного, а сульфатами железа — ржавого коричневого цве-
та (118]. В связи с этим данный способ может иметь огра-
ниченное применение по сравнению со способом окраши-
вания растворами солей уже запаренного кирпича.
Окрашивание запаренного кирпича
Возможны и проверены следующие способы окраши-
вания силикатного кирпича после автоклавной обра-
ботки:
водорастворимыми неорганическими солями и орга-
ническими красителями, вступающими в реакцию и об-
разующими с некоторыми компонентами кирпича нерас-
творимые соединения;
органическими эмалями п органосиликатными покры-
тиями, которые после высыхания образуют твердые ок-
рашенные пленки, прочно связанные с кирпичом за счет
адгезии;
332
цветными глазурями и эмалями, сплавляемыми с
поверхностью кирпича.
Из приведенных способов практическое применение
нашли пока окрашивание кирпича растворами солей не*
которых металлов и органосиликатными покрытиями.
Что же касается окрашивания силикатного кирпича рас-
плавляемыми цветными керамическими глазурями и эма-
лями, то автор этого способа А. И. Миклашевский [81]
считает, что его следует использовать для декорирования
фасадов уже выстроенных общественных зданий и вы-
полнять декорирование должны художники, как это сде-
лано в Ленинграде.
Окрашивание кирпича растворами солей металлов.
Этот способ широко применяют для окрашивания асбес-
тоцементных кровельных материалов.
Впервые такое окрашивание силикатных материалов
было осуществлено в Росниимсе [139]. Здесь изучали
влияние температуры и длительности пребывания прес-
сованных образцов и черепицы в насыщенных растворах
медного и железного купороса на цвет изделий и глубину
пропитки. При глубине окраски до 1 мм расход купороса
на 1 м2 окрашиваемой поверхности черепицы составлял
0,4—0,5 кг, что довольно много. Для прессованных образ-
цов, отличающихся от вибрированной черепицы наличи-
ем открытой пористости, глубина пропитки достигла 3—
4 мм при том же расходе купороса. Для получения оди-
накового тона окраски поверхности необходимо было
строго поддерживать заданную концентрацию раствора
купороса, что достаточно сложно вследствие вывода ча-
сти солей с окрашиваемым материалом и попадания в
раствор гипса.
В 1959 г. Куйбышевская областная лаборатория
строительных материалов [166] провела работу по окра-
шиванию запаренного силикатного кирпича в водных
растворах медного и железного купороса концентрацией
100—200 г/л. При окунании кирпича в раствор и выдер-
живании в нем в течение 5 —6 мин поверхность кирпича
пропитывалась на глубину 3—4 мм, при этом расход ку-
пороса составлял около 7 кг па 1 тыс. шт. кирпича.
Наиболее полно исследовали вопросы окраски кирпи-
ча растворами солей во Львовском филиале НИИСМИ
К. В. Ростенко и М. Т. Дулеба [108], значительно расши-
рив число используемых красителей и гамму полученных
расцветок. На Страдчевском силикатном заводе был ор-
993
га низов а и выпуск цветного кирпича методом окунания в
различные красящие растворы.
Технология окраски заключалась в укладке свсжсза-
паренного горячего кирпича только ложками или тычка-
ми на специальную решетку, под которой располагалось
корыто с раствором солей. Корыто специальным приспо-
соблением поднимали на заданное время, при этом кра-
сящий раствор всасывался в поры кирпича на глубину
8—10 мм за счет вакуума, образующегося при его охлаж-
дении. Затем корыто опускали, окрашенный кирпич сни-
мали с решетки вручную и такрм же образом устанавли-
вали в соответствующем положении следующую порцию
кирпича. Соотношение между окрашенными ложковыми
и тычковыми гранями кирпичей на Страдчевском заводе
колебалось от 1:1 до 2:1. Расход красящих солей на
1 тыс. шт. одинарного кирпича составлял для коричнево-
го цвета 3,5—4 кг, а для остальных цветов 10—12 кг.
В табл. VIII. 13 приведены данные о растворах солей
и необходимой длительности пропитки для окраски сили-
катного кирпича в различные цвета.
При окрашивании кирпича окунанием в растворы со-
лей его цвет недостаточно однороден нз-за непрерывного
ТАБЛИЦА VH1.13. СОСТАВ РАСТВОРОВ СОЛЕИ И ДЛИТЕЛЬНОСТЬ
ПРОПИТКИ ДЛЯ ОКРАСКИ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
В РАЗЛИЧНЫЕ ЦВЕТА
Цвет кирпича Состав раствора Длитель- ность, МШ1
Голубой Технический медный купорос 240 т/л или азотнокислая медь 8—10
Бирюзовый Технический медный купорос 240 г-Ь тсхничсская поваренная соль 120 г на 1 л раствора нлн техническая хлорная медь 8—10
Желтый Техническое хлорное железо 2—8 г/л 1,5—3
Желто-зеленый Смесь технических медного купороса 240 г и 50 г хлорного железа на 1 л раствора 8—10
Темно-зеленый Технический хлористый хром или хромовые квасцы 450 г на 1 л рас- твора 8—10
Светло-коричне- вый Техническое хлорное железо 50 г/л 1,5—3
Коричневый Техническое хлорное железо (насы- щенный раствор) 1,5—3
W4
изменения концентрации и состава растворов, как уже
указывалось выше. Болес перспективной следует считать
пропитку силикатного кирпича минеральными солями
способом пульверизации, так как в этом случае состав н
концентрация окрасочного раствора остаются постоян-
ными. Растворы готовят в бутылях объемом 10—50 л.
Для. приготовления растворов всех солей, кроме хлористо-
го железа, применяют горячую воду. Вследствие быстро-
го гидролиза хлористого железа его раствор необходимо
приготовлять перед самым началом окрашивания кирпи-
ча. На Страдчсвском заводе [ИЗ] введен пропиточный
пост. Он включает 10-лнтровый полиэтиленовый бачок,
поливинилхлоридную трубку, пульверизатор и вентиля-
тор. Окрашивают кирпич на запарочной вагонетке после
его автоклавной обработки вручную пульверизатором за
три-четыре прохода со стороны тычков последовательно
по рядам, а у верхних кирпичей окрашивают и открытые
ложки.
Таким образом, из имеющихся на запарочной ваго-
нетке 920 кирпичей окрашивают: по одному тычку
410 шт., по одному ложку 44 шт. и по смежным тычку и
ложку 44 шт., а всего — 498 кирпичей. Остальные 422
кирпича, находящиеся в двух внутренних столбиках
кладки на вагонетке, остаются неокрашенными. Соотно-
шение между кирпичами, окрашенными с ложков и
только со стороны тычков, составляет 1:4,5, что явно ма-
ло. Вследствие этого указанный способ еще подлежит
доработке с целью значительного увеличения числа кир-
пичей, окрашенных с ложков. Расход солей, по данным
авторов, при окраске в основном тычков кирпича пуль-
веризацией примерно вдвое меньше, чем при окунании.
Естественно, что при большем соотношении окрашенных
ложковых и тычковых граней он соответственно возрас-
тет.
Окрашивание кирпича органическими красителями.
Этот способ разработан в ЛенЗНИИЭП П. И. Божено-
вым, Л. И. Холоповой и И. Ю. Бушминой [13, 162]. Он
заключается в пропитке граней запаренного кирпича
растворами кислотных органических красителей, обра-
зующих со свободной известью нерастворимые лаки.
В качестве красителей можно применять кислотные
алый прочный и НЖМ, хромовый бордо С и ярко-крас-
ный, антрахиноновый синий НЗ и ярко-синий. Цвет кир-
пича, окрашенного в растворах органических красите-
лей, приведен ниже.
836
Кислотный алый:
прочный.................
НМЖ....................
Хромовый:
ярко-красный............
бордо .................
Антрахиноновый:
ярко-снкий..............
синий .................
розово-малиновый
светло-розовый
розов ато-сн рсневын
светло-розовый
светло-голубой
голубой
На Павловском заводе [13] горячий запаренный кир-
пич погружали в ванну с 2%-ным водным раствором кра-
сителя на 1 ч, после чего промывали водой и высушива-
ли. Глубина пропитки составляла 10—20 мм. Цвет кир-
пича получался бледным в связи с малым количеством в
нем свободной извести. Способ окраски кирпича путем
окунания в ванну с раствором красителя представляет-
ся нам малоперспективным вследствие значительной за-
траты ручного труда, большой (1 ч) длительности про-
цесса и необходимости дополнительных операций по про-
мывке и сушке кирпича. Вероятно, более целесообразно
пропитывать горячий кирпич на запарочных вагонетках
методом пульверизации раствора на его открытые грани.
Надо полагать, что при этом отпадет надобность в про-
мывке и сушке кирпича и цвет его станет ярче.
Расход сухих органических красителей на окраску од-
ной вагонетки кирпича незначителен — всего 50 г. Одна-
ко следует учитывать, что при окраске кирпича непосред-
ственно на запарочных вагонетках окрашивают главным
образом его торцовые грани. Если же удастся окраши-
вать также и ложковые грани, то расход красителей ут-
роится.
Для получения более ярких цветов кирпича необхо-
димо увеличить в нем содержание несвязанной извести,
что относительно несложно осуществить на заводах, ис-
пользующих в качестве вяжущего одну известь или же
известь с небольшим содержанием молотого песка (10—
15%).
Окрашивание кирпича кремнийорганическими эмаля-
ми. Этот способ был опробован в НИИСМИ Т. Т. Троцко
и Л. Б. Москвиной [126]. Он заключается в том, что на
обезжиренную бензином и ацетоном поверхность кирпи-
ча пульверизатором наносят цветную эмаль в два слоя.
Первый слой сохнет 10—15 мин, а нанесенный затем вто-
ром слой — 2 ч.
836
КремниЙорганические эмали представляют собой сус
пензии неорганических и органических пигментов в крем-
нийорганическом лаке КО-85. Авторы опробовали эмали
голубую, бирюзовую и цвета слоновой кости. Все ука-
занные эмали значительно снижают водопоглощение
кирпича. При испытании на морозостойкость до 50 цик-
лов сохраняется адгезия между эмалью и телом кирпича.
Расход эмали на окрашивание смежных ложковой и тыч-
ковой граней составит на I тыс. шт. одинарного кирпича
около 6 кг.
Однако обезжиривание вручную окрашиваемых по-
верхностей путем последовательного протирания их там-
понами с бензином и ацетоном не позволяет использо-
вать данный способ до механизации указанных опера-
ций и нанесения эмалей с удалением паров растворите-
лей.
Окрашивание кирпича органосиликатными покрытия-
ми. Этот способ разработан Институтом силикатов
АН СССР. Он заключается в нанесении органосиликат-
ного покрытия ВН-30 на поверхность кирпича. Указан-
ный способ был впервые использован в 1967 г. для окрас-
ки стен жилого дома, выстроенного из силикатного кир-
пича в Ленинграде. За истекшее время окрашенная со-
ставом ВН-30 поверхность дома выдержала натурные
испытания без повреждений и отслоений покрытия, кро-
ме цокольной части здания. Покрытия выпускают раз-
личных цветов.
Разработана технология нанесения покрытий. На
конвейер на торец вплотную друг к другу устанавливают
по два кирпича (рис. VIII.12), образуя непрерывный
брус, верх которого состоит из торцовых, а боковые сто-
роны — из ложковых граней. На окрасочном посту цвет-
ным ВН-30 покрывают по одной смежной ложковой и
Рис. VIII. 12. Уста-
новка кирпича иа
окрасочный кон-
вейер
/ — конвейер; 2—кяр-
пнч
337
торцовой грани каждого кирпича из соответствующим
образом установленных форсунок. Далее на конвейере
окрашенный кирпич проходит через камеру, где покры
тис высыхает, а пары растворителя удаляются. В еду-
чае необходимости запаренный кирпич подсушивают и
начале конвейера перед окрасочным постом.
Покрытый ВН-30 готовый кирпич устанавливают па
поддоны и отправляют потребителям. Расход органоси-
лпкатного покрытия для окраски двух смежных граней
составляет 10—И кг на 1 тыс. шт. одинарного кирпича
при толщине пленки около 0,5 мм.
Окрашивание кирпича расплавляемыми глазурями и
эмалями. Существует несколько вариантов этого спосо-
соба окрашивания кирпича.
1. Термодекорирование, предназначенное в основном
для художественного оформления построенных зданий.
Этот способ разработан А. И. Миклашевским [81] в Ле-
нинградском художественно-промышленном училище
им. Мухиной и заключается в нанесении аэрографом на
стену по заданному рисунку шликера из специально при-
готовленных керамических глазурей или эмалей и в оп-
лавлении их ацстилсново-кисЛородной горелкой. По дан-
ным автора, для декорирования панно площадью 40 м2
требуется 12 дней лри работе горелкой по 6 ч в день. При
этом расходуется четыре баллона ацетилена, шесть бал-
лонов кислорода и 4 кг шликера (в пересчете на сухое
вещество). Толщина покрытия 0,3—0,4 мм.
2. Оплавление нанесенных на кирпич специальных
цветных паст, содержащих стеклообразующие и флюсую-
щие компоненты, предложенное Л. И. Холоповой [164].
Этим способом можно получать различные насыщенные
цвета: золотистые желтый, коричневый, оливковый, тем-
но-синий и зеленый. Однако технология окрашивания
еще нс отработана.
3. Плазменное напыление эмалей и других материа-
лов на поверхность кирпича. Этот способ разрабатыва-
ется в Алма-Атинском НИИстромпроекте на основе при-
менения низкотемпературной плазмы, предложенной
Н. Н. Рыкалиным и др. [ПО], а также в Томском инже-
нерно-строительном институте.
Окрашивание кирпича порошковыми полимерными
красками. Окрашиваемую поверхность кирпича по спо-
собу ВНИИстрома нагревают на конвейере инфракрас-
ными лампами до 200° С, затем наносят специальным
338
приспособлением или в электростатическом поле поро-
шок, после чего в течение 20 мин происходит его отверж-
дение прн 200—220° С. Толщина покрытия составляет
0,2—0,3 мм. Для уменьшения расхода красителя и повы-
шения паропроницаемости покрытия в порошок вводят
до 50% молотого боя стекла.
VIII.4. СРАВНИТЕЛЬНАЯ СТОИМОСТЬ
ЦВЕТНОГО СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА,
ИЗГОТОВЛЕННОГО РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ
При оценке стоимости производства цветного кирпи-
ча за основу приняты средняя его стоимость в системе
Миистройматериалов СССР, а также методика по уста-
новлению стоимости лицевого, в том числе и цветного
кирпича, одобренная Госкомитетом цен РСФСР.
Будем сравнивать только тс способы, по которым уже
имеется достаточный практический опыт производства:
объемное окрашивание кирпича; окрашивание одной
или двух граней кирпича растворами солей металлов; ок-
рашивание двух смежных граней кирпича покрытиями
ВН-30.
При любом способе окрашивания силикатный кирпич
прежде всего должен отвечать требованиям ГОСТ 379—
79 на лицевой кирпич, т. е. более жестким требованиям
к форме, размерам и дефектам поверхности, обладать
более высокой (25—50 циклов) морозостойкостью, мень-
шим водопоглощением и т. д., а это связано с улучшением
технологической подготовки сырья, дополнительными за-
тратами на помол части песка, тщательной обработкой
силикатной смеси, более частой заменой гарнитуры прес-
сов и снижением их производительности по сравнению с
производством рядового кирпича.
Указанное усложнение производства лицевого кирпи-
ча регламентируется повышением его цены по сравне-
нию с рядовым иа 20%. При изготовлении цветного кир-
пича предусмотрены сверх того затраты (1 руб.) на опе-
рации по окрашиванию плюс стоимость пигментов или
красителей (на 1 тыс.шт. одинарного кирпича). В 1 руб.
входят амортизация и текущий ремонт зданий и оборудо-
вания технологических окрасочных линий, заработная
плата обслуживающего персонала, эксплуатационные,
цеховые и общезаводские расходы, падающие на
I тыс. шт. цветного кирпича.
989
При использовании в качестве пигментов красящих
промышленных отходов, требующих дополнительной об-
работки на силикатных заводах (сушки, помола, сепа-
рации), стоимость этих операций может значительно
превысить I руб. и применение отходов окажется не-
рентабельным. В связи с этим красящие отходы про-
мышленности должны поставляться на силикатные заво-
ды в товарном виде (сухими, тонкомолотыми, в таре).-
В табл. VIII. 14 приведены оптовые цены на применяемые
ТАБЛИЦА V1II.14. ОПТОВЫЕ ЦЕНЫ ПИГМЕНТОВ И КРАСИТЕЛЕЙ,
ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЦВЕТНОГО СИЛИКАТНОГО
КИРПИЧА
Пигменты ГОСТ или ТУ Цена за 1 т, РУб.
Пигменты •
Красные: сурик железный А ГОСТ 8135—74* 40
то же, Б ГОСТ 8135—74 26
красный железоокисный ТУ МХП 1911—55 485
мумия бокситная ОСТ НКТП 3707 35
» глиноземистая ОСТ НКТП 3707 24
Желтые: охра сухая марки А 34
желтый жслезоокисный ГОСТ 18172—80 260
Зеленые: окись хрома ГОСТ 2912—79Е 600
зеленый фталоцианиновый ТУ МХП 614-408-70 8000
Синие: ультрамарин сухой ОСТ НКТП 3160 700
синий фталоцианиновый ГОСТ 6220—76 3900
Черные: марганцевая черная (пиро- ТУ КУ 27—44 350
сажа канальная ТУ 38-4 УССР 39—68 1000
Красители Медный купорос ГОСТ 19347—74 350
Железный » ГОСТ 6981—75 ПО
Медь хлорная ГОСТ 4167—74 1500
Железо хлорное — 120
Хромовые квасцы ГОСТ 4164—79 650
Бнхромат калия •— 363
Покрытия Органосиликатныс различных 3250
цветов ВН-30
340
для окрашивания силикатного кирпича товарные пигмен-
ты и. красители, выпускаемые нашей промышленностью.
Из дальнейшего будет видно, что в ряде случаев при-
менение дорогих пигментов, обладающих высокой крася-
щей способностью, выгоднее, чем более дешевых, удель-
ный расход которых для достижения того же цвета кир-
пича значительно больше.
В табл. VIII. 15 приведены удельный и общий расходы
пигментов при различном их содержании в смеси для из-
готовления 10 млн. шт. цветного кирпича в год методом
объемного окрашивания. Из нее следует, что суточный
расход пигментов может колебаться от 60 кг (фталоциа-
ниновые) до 12 т (отходы алапаевской руды), а годо-
вой — соответственно от 19 до 3800 т. Это отражается на
объеме складов, системе транспортирования пигмента,
капиталовложениях и количестве обслуживающего пер-
сонала.
Расходы пигментов, солей и покрытий приняты исхо-
дя из окрашивания кирпича в пастельные тона и приве-
дены в табл. VIII. 16. В целях сравнения экономичности
способов расходы солей для поверхностной пропитки
кирпича взяты из расчета окрашивания двух смежных
граней (ложковой и тычковой) каждого кирпича, как это
делается при его окраске органосиликатнымн покрытия-
ми ВН-30.
В соответствии с зарубежной практикой, подтверж-
денной нашими архитекторами, потребность в кирпиче
различных цветов, % общей потребности, составляет:
ТАБЛИЦА Vlfl.15. РАСХОД ПИГМЕНТОВ ДЛЯ ОБЪЕМНОГО
ОКРАШИВАНИЯ 10 млн. шт. КИРПИЧА В ГОД
Содержание пигмента в смеси, % Удельный 1 расход пит- , мента на 1 тыс, шт. кирпича», кг Суточный расход пиг- ментов. т Годовой рас- ход пигментов с учетом по- терь, т Содержанке пигмента в смеси. % Удельный расход пнг- 1 мента на 1 тыс. пгт. кирпича», кг Суточный расход пиг- ментов, т Годовой рас. ход пигмен- тов с учетом потерь, т
0,05 1.8 0,06 19 2 72 2,4 760
0,1 3,6 0,12 37 1 з 108 3,6 1120
0.25 9 0,3 95 4 144 4,8 1600
0,5 18 0,6 190 5 180 6 1900
1 36 1.2 380 10 360 12 3800
* Масса 1 тыс. шт. сухого кирпича составляет в среднем 3600 кг.
341
ТАБЛИЦА VU1.16. РАСХОД ПИГМЕНТОВ, СОЛЕЯ, ПОКРЫТИЯ И ИХ
СТОИМОСТЬ ПРИ ОКРАШИВАНИИ 1 тыс. шт. ОДИНАРНОГО КИРПИЧА
Способ окрашивания Цвет кирпича Пигмент, СОЛЬ или покрытие Расход, кг Стоимость, РУб.
Объемное Светло-терра- котовый То же Светло-жел- тый То же Голубой Светло-зеле- ный То же Красный желе- зоокисный Сурик желез- ный Охра Желтый желе- зоокисный Синий фтало- цианиновый Окись хрома Зеленый фта- лоцианиновый 9 50 150 18 1 35 1.5 Я 4,37 2 4,85 4,68 3,9 21 12 4,67е
Растворами со- лей Светло-корич- невый Светло-желтый Серо-зеленый Светло-зеле- ный Хромовые квас- цы + бихромат калия Хлорное же- лезо Медный купо- рос Хромовые квас- цы 4,4 0,35 5,6 11 13 2,85 0,13 0,63 . 3,85 8,45 2,7*
Органосили- катными по- крытиями Коричневый Желтый Голубой Зеленый ВН-30 корич- невый ВН-30 желтый » голубой » зеленый 10,2 10,2 10,2 10,2 33,15 33,15 33,15 33,15 33,15*
* Средневзвешенная.
желтого 50, светло-терракотового 40, голубого 5 и зеле-
ного 5. Для сравнения в табл. VIII.16 принята средне-
взвешенная стоимость пигментов или красителей для
получения кирпича одинакового цвета по каждому спо-
собу. Она является суммой произведений стоимости пиг-
34?
ТАБЛИЦА VIII.17. КАПИТАЛЬНЫЕ ЗАТРАТЫ, руб., НА СОЗДАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛИНИИ ПО РАЗНЫМ
СПОСОБАМ ОКРАШИВАНИЯ КИРПИЧА И ЧИСЛО ОБСЛУЖИВАЮЩЕГО ПЕРСОНАЛА
Статья расходов Объемное окрашивание Окрашивание растворами солей Окрашивание покрытием ВН-30
Здания и со- оружения Склад пигментов 325 ма 8100 Дозировочно-смеситель- ное отделение 325 м9 . 8100 Склад красителей и по- мещение приготовления растворов 216 ма . . . 5400 Отделение окраски кир- пича на конвейере 720 м3 18000 Всего 23 400 Склад ВН-30 144 м9 . . 3600 Отделение окраски кир- пича 1300 м3 32500
Всего 16200 Всего 36100
Оборудование Два ленточных конвейе- ра 2400 Пнсвмокамерный насос с трубопроводом и.цик- лоном 1250 Два расходных бункера 1500 Стержневой смеситель . 7500 Два ленточных питателя 1000 Две пропеллерные ме- шалки 500 Конвейер 20 м . . . . 2000 Три окрасочных поста . 1500 Электроталь с путем . . 750 100 м узкоколейных пу- тей с поворотными кру- гами 1000 Конвейер длиной 25 м . 2500 Две сушильные камеры с вентиляторами и кало- риферами 6750 Пост окраски .... 500 Электроталь с путем . . 750 100 м узкоколейных пу- тей с поворотными кру- гами 1000
Всего 13 650 Монтаж (25% стоимо- сти оборудования) . . 3450 Всего 5750 Монтаж (25% стоимости оборудования) .... 1450 Всего 11 500 Монтаж (25% стоимости оборудования) .... 2875
Итого 17100 Итого 7200 Итого 14 375
Статья расходов Объемное окрашивание
Обслуживаю* щий персонал Рабочий по подаче пиг- мента в расходные бун- кера и наблюдение за работой линии .... 1 чел. в смену Всего 1 чел.х хдве сме* иы= =2 чел.
Продолжение тАбл. VIII. 17
Окрашивание растворами солей Окрашивание покрытием ВН-ЗО
Мастер 1 Мастер 1
Приготовление раствора 1 Подача вагонеток с кир- пичом н отвозка окра- шенного кирпича в па- кетах 1 Укладка кирпича на кон- вейер 2 Подача красителя, ваго- неток с кирпичом н от- возка поддонов с цвет- ным кирпичом . . . . Укладка кирпича на кон- вейер Окраска кирпича . . . 1 2 1
Окраска 1 Укладка цветного кнр- Укладка окрашенного кирпича на поддоны . . 2
пнча на поддоны ... 2 t Всего 7 чел-
Всего 8 чел. в сме- ну всме« «У
мента или красителя данного цвета на удельную потреб-
ность кирпича этого цвета.
Необходимые капитальные затраты на сооружение
зданий и оборудование технологических линий» а также
число обслуживающего персонала приведены в
табл. VIII.17. Производительность каждой из указанных
линий определяется из следующего расчета.
1. Линия объемного окрашивания силикатной смеси
обслуживает один пресс и работает в две смены. Годовой
выпуск цветного кирпича по действующим нормативам
составляет 10 млн. шт.
2. Линия окрашивания кирпича растворами солей ра-
ботает в одну смену. При длине конвейера 20 м на нем
размещается 300 рядов по два кирпича в каждом. Дли-
тельность пребывания кирпича на конвейере 15 мин. Го-
довой выпуск окрашенного кирпича при коэффициенте
использования линии 0.85 составляет (300-2-60/15)8Х
X305’0,85=5000 000 шт.
3. Линия окрашивания кирпича покрытиями ВН-30
ТАБЛИЦА VII 1.18. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАСХОДЫ, руб.
Статья расхода Объемное окрашивание Окрашивание растворами солей Окрашивание покрытиями ВН-30
Амортизация и текущий ре- монт зданий и сооружений (6% общих затрат) Амортизация и текущий ре- монт оборудования (12% общих затрат) Заработная плата с начис- лениями обслуживающего персонала Электроэнергия (0,02 руб. за 1 кВт-ч) Вода (0,98 руб. за 1 м9) Отопление, освещение и уборка Общезаводские расходы 0,06-16200= =970 0,12-17100= =2050 3800 0,02-64 000= = 1280 2000 800 0,06-23400= | =1400 0,12-7200= =865 15200 0.02-19000= =380 0,98.250= =245 2500 1510 0,06-36100= =2160 0,12-14375= = 1720 13300 0,02-23000= =460 3000 1630
Всего в год Эксплуатационные расхо- ды на 1 тыс. шт. цветного кирпича 10900 10900/ /10000=1,09 21 100 21 100/ /5000=4,21 22270 22270/ /2100=10,6
945
работает в одну смену. При длине конвейера 25 м на
нем размещается 385 рядов по два кирпича. Длитель-
ность пребывания кирпича на конвейере 45 мин. Годовой
выпуск окрашенного кирпича при коэффициенте исполь-
зования линии 0,85 составляет (385-2 -60/45) 8- 305 X
X 0,85=2 100 000 шт.
Эксплуатационные расходы по каждой из сравни-
ваемых линий приведены в табл. VIII. 18.
Средняя стоимость 1 тыс. шт. одинарного рядового
силикатного кирпича марки 125 составляет 29 руб. При
изготовлении лицевого неокрашенного кирпича его стои-
мость повышается по сравнению с рядовым на 20%,
т. е. на 5,8 руб.
Превышение стоимости цветного лицевого кирпича
по сравнению с рядовым складывается из эксплуатаци-
онных расходов и стоимости пигмента на его окраску, а
также удорожания технологии лицевого кирпича на
5,8 руб. за 1 тыс. шт. Суммируя расходы, приведенные
в табл. VIII.16—VI11.18, и удорожание лицевого кирпи-
ча (5,8 руб.), получаем суммарное повышение стоимости
цветного кирпича, которое при его окраске различными
способами составляет:
При объемном окраши-
вании ..............5,8 +1,09+4,67--11,56 руб.
При пропитке раствора-
ми солей............ 5,8-1-4,21+2,7=12,71 руб.
При окрашивании по-
крытием ВН-30 .... 5,8+10,6+33,15=49,55 руб.
Из 1 тыс. шт. цветного одинарного кирпича в зависи-
мости от архитектурного решения рисунка кладки
можно выложить от 12,5 до 14,5 м2, а в среднем — 13,5 м2
поверхности фасада здания. Таким образом, удорожание
1 м2 фасада, облицованного цветным силикатным кирпи-
чом, составит в среднем:
При объемном окраши-
вании .............. 11,56: 13,5=0,85 руб.
При пропитке раствора-
ми солей............ 12,71 : 13,5=0,94 руб.
При окрашивании по-
крытием ВН-30 .... 49,55: 13,5=3,67 руб.
VIII .5. ПРИМЕНЕНИЕ ЦВЕТНОГО СИЛИКАТНОГО
КИРПИЧА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Цветной силикатный кирпич играет одновременно
роль несущего и облицовочного материала стен зданий,
не увеличивая их толщины и не требуя дополнительных
346
работ на укладку облицовки. Его применяют b основном
для наружных фасадов» но благодаря высоким декора-
тивным свойствам этот кирпич» особенно колотый, ими-
тирующий естественный камень — песчаник или туф,
с успехом можно использовать и в интерьерах.
При сплошной облицовке фасадов применяют цвет-
ной кирпич мягких, пастельных тонов, главным образом
желтого и красновато-сиреневых цветов. Для создания
впечатления облицовки фасада природным камнем ин-
тенсивность цвета отдельных кирпичей должна несколь-
ко отличаться в пределах утвержденных эталонов более
и менее насыщенных тонов. В случае использования ок-
рашенного кирпича для кладки архитектурных вставок
или орнамента его цвет должен быть более ярким.
Очень эффектно выглядит обрамление оконных и
дверных проемов колотым цветным кирпичом, несколько
выступающим из плоскости стен. Его же хорошо приме-
нять для цоколей зданий, но в этом случае он должен
обладать темным цветом (темно-серым, коричневым, си-
реневым). Очень большую роль в архитектурном оформ-
лении фасадов играет хорошо подобранный рисунок
кладки наружной облицовки.
Весьма удачна широко распространенная декоратив-
ная кладка стен из силикатного кирпича, разработанная
липецким трестом Жилстрой и Липецкгражданпроектом
[78]. Основой этой кладки является строгое членение об-
лицовочного ряда кирпича на вертикальные и горизон-
тальные линии по всей высоте и длине здания, подчерки-
ваемые утопленными прямоугольными швами глубиной
и шириной 10 мм. При сочетании кирпича различных
цветов липецкая кладка создает очень выразительные
архитектурные эффекты, Так, например, простенки зда-
ний, выполненные из силикатного кирпича светлых то-
нов, выглядят сплошными вертикальными пилястрами на
фоне прямоугольников под окнами, выложенных кирпи-
чом других, более темных или, наоборот, более ярких
цветов.
При использовании окрашенного силикатного кирпи-
ча для лицевой кладки стен необходимо учитывать фак-
торы, способствующие сохранению его цвета в течение
многих десятилетий, обычно неизвестные строителям.
В связи с этим желательно, чтобы заводы-изготовители
выдавали потребителям цветного кирпича краткие ре-
комендации по его применению. В них должны быть
347
указаны области применения кирпича, окрашенного раз-
личными способами, и особенности его кладки. Так, кир-
пич объемного окрашивания можно применять для обли-
цовки любых частей зданий, но швы между его рядами
должны быть утоплены на 8—10 мм. Во избежание по-
явления выцветов он не должен непосредственно сопри-
касаться с влажными деревянными или бетонными де-
талями, которые следует отделять от него слоем толя
или другой гидроизоляции.
Кирпич, окрашенный растворами солей, можно при-
менять для облицовки наружных стен зданий, за исклю-
чением цоколей и дверных откосов. Его не следует при-
менять в лестничных клетках, где он может получать
механические повреждения. При кладке швы следует
разделывать, а попавший на окрашенную поверхность
кирпича свежий строительный раствор сразу смывать
водой во избежание появления пятен.
Кирпич, окрашенный покрытием ВН-30, не следует
использовать в цоколях зданий, лестничных клетках и
других местах, где тонкий слой цветного покрытия мо-
жет быть поврежден. Швы между кирпичами также сле-
дует разделывать.
Для уменьшения загрязнения лицевого силикатного
кирпича пылью, попадающей вместе с дождевой влагой
в поры на его поверхности, а также для предохранения
от переувлажнения дождем при сильном ветре за рубе-
жом (например, в ФРГ, Голландии, Англии) гидрофо-
бизируют фасады домов. Это особенно важно для стран
с влажным климатом.
Исследования, проведенные Вейссбахом [187], пока-
зали, что силикатный кирпич, пропитанный водным
20%-ным раствором силикона или 50%-ным раствором
метилсиликоната натрия в бензине, уменьшает водо-
пог лощение через 1 ч пребывания в воде в 4—5 раз.
При этом на открытом воздухе он уже через 2 сут пол-
ностью теряет полученную влагу. Весьма важно также и
то, что воздухопроницаемость гидрофобизированного
силикатного кирпича незначительно (на 10—.15%) меня-
ется по сравнению с непропитанным. По данным Вейда
[185], гидрофобизацию поверхности стен из цветного си-
ликатного кирпича силиконом надо возобновлять каж-
дые 5—10 лет.
У нас для гИдрофобизации наружной поверхности
стен применяют кремни йорганическую жидкость
348
ГКЖ-94 в виде 50%-ного раствора в керосине или под
ный 20—30%-ный раствор этилсиликата натрия ГКЖ 10.
Гидрофобизацию также надо повторять через каждые
5—10 лет. Стоимость такой гидрофобизации составляет
примерно 0,15—0,2 руб. на 1 м2 поверхности [89].
ГЛАВА IX. КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА
СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
1Х .1. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СЫРЬЯ
Песок. Качество песка по ОСТ 21-1-80 характеризу-
ется минеральным и гранулометрическим составом, со-
держанием глинистых частиц и органических соединений,
насыпной плотностью в рыхлом и уплотненном состоя-
нии и влажностью. Гранулометрия, влажность и насып-
ная плотность песка подлежат ежедневному контролю.
Гранулометрический состав песка определяют один
раз в смену путем просева пробы через стандартный на-
бор сит с отверстиями размером 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315,
0,14 п 0,08 мм на механическом приборе типа «Ратап»
(например, на приборе для определения зернового со-
става 029).
Для определения влажности песка удобно пользо-
ваться прибором МХТИ, представляющим собой комби-
нацию циферблатных весов и радиационной лампы. При
первоначальной массе высушиваемой пробы, равной 20 г,
стрелка показывает на шкале соответствующий процент
содержания влаги. Обычно высушивание пробы песка до
постоянной массы длится 15—20 мин.
Содержание в песке глинистых частиц и его насып-
ную плотность в сухом состоянии определяют не реже
двух раз в неделю по ГОСТ 8735—75. Содержание орга-
нических примесей контролируют также по указанному
стандарту один раз в неделю и каждый раз при добыче
в карьере новых пластов песка.
На некоторых заводах установлены автоматические
приборы различной конструкции для определения влаж-
ности песка в потоке. В этих случаях контрольные опре-
деления влажности путем высушивания проб производят
для проверки правильности показаний автоматических
влагомеров.
Известь. В извести контролируют содержание актив-
349
Рис. IX. 1. Тарпро-
вочныс кривые ох-
лаждения реакци-
онного сосуда при
различных началь-
ных температурах
ных окисей кальция и магния, скорость и температуру
гашения.
Содержание суммы активных оклеен кальция и маг-
ния определяют не реже трех раз в смену титрованием
по ГОСТ 9179- 77. Однако, как показали И. Я- Лсй-
ченко и др. [73], точность определения активности лабо-
рантами с помощью мерной бюретки зависит от индиви-
дуальной оценки точки эквивалентности, способа добав-
ления титрованного раствора (по каплям или струей),
точности навески, степени усталости лаборанта. Опреде-
ленная различными лаборантами активность одной и той
же пробы извести может отличаться на 5—8%, тогда
как параллельные определения, проведенные на полуав-
томатическом титраторе, отличались на десятые доли
процента.
Авторы [73] рекомендуют использовать агрегативный
комплект лабораторного титровального оборудования
Т-104, в основу работы которого положен метод объемно-
аналитического определения концентрации компонентов
потенциометрическим титрованием с автоматической
фиксацией точки эквивалентности. Этот комплект состо-
ит из pH-метра, милливольтметра pH-340, блока автома-
тического титрования БЛТ-12-ЛМ с мешалкой, автома-
тической бюретки-дозатора Б-701. Для обеспечения вы-
сокой точности определения активности извести
поступление кислоты в анализируемую пробу должно
производиться с малой скоростью.
Скорость гашения и температуру реакции между из-
вестью и водой определяют один раз в смену по ГОСТ
9179—77. Для быстротасящейся извести стандартное
350
определение скорости гашения (отрезок времени от мо-
мента введения воды до достижения максимальной тем-
пературы) дает правильную картину гидратации. Если
же в извести содержится пережог, то максимальная тем-
пература может длительное время держаться на одном
уровне, хотя процесс гидратации извести на этом отнюдь
не заканчивается, и действительную скорость гашения
можно определить лишь по характеру кривой при более
длительном испытании, как было нами показано ранее
[147]. Поэтому необходимо сравнивать нисходящую
ветвь кривой гашения извести в течение 1 ч с тарировоч-
ными кривыми остывания реакционного сосуда, в кото-
рый налито 25 г воды, нагретой до 30—100° С, через
каждые 10° С (рис. IX.1). При одинаковом масштабе,
если кривая гидратации извести (пунктирная) идет бо-
лее полого, чем тарировочная» то в извести содержится
пережог, количество которого тем выше, чем больше
расхождение обеих кривых.
Для количественного определения пережога в мало-
магнезиальной свежеобожженной извести, не содержа-
щей Са(ОН)г и Mg (ОН) 2, С. А. Кржеминский и
Б. С. Зайденберг [64] предложили довольно простой тер-
мохимический способ. Он заключается, в определении
содержания активной окиси кальция в извести титрова-
нием, времени гашения и максимальной температуры
реакции в сосуде Дьюара. Затем расчетным путем общее
количество тепла, выделившееся при гидратации изве-
сти (с учетом нагрева известкового теста, сосуда Дьюара
и потерь на радиацию), сравнивают с теоретическим ко-
личеством тепла, которое должна выделить известь при
данной активности. Отношение указанных значений
теплоты показывает, какая часть извести является пере-
жогом. К сожалению, для извести, часть которой погаше-
на при транспортировании или во время складирования,
этот способ не пригоден.
IX.2. КОНТРОЛЬ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ОПЕРАЦИИ И КАЧЕСТВА ПОЛУФАБРИКАТОВ
Дробление извести. Проверяют один раз в смену пу-
тем рассева пробы дробленой извести на ситах с отвер-
стиями 5, 10, 20 и 30 мм, используя стандартный набор
ент для инертных материалов КСИ. При измельчении
в молотковой дробилке вся известь должна проходить
ЗБ1
сквозь сито с отверстиями 10 мм, а остаток на сите с
отверстиями 5 мм не должен превышать 25%. Если на
заводе используют щековые дробилки, то вся дробленая
известь должна проходить сквозь сито с отверстиями
30 мм, а остатки на остальных ситах должны быть соот-
ветственно не более 50, 30 и 20%.
V Шихтовка песков. Эту операцию контролируют в на-
чале каждой смены. В том случае, если крупность песков
отличается не более чем в три раза, их шихтовку следует
прекратить, так как при этом пористость песков увели-
чится, что приведет к перерасходу вяжущего.
При грубой шихтовке песков в карьере проверяют, в
какой пропорции загружают вагонетки или автосамо-
свалы песками различной крупности в каждом забое.
При наличии нескольких приемных бункеров для разных
фракций песка необходимо проверять заданную пропор-
цию песков в шихте по количеству питателей одинако-
вой производительности, одновременно выгружающих
пески различной крупности. Если же подача разных
песков осуществляется только из двух бункеров, то в
этом случае проверяют количество песка, выдаваемого
каждым питателем, общеизвестными приемами по ско-
рости движения ленты питателя и площади сечения ле-
жащего на ней песка с учетом его насыпной плотности.
Отсев включений из песка. В начале каждой смены
проверяют состояние сит на грохотах, так как при разры-
ве епт крупные включения могут попадать в просеян-
ный песок, а при замазывании — песок может поступать
в отсев.
V Дозирование компонентов вяжущего. Проверяют
ежесменно положение шиберов или отсекающих ножей
при использовании объемных питателей и показания ре-
гистрирующих приборов при использовании весовых до-
заторов. Не реже раза в педелю производят контрольные
взвешивания порций компонентов, выдаваемых питате-
лями и дозаторами за определенный промежуток време-
ни (например, за 15—20 с).
V Тонкость помола вяжущего. Контролируют не реже
одного раза в смену путем просева пробы на механиче-
ском приборе для просеивания цемента СЦ и определе-
ния удельной поверхности вяжущего на приборе ПСХ-4.
Остаток на сите с сеткой К? 021 не должен превышать
2%, а на сите с сеткой № 008—10%. Удельная поверх-
ность вяжущего должна быть не менее 4000 см2/г. В слу-
352
чае недостаточной дисперсности вяжущего необходимо
уменьшить подачу материала в мельницы, а в дальней-
шем — проверять их загрузку мелющими телами в соот-
ветствии с рекомендациями гл. III.
/ Активность вяжущего. Ее определяют три раза в сме-
ну титрованием проб 1н. раствором соляной кислоты с
учетом данных, приведенных в IX.1.
У Дозирование компонентов силикатной смеси. Эту
операцию проверяют в начале каждой смены аналогич-
но контролю дозирования компонентов вяжущего.
Приготовление смеси. Контролируют увлажнение
компонентов, их паронодогрев (в случае его примене-
ния) и содержание активной окиси кальция в смеси не
реже трех раз в смену. Однородность смеси определяют
один раз в неделю путем последовательного отбора за
10 с в стеклянные бюксы с притертыми крышками не
менее 15 проб смеси, выходящей из смесителя, и опреде-
ления содержания в них влаги и активной окиси каль-
ция. Для определения активности следует брать навеску
смеси 7 г, так как, по нашим исследованиям [60], при
этом получаются наиболее правильные результаты. За-
тем известными способами подсчитывают коэффициент
вариации влажности и активности смеси, который дол-
жен быть не выше 0,1. В случае его превышения необхо-
дима тщательная регулировка работы дозаторов, про-
верка состояния лопастей смесителей и частоты враще-
ния их валов.
Гашение смеси. Проверяют температуру поступаю-
щей в силосы или реакторы и выходящей из них смеси
три раза в смену и степень погашенности извести один
раз в смену. Степень погашенности определяют по пробе
массой 100 г, помещенной в сосуд Дьюара, непосредст-
венно на месте отбора, сравнивая кривую остывания
пробы с тарировочной кривой остывания сосуда Дьюа-
ра при одинаковой их начальной температуре, как было
описано в IX.1. В том случае, когда кривая остывания
пробы расположена выше тарировочной кривой, необ-
ходимо увеличить сроки гашения смеси.
Обработка гашеной смеси. Проверяют не реже трех
раз в смену зерновой состав и влажность гашеной сме-
си до и после обработки. Визуально под бинокулярной
лупой определяют один раз в смену, из чего состоят
отсеянные комочки: из скоплений частиц извести, глины,
дисперсного кремнезема или же из окатышей хорошо
353
ТАБЛИЦА 1Х.1. ПРИЧИНЫ ДЕФЕКТОВ ПРИ ФОРМОВАНИИ СЫРЦА
Дефекты сырца
Причины дефектов
Слабые углы сырца
Периодически уменьшается
плотность сырца
Прн одновременном фор-
мовании один сырец недо-
прессован, а другой пере-
уплотнён
Толщина сырца меньше или
больше стандартной
Длина и ширина сырца
больше стандартных
Перспрсссовка
Нсдопрессовка
Клинообразный сырец
Смяты нижние ребра сыр-
ца
Диагональные и продоль-
ные трещины
Поперечные трещины
Высмйи на постели сырца
Сработаны лопасти мешалки напол-
нительного аппарата или недостаточ-
на сыпучесть смеси
Меняется уровень смеси в наполни-
тельном аппарате
Высота штампов неодинакова; не
отрегулирована первая и вторая ши-
ны под наполнительным аппаратом;
попала смесь на пластины прессую-
щего поршня; сработались ролики
штампов
Нс отрегулирована эксцентриковая
ось прессующего рычага н не очища-
ются от смеси пластины на прессую-
щем поршне
Сработаны облицовочные пластины
формовочных гнезд стола пресса
Недостаточная (3—4%) или чрез-
мерная (10—12%) влажность смеси;
велика глубина засыпки смеси в
формы
Сработаны лопасти мешалки напол-
нительного аппарата или недостаточ-
на глубина засыпки смеси в формы*
Ножки штампов находятся не в од-
ной плоскости; попала смесь на одну
из пластин прессующего поршня; из-
ношена букса цилиндра прессующего
поршня
Штампы с сырцом опускаются в гнез-
да стола после выталкивания
Сработаны облицовочные пластины
формовочных гнезд или происходят
толчки при повороте стола и непол-
ном выталкивании сырца штампами
Сработаны облицовочные пластины
формовочных гнезд; неровная по-
верхность платформ запарочных ва-
гонеток; толчки на стыках рельсов
Сработалась или отсутствует вра-
щающаяся щетка
354
ТАБЛИЦА 1Х.2. ВОЗМОЖНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ СЫРЦА ПРИ СЪЕМЕ
С ПРЕССА И УКЛАДКЕ АВТОМАТАМИ-УКЛАДЧИКАМИ
НА ЗАПАРОЧНЫЕ ВАГОНЕТКИ
Дефекты сырца Причины дефектов
Разрушение сырца при съе- ме со стола пресса Прочность сырца ниже 0.3 МПа; дав- ление воздуха в съемнике выше 0,025 МПа; перекошены лапки за- хвата съемника
Разрушение сырца при ук- ладке его на накопитель- ный конвейер укладчика:
трещины отколы Лапки съемника раскрываются при нахождении сырца выше 5 мм над накопительным конвейером съемника Лапки съемника открываются непол- ностью и при возврате съемника за- девают за торцы сырца
Разрушение сырца при ук- ладке его иа запарочные вагонетки В момент выпуска воздуха из пнев- мозахватов укладчика сырец нахо- дятся на расстоянии более 5 мм от платформы вагонетки или нижележа- щего ряда сырца; неровная поверх- ность платформ вагонеток
промешанной однородной смеси компонентов. При на-
личии в смеси отдельных комочков извести, глины и дру-
гих дисперсных материалов следует проверить правиль-
ность и равномерность питания стержневых смесителей,
а в случае обработки и доувлажнения смеси в лопастных
смесителях — также состояние лопастей и частоту их
вращения. Основное значение для качества сырца (осо-
бенно пустотелого) имеет соблюдение заданной влажно-
сти смеси в узких пределах (см. гл. VI), в связи с чем
доувлажнение в процессе ее обработки следует тщатель-
но контролировать.
Формование и укладка сырца на вагонетки. Необхо-
димо не реже одного раза в смену определять на цифер-
блатных весах массу сырца, сформованного в различных
гнездах стола каждого пресса, внешний вид и прочность
сырца, наличие в нем дефектов, возникающих при фор-
мовании и укладке автоматами на запарочные вагонет-
ки, а также состояние поверхности платформ вагонеток.
Возможные дефекты сырца при формовании на револь-
верных прессах СМ-816 и СМС-152 и причины их воз-
305
никновения приведены в табл. IX.1, а при съеме и уклад-
ке автоматами — в табл. IX.2.
В тех случаях, когда при формовании получают сы-
рец с дефектами, нельзя допускать работу агрегатов до
ликвидации причин брака.
Транспортирование сырца и загрузка его в автоклавы.
Следует ежесменно проверять состояние откаточных пу-
тей и стыков, загрязненность рельсов просыпью [72],
плавность заталкивания запарочных вагонеток в авто-
клавы, закрывание крышек проходных автоклавов с
выгрузочного конца сразу после выкатки состава запа-
ренного кирпича во избежание охлаждения и подсушки
загружаемого сырца (гл. VII).
Автоклавная обработка. Ежесменно контролируют
правильность проведения заданного режима запарива-
ния сырца по диаграммам на контрольных приборах
или же при наличии программных регуляторов по их за-
писям. Одновременно проверяют запись давления пара
в магистральном паропроводе, которое должно превы-
шать по крайней мере на 0,05 МПа заданное давление
в автоклавах. Необходимо регулярно следить за выпус-
ком воздуха из автоклавов в начале запаривания.
IX.3. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ
Качество запаренного силикатного кирпича и камней
определяют по ГОСТ 379—79 для каждой партии изде-
лий, равной вместимости одного автоклава, по внешнему
виду, размерам И прочности при сжатии, а облегченного
кирпича — также по средней плотности.
Следует подчеркнуть, что при испытании горячего
кирпича его марка значительно (до 15%) ниже, чем у
полностью остывшего кирпича. Проведенные рядом за-
водов, работающих на различном сырье, испытания по-
казали, что прочность силикатного кирпича, находив-
шегося после запаривания 15 сут на воздухе, повышает-
ся на 9,5—15%, что видно из табл. IX. 3.
Наши исследования, проведенные при проверке бо-
лее 3 млн. шт. кирпича [138], показали, что такой рост
прочности обусловлен уменьшением влажности и час-
тичной карбонизацией свободной извести в кирпиче. Бы-
ла разработана методика ускоренного доведения проч-
ности свежезапаренного кирпича до 15-суточной. Она
заключается в том, что отобранные для испытания на
356
152. Хавкин Л. М., Фурман Р. В.. Ленин С. II. Игеледшкпип
зиитсграторного способа обрабллкп ной массы. (X*. тр./
/РосНИИМС, М„ 1954, №«.
153. Хавкин Л. Крыжаиовский Б. Б. (jujuk.tjобеioiihuc па-
нели для сборного домостроения. М., НИМ.
154. Хаимский 3. М., Бутт Ю. М., Белкин Я. М. К нон росу фор-
мирования упругих свойств плотного силикатного беюка в процес-
се автоклавной обработки. — Сб. тр./ВНИИстром, М., 1965, №4(32).
155. Хвостенков С. И., Брусницкая Л. М., Рюмин К. И., Гомеро-
ва А. Т. Силикатный кирпич из нефелинового шлама и хпостов обо-
гащения молибденовой руды. — Сб. тр./ВНИИстром, М., 1975,
№ 32(60).
15G. Хвостенков С. Ип Брусницкая Л. М., Бурмак В. С. Приме-
нение белнтового шлама — отходов Ачинского глиноземного комби-
ната в качестве вяжущего для автоклавных материалов. — Сб. тр./
/ВНИИстром, М., 1977, № 36(64).
157. Хвостенков С. И., Золотухин А. А. О выборе оптимального
давления прессования силикатного кирпича. — Сб. тр./ВНИИстром,
М., 1978, № 38(66).
158. Хвостенков С. И, Кройчук Л. А. О твердении белнтового
шлама прн автоклавной обработке. — Сб. тр./ВНИИстром, М., 1979,
№ 40(68).
159. Хвостенков С. И., Чериобаева Н. И. Об использовании це-
ментной пыли в производстве силикатных материалов. — Строитель-
ные материалы, 1962, № 3.
160. Хнгеровнч М. И., Новаховская Д. С Некоторые химические
показатели автоклавных силикатных материалов. — Строительные
материалы, 1935, №9.
161. Хннт И. А. Ослопы производства силикальцитных изделий.
М.» 1962.
162. Холопова Л. И., Бушмина И. Ю. Окрашивание автоклавных
силикатных материалов. Л., 1971.
163. Холопова Л. И., Бушмина И. Ю. — Цветные силикатные
изделия автоклавного твердения. — Строительные материалы,
1966, № 9.
164. Холопова Л. И Окрашивание силикатных материалов авто-
клавного твердения. Тезисы докладов семинара ВХО, М., 1972.
165. Царев С. М. Силосование массы для силикатного кирпича
в непрерывно действующих силосах. — В кн.: Местные строительные
материалы. М„ 1974, вып. VIII.
166. Цветной силикатный кирпич. Обмен опытом. Росстромпро-
ект. М., 1960, № 1.
167. Чиченин М. Е. О стойкости автоклавных силикатных мате-
риалов в агрессивных условиях. — В кн.: Автоклавные материалы
и изделия. М., 1956.
168. Шапакидзе В. Ге лей ш вил н Т. П. Изделия автоклавного
твердения из отходов обогащения медно-колчедановых руд. —
Строительные материалы, 1968, №11.
169. Шеляхин И. В. Силикатный кирпич с добавками зол и шла-
ков антрацитовых углей. — Сб. тр./ВНИИстром, М., 1974, №30(58).
170. Шорникова И. С., Бутт Ю. М., Кржемннскнм С. А. Свойства
некоторых индивидуальных гидросплнкатов кальция и гидрограна-
тов.— Сб. тр./ВНИИстром, М, 1966, № 8(36).
171. Юнг В. Н. Основы технологии вяжущих веществ. М„ 1951.
172. Яковлев К. Ф. Автоклавные стеновые материалы из извест-
ково-глиняных масс. — Сб. тр./РосНИИМС, 1952, № 1.
381
HHF//3. Ясенова А., Аристов М. Применение карбидного ила в про-
изводстве силикатного кирпича. — Сборник по обмену опытом./
/Росоргтехстром, М., 1970.
174. Anderson О. Ferfarbung von Kalksand vor mauersteincn. II In-
ternationales Simposium fur Dampfgehartete Kalziumsilikat-
Baustoffc (II JSDKR)» Hannover, 1969, v. 1.
175. Cammerer W. F. Wasserdampfdiffusionswiedcrstandfaktor von
Kalziumsilikatprodukten. Il JSDKB, Hannover, 1969-, v. 14.
176. Coldrey J. M., Lee H. N. Die Rohlingsstanfcstigkeit von Kalzium-
silikatprobekorncrn. II JSDK.B, Hannover, 1969. v. 18.
177. Harrison W. H., Bessey G. E. Einige Ergcbnisse von Ausscnla-
gerungsversuchen fiber die WiederstandsfSchigkcit von Kalksand-
sleinen II JSDKB, Hannover, 1969, v. 27.
178. Kling G. G Mahleigenschaften vom gebranntem Kalk. TJZ, 1956.
№ 13/14.
179. Lahl W. Uber die ferteilung der Restkohiensauere im gcbrantem
Kalk, Magncsit und Dolomit. TJZ, 1956, № 5/6.
180. Ohncmiiller W., Hupe B. Die Hydration des Branntkalkcs in der
Kalksandstcin—Rohmasse und ihre Bedeutung fur die Stcinfcstig-
kcit vor und nach dem Dampfharten.— zement—Kalk—Gips,
1969, № 3.
181. Oppermann H.—U. Die Gasdurchlasslgkeit von Kalziumsilikat-
produktcn. II JSDKB, Hannover, 1969, v. 53.
182. Pohl G. Kalkbrennen und Kalkqualitat. TJZ, 1953, № 9/10.
183. Purton M. J., Coldrey J. M. The effect of autoclaving conditions
on the constitution and properties of calcium silicate brick spe-
simcns. — Trans. Brit. Ceram. Soc., 1970, № 3.
184. Rade D. Einige Untersuchungen uber die Verwcndung von Ano-
granischen Buntpigmcntcn zur Hcrstething von Farbkalksand-
stcinen. II JSDKB, Hannover, 1969. v. 61.
185. Wade P. G. Farbigc Kaiksandstcir.e. II JSDKB. Hannover, 1969,
v. 85.
186. Weiss R. Luftschallfibcrtragung von Wohnungstrennwanden aus
Kalksandsteincn. II JSDKB, Hannover, 1969, v. 86.
187. Weissbach H. Uber den Einflufl der Silicon—Impagnierung von
Kalksandsteincn. Bundcsverband Kalksandsteinindustric. Hanno-
ver, 1966.
188. Wuhrer J. Physikalisch-chemische Untersuchungen fiber den Zu-
stand des Branntkalkcs—Zement—Kalk—Gips, 1953, № 10.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие • .... Стр. 3
Глава I. Технические свойства силикатного кирпича . 4
Глава 11. Сырье для производства силикатного кирпича 22
11.1. Пески природные и искусственные .... 23
11.2. Глины н суглинки 40
П.З. Известняки (карбонаты) 45
11.4. Вяжущие вещества 47
Глава III. Подготовка сырья 65
Ш.1. Песок 65
111.2. Вяжущие 77
Глава IV. Проектирование состава силикатной смеси 1V.1. Проектирование состава силикатной смеси для 87
получения сырца заданной прочности 87
IV.2. Выбор вяжущего 1V.3. Проектирование состава силикатной смеси для 94
получения кирпича заданной прочности .... IV.4. Уточнение составов вяжущих н смесей из кои- 126
крстных видов сырья 130
Глава V. Приготовление силикатной смеси V.I Дозирование п предварительное смешение комло- 138
центов 138
V.2. Гашение извести 146
V.3. Аппараты для гашения извести в смеси с песком 158
V.4. Обработка гашеной смеси 168
Глава VI. Формование сырца 182
VI.1. Теоретические основы прочности сырца VI.2. Влияние технологических параметров на проч- 183
иость сырца V1.3. Влияние характера формования на прочность 192
готового кирпича 207
VI.4. Прессы для формования силикатного кирпича 208
VL5. Автоматы для съема и укладки сырца 226
VI.6. Формование пустотелых кирпичей и камней . 234
Глава VII. Автоклавная обработка сырца 241
VII. 1. Состав и технические свойства новообразований VH.2. Теоретические основы н кинетика твердения си- 242
ликатного кирпича VII.3. Физико-химические условии твердения силикат- 253
него кирпича VI 1.4. Оптимальные температуры и режимы эапарива- 264
ния силикатного кирпича 270
VI 1.5. Расход тепла иа запаривание кирпича VII 6. Оборудование 273
383
Стр.
Глава VIII. Цветной силикатный кирпич.......................283
VIII . 1. Требования к цветному кирпичу и способы сто
изготовления..........................................283
VI I 1.2. Пигменты и красители.......................284
V II1.3- Технология цветного силикатного кирпича 311
VI II.4. Сравнительная стоимость цветного силикатного
кирпича, изготовленного различными способами . 339
VII 1.5. Применение цветного силикатного кирпича в
строительстве.........................................346
Глава IX. Контроль производства силикатного кирпича 349
IX-1 . Контроль качества сырья........................349
1Х ."2. Контроль основных технологических операций и
качества полуфабрикатов...............................351
IX-3- Контроль качества готовой продукции . . 35о
Глава X. Рациональная технология заводов силикатного
кирпича.....................................................358
X .J. Рекомендуемые схемы технического перевооруже-
ния действующих заводов.........................358
Х. 2. Автоматизация основных переделов производства 365
Глава XI. Экономика производства и применения силикатного
кирпича.....................................................370
XI. 1. Основные технике-экономические показатели про-
изводства ............................................370
XI.2 . Экономика применения силикатного кирпича . 371
Список литературы.....................................374
Лев Моисеевич Хавкин
ТЕХНОЛОГИЯ
СИЛИКАТНОГО
КИРПИЧА
Редакция литературы по строительным материалам и конструкциям
Зав. редакцией Г). И. Филимонов
Редактор М. А. Гузман
Мл. редактор 3. М. Терентьева
Внешиес оформление художника И. Л. Юрченко
Технический редактор В. Д. Павлова
Корректор Л. С. Делягина
ИБ М 2779
Сдано в набор 26.10.8!. Подписано в печать 28.01.82. Т-03139. Формат 84ХЮ8,/За.
Бумага № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 20.16.
Усл. кр.-отт. 20,37. Уч.-изд. л. 20,69. Тираж 7000 экз. Изд. № AVI—8884.
Зак. № 914. Цена 1 р. 20 к.
Стройнэдат, 101442, Москва. Каляевская, 23а
Владимирская типография «Союэполнграфпрома> при Государственном
комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
600000, г. Владимир. Октябрьский проспект, д. 7