Zemstroyplan.com

(По материалам международной конференции 23-26 мая)

Представлено было 34 доклада. В них изложены результаты теоретических и практических исследований по широкому спектру вопросов в области керамических (керамического кирпича, керамзитного гравия, керамических плиток для полов и стен, крупноразмерных изделий) и плавленых материалов (глазурей, эмалей, ситаллов, стекла, отделочных материалов), а также других стеновых материалов (силикатного кирпича, асбестоцементных изделий) и новых методов испытания сырья и материалов.

Среди 70 авторов — ученые всех степеней и званий, а также соискатели докторских и кандидатских степеней, 3 члена РААСН. Авторы представляют ученые коллективы России, Украины, Белоруссии, Казахстана, 21 организация.

Керамические материалы

Ученые большое внимание уделяют вопросам структуро- и фазообразования как основным, определяющим нужное качество традиционных материалов и возможность разработки новых материалов по ресурсо- и энергосберегающим технологиям.

П.И.Боженов и А.П.Васин (С.-Петербург) предлагают рассматривать керамическую шихту, а также сырец и изделие после обжига как искусственный материал, состоящий из двух основных компонентов — грубозернистого и тонкодисперсного. Посредством регулирования гранулометрического состава глин в сторону повышения доли грубозернистого компонента различными отходами были разработаны составы с хорошими сушильными и физико-механическими свойствами.

В сообщении Н.П.Гаврилюка (Симферополь) приведены результаты исследований влияния различных по генезису кремнеземистых материалов (кристаллический кварц и аморфный в виде диатомита) на вязкость опытных композиций при нагревании, процесс образования стеклофазы, фазовый состав и физико-механические свойства обожженных керамических материалов.

Исследованиями изменения плотности глин при нагревании занимается Г.П.Дорошко (Самара).

Оперативно проводятся исследования по разработке составов шихт для производства строительного фарфора, фаянса, керамических плиток для пола и стен и др. Основная цель этих исследований — переориентация отрасли с традиционного привозного сырья на недорогостоящее местное. Обстоятельный анализ потенциальных возможностей местных глин проведен учеными Самары — Т.Б.Арбузовой и Н.Г.Чумаченко. Проведенные ими исследования определили, что решить поставленные задачи можно, только рассматривая природное и техногенное сырье как единую сырьевую базу.

В.А.Гурьева и Л.Т.Редько (Оренбург) пришли к выводу, что для получения санитарно-технических изделий можно отказаться от дорогостоящих беложгущихся глин Украины, а использовать глины Оренбуржья. Для получения шликеров с требуемой текучестью ими подобраны вид и количество электролитов. Формовочные и термические свойства, а также отбеливание черепка предлагается регулировать продуктами Гайского ГОК.

Заслуживает внимания опыт Н.Д.Яценко, А.П.Зубехина, В.П.Ратьковой (Новочеркасск), когда проведена равноценная замена традиционных привозных добавок — нефелино-сиенита и доломита на отходы обогатительных полиминеральных руд. Аналогичные результаты получены В.В.Прокофьевой и Е.Г.Кемпи (С.-Петербург) при замене таких же привозных материалов и циркония на попутные продукты горнорудной промышленности.

Вовлекаются в производство керамической облицовочной плитки цеолитовые, волластонитовые и тремолитовые породы в качестве обогащающих и флюсующих добавок. Т.В.Вакаловой, Т.А.Хабас, В.И.Верещагиным и Е.Д. Мельник (Томск) определены составы оптимальных шихт, технологические параметры производства и свойства плиток. Получены изделия лучшего качества с меньшей себестоимостью.

Технологичность шламовых отходов была подчеркнута в докладах ученых из Самары (Т.Б.Арбузовой) и Минска. Самарскими исследователями шламы вводились в состав керамических шихт при производстве кирпича, керамзитного гравия.

И.А.Левицкий, Е.М.Дятлова, П.Ф.Папко, В.В.Тижовка (Минск) использовали гальваношламы для производства керамической фасадной плитки, глазури, стекол, цветных стеклоблоков и стеклотары. Введение шламов улучшает спекание. На их основе получены сырые и фриттованные глазури.

Производство керамических материалов остается энергоемким. Снизить энергозатраты позволяют новые решения по подбору составов шихт с выгорающими топливосодержащими добавками, а также по оптимизации технологических процессов и разработке новых технологий. К перспективным в этом отношении добавкам, как показывают исследования, проведенные В.А.Гороховским, Э.А.Гуревичем, Д.В.Мещеряковым и Л.В.Мартыновой (Саратов), можно отнести сырой сланец и минеральные отходы его низкотемпературной переработки. Эффективность их проявляется в понижении температуры обжига за счет использования тепла сгорания сырого сланца и сланцевого полукокса и улучшении теплотехнических свойств.

В работе С.А.Карауша и Ю. И. Чижика (Томск) рассмотрен вопрос оптимизации конструкций садки керамических изделий на обжиговой вагонетке. В соответствии с теорией подобия ими установлено, что к основным характеристикам, влияющим на интенсивность теплопереноса, относятся плотность садки изделий, размеры изделий и садки. Определено, что с увеличением времени нагрева и уменьшением толщины нагреваемого слоя прогрев более плотной садки оказывается более интенсивным, чем разреженной.

В Уфимском нефтяном техническом университете, как доложил докторант Ю.И.Спектор, разработана технология сушки и обжига кирпича с применением энергетических установок сверхвысокой частоты. Эта технология имеет ряд преимуществ перед традиционными за счет сокращения продолжительности термообработки, возможности совмещения процессов сушки и обжига в одной печи, а также, что особенно важно, снижения энергозатрат.

Рассмотренные на конференции работы касаются не только усовершенствования составов традиционных материалов, но и разработки новых керамических материалов со специальными свойствами. Теоретическими исследованиями пьезокерамических материалов успешно занимаются Ю.Э.Сеницкий и Д.А.Шляхин (Самара). Ими исследовано влияние физико-механических характеристик различных составов пьезокерамики на величину и форму электрического импульса и установлено, что упругие константы исследованных составов не оказывают существенного влияния на величину разности потенциалов. Определяющими здесь являются характеристики индуцируемого электрического поля.

Влияние фазового состава продукта обжига на такие специфические свойства, как сверхпроводимость, гигантская магнитострикция, и др. прогнозируется и исследуется под руководством А.П.Зубехина, А.И.Кирсановой, В.М.Таланова, Н.П.Шабельской ( Новочеркасск).

Для повышения индустриальности строительства необходим выпуск крупноразмерных керамических изделий. В настоящее время отработаны различные способы их изготовления, однако формование экструзией связано с большими энергозатратами, а изготовление панелей путем кладки в кондукторах из штучных керамических материалов на строительном растворе характеризуется значительными трудозатратами. Эффективен способ изготовления стеновых конструкций и деталей из растворов и бетонов на обжиговой связке. Продолжая работы Г.И.Книгиной, Г.С.Бурлаков с сотрудниками (Ростов-на-Дону) разработал теоретические, методологические и научно-технические основы их производства. Конструкции обладают повышенной трещиностойкостью за счет рационально подобранного заполнителя. Установлена сущность отрицательного эффекта самовакуумирования пористых заполнителей в легком бетоне на обжиговой связке.

П.И.Боженовым и А.П.Васиным (С.-Петербург) предлагается изготавливать крупноразмерные изделия методом виброукладки масс на основе глины с регулируемой ПАВ пластичностью. При этом требуемая формовочная влажность определяется видом виброукладки. Установлено, что на вибростенде она ниже, чем при воздействии вибрации на головку пресса.

Для обеспечения изделий типа плит, панелей и блоков трещиностойкостью предлагается проводить армирование. Для обеспечения долговечности арматуры обжиг изделий рекомендуется проводить в вакуумных печах. К этому же выводу по результатам лабораторных и производственных испытаний пришел А.В.Насарев (Оренбург).

Мало представлено работ по керамзитному гравию, хотя нерешенных проблем и здесь много. Предлагаются частные решения.

Г.Н.Позднышевым и О.В.Давиденко (Самара) рекомендуется новая полуфункциональная добавка в глины — кек, являющийся пресс-фильтром шлама нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Исследованиями М. А. Мельника, Б.Б.Сейтжаппарова, В.М.Шевко (Казахстан) установлено, что отходы обогащения полиминеральных руд хлоридным методом могут служить сырьем для производства керамзитового гравия, хотя с довольно высокой плотностью — 500-800 кг/куб. м.

В любом регионе страны, и не только у нас, нужен различный по плотности и прочности заполнитель, поэтому исследования, проводимые в этом направлении докторантом Н.Г.Чумаченко (Самара), являются актуальными. Предлагается ориентировать производство керамзитового гравия на использование многокомпонентных шихт, а оценку сырья и выбора необходимых добавок проводить по разработанным методикам. Под руководством Т.Б.Арбузовой (Самара) проведена работа по оценке всех разведанных месторождений глин Самарской области, при этом использованы программы, разработанные А.Н.Чудиным (Самара).

Решаемая в настоящее время на кафедре строительных материалов задача компьютерного проектирования керамических шихт позволит на основе банка данных по природному и техногенному сырью управлять качеством керамических материалов. Накопленный опыт может быть использован и в других регионах.

Плавленые материалы

Представленные работы в основном выполнены двумя коллективами, возглавляемыми В.А.Гороховским (Саратов) и А.П.Зубехиным (Новочеркасск).

В.А. Гороховским, Э.А. Гуревичем, Д.В. Мещеряковым и Л.В. Мартыновой (Саратов) разработаны перспективные направления использования шлаков, полученных при пирогазификации горючих сланцев. Установлены оптимальные составы и режимы производства из них шлаковых стекол, пироксеновых шлакоситаллов и пеностекла.

А.П. Зубехиным, В.П. Ратьковой, Н.В. Тарабриной (Новочеркасск) разработаны составы глазурей с низкими энергозатратами при получении за счет исключения стадии варки фритты и изготовления их на основе готового стекла с различными функциональными добавками.

Продолжая работы А.П.Зубехина, аспирант Н.В.Гурнович (Новочеркасск) синтезировал фритту, пригодную для однослойного эмалирования стальных архитектурных деталей. Аспирантка С.А.Ефименко разработала составы цветных композиционных материалов пастельных тонов, которые могут быть использованы для эмалирования крупногабаритных сантехнических изделий. Аспирантом О.А. Крутенко (Новочеркасск) получены декоративные двухслойные эмалевые покрытия с однократным обжигом на крупногабаритных строительных деталях и сантехнических изделиях. Все эти работы можно отнести к категории ресурсосберегающих и малоэнергоемких технологий.

Т.С. Петровской и Е. П. Нагорновой разработана технология изготовления декоративных строительных материалов на основе разнообразных стекловидных отходов сферы потребления — стеклобоя листового стекла. Авторы предлагают окрашивать такие стеклоизделия синтезированными ими же бессвинцовыми стеклами, окрашенными с помощью ионных и коллоидных красителей.

Положительное влияние на процессы варки стекол зафиксировали О.В. Рыжова, Н.С. Крашенинникова и В.И. Верещагин (Томск) при замене кальцинированной соды на щелочесодержащие отходы производства этилена и капролактама.

Над составами глазурей для плиток работают В.Н. Гурина и С.Н. Колпакова (Томск). Ими показана возможность использования фосфорного отхода, образующегося при получении флогопита, в качестве глушителя. Такое решение позволяет отказаться от вводимой цирконийсодержащей фритты.

Как утверждают Е.А. Яценко, Н.В. Гурнович, С.А. Ефименко (Новочеркасск), отходы шликеров, получаемых при двухслойном и однослойном эмалировании бытовых изделий, можно использовать для облицовки архитектурно-строительных конструкций. Такая облицовка отличается повышенной термостойкостью.

Прочие материалы

Производство глинозольного кирпича с использованием золы, содержащей свободный углерод, сдерживается из-за трудностей в разработке оптимальных параметров процесса обжига. Разработанная авторами Б.А. Лишанским, И.М. Грушко и А.В. Лазуренко (Харьков) математическая модель процесса позволяет определить оптимальные параметры обжига глинозольного кирпича для различных составов шихт.

Исследованиями по определению оптимальных параметров производства стеновых материалов на основе асбоцементных отходов занимаются В.П. Селяев, В.С. Бочкин и В.В. Леснов (Мордовский государственный университет). Для обеспечения асбестсодержащим материалам устойчивых покрытий, что гарантирует безопасную для здоровья людей эксплуатацию, авторы предлагают проводить активацию цементных вяжущих в специально разработанном скоростном смесителе турбулентного типа.

В ряду основных материалов, применяемых для кладки стен, не последнее место занимает силикатный кирпич. Составы сырьевых масс для него также совершенствуются, и традиционные компоненты заменяются на менее дефицитные. И.А.Макарова, Ю.А.Самарин, Н.А.Лохова (Братск) предлагают изготавливать силикатный кирпич из золы-уноса ТЭС и микрокремнезема — отхода производства кристаллического кремния. Последний можно использовать как в сухом, так и в мокром состоянии. Предлагаемая композиция по сравнению с известково-песчаной смесью обеспечивает получение изделий с повышенными прочностными показателями при меньшей плотности. Этими же авторами совместно с Л.Н. Тацки (Новосибирск) разработаны также составы обжигового стенового материала из указанных компонентов. Разработанный материал, получивший название кремозол, имеет хорошие теплоизоляционные свойства и получается с меньшими энергозатратами.

Актуальны работы, направленные на создание эффективных легковесов. Существующие технологии, базирующиеся в основном на пенометоде, морально устарели. Теоретические и технологические принципы создания жаростойкой изоляции нового поколения предлагаются В. Н. Соковым (Москва). Совершенная микро- и макроструктура различных легковесов (шамотных и бесшамотных, высокоглиноземистых и корундовых) создана за счет использования выгорающих добавок сферической формы с минимальной поверхностью. В качестве такой добавки принят вспучивающийся полистирол фракции мельче 0,5 мм, являющийся отсевом при производстве поропластов.

Методы испытания

Качество керамических материалов, технологические параметры производства, длительность подбора оптимальных шихт зависят от применяемых методов анализа. В.Я.Толмачев, Н.П. Толмачева (Красноярск) и Г. И. Бердов (Новосибирск) предлагают условно разделить все методы анализа на нормальные (на натурных образцах), ускоренные (на лабораторных образцах) и методы прогнозирования.

Ученые все больше склоняются к разработке методов прогнозирования как универсальных, раскрывающих наиболее полно резервные возможности сырья. Подход их к разработке различен. На кафедре «Строительные материалы» СамГАСА предлагается проводить оценку глинистого сырья расчетным методом по химическому составу сырья с использованием известных диаграмм состояния тройных алюмосиликатных систем. Метод позволяет рассчитывать количество и состав образующегося при обжиге расплава, температуру его образования, а на основании расчетных данных делается заключение о материалах, которые можно получить из сырья (частично или полностью спекшееся, пиропластические массы), технологических параметрах и виде необходимой корректирующей добавки для получения материала с требуемыми свойствами.

В докладе В.Я. Толмачева (Красноярск) и Г. И. Бердова (Новосибирск) изложены результаты разработки методов экспрессного адсорбционно-термометрического анализа дисперсных материалов. Сущность методов заключается в природе самого материала и в поведении воды в тонких пленках в дисперсных системах. Как свидетельствуют авторы, по результатам одного экспресс-анализа можно получить до 46 показателей материала (свойства сырья, характеристики готовых изделий).

Н. Чумаченко, кандидат технических наук, Самарская архитектурно-строительная академия