VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Анализ рынка строительных материалов позволяет заключить, что наибольший спрос существует в настоящее время на теплоизоляционные материалы, причем следует ожидать стабильного роста именно этого сектора промышленности строительных материалов. Действительно, например, объем выпуска теплоизоляционных материалов на 1000 жителей составляет в Швеции 600 м³, США 500 м³, в Финляндии 420 м³, в России 90 м³, в то время как в Казахстане аналогичные материалы не производятся [1].

Поэтому, большое значение имеет разработка технологии новых композиционных материалов на основе неорганических силикатных материалов и сырья, обладающие легкостью, негорючестью, экономичностью, экологичностью, долговечностью, технологичностью с улучшенными теплоизоляционными свойствами [2-3].

Целью нашего исследования является разработка компонентного состава керамической композиции для получения теплоизоляционно – конструкционного стенового материала. В качестве основного сырьевого материала использовали лессовидный суглинок Чаганского месторождения Западно-Казахстанской области. В качестве пористого наполнителя использовали дробленый керамзит, производимый ТОО «Стройкомбинат» г. Уральска. Химический состав лессовидного суглинка Чаганского месторождения приведен в таблице 1.

Таблица 1. Химический состав лессовидного суглинка

Керамзит ТОО «Стройкомбинат» имеет среднюю плотность 400 – 450 кг/м³, и в основном используется для производства легких бетонов и как насыпная теплоизоляция при строительстве зданий и сооружений. Для проведения научно – экспериментальных работ, лессовидный суглинок сушили в сушильном шкафу ШСП-0,5-70 при температуре 80 – 90⁰С до остаточной влажности 3 – 5%. Затем высушенный лессовидный суглинок загрузили в лабораторную шаровую мельницу марки МШЛ – 1П и производили помол до удельной поверхности 1200 – 1500 см²/г. Для подготовки пористого наполнителя керамзит насыпной плотности 400 кг/м³, подвергали дроблению в лабораторной мельнице МШЛ – 100х250, до образования фракций 1 – 10 мм. Приготовленные сырьевые материалы взвешивались на электронных весах, затем составлялась двухкомпонентная сырьевая композиция лессовидный суглинок – пористый наполнитель в следующих предельных концентрациях составляющих компонентов, (мас. %): лессовидный суглинок 40 – 70, пористый наполнитель 30 – 60. Конкретные компонентные составы керамической композиции приведены в таблице 2. Из исследуемых составов формовались образцы цилиндры (50х50мм), методом полусухого прессования. Формовочная влажность составляла 8 – 10% от массы сухих компонентов. Образцы – цилиндры формовались под прессом ПГМ-500 МГ4 при давлении 15 МПа. Отформованные образцы обжигались без предварительной сушки в электрической печи СНОЛ 80/12 по специально разработанному режиму.

Таблица 2. Компонентные составы керамической композиции

Максимальная температура обжига составляла 950⁰С -1000⁰С. При максимальной температуре обжига образцы выдерживались в течении 1 часа. Образцы охлаждались в отключенной печи. Обожженные образцы после охлаждения подвергались испытанию с целью определения физико-механических свойств. Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Таблица 3. Физико-механические свойства исследуемых образцов

Как показывают результаты экспериментальных исследований, с увеличением содержания пористого наполнителя за счет уменьшения лессовидного суглинка наблюдается снижение средней плотности от 1,51 до 1,08 г/см³ и коэффициента теплопроводности от 0,53 до 0,12 Вт/м^.К. При этом прочность при сжатии образцов находиться в пределах 7,8 - 14,5 МПа. Несмотря на значительное снижение средней плотности по прочностным показателям термообработанные образцы сохраняют требования ГОСТ 530-95 «Кирпич и камни керамические». Анализ теплопроводных свойств наглядно показывает что, исследуемый состав №4 и 5 согласно классификациям теплоизоляционных материалов соответствует классу В (0,1 - 0,175Вт/мК). Судя по изменениям физико-механических свойств исследуемых образцов, пористый наполнитель активно участвует в твердофазовом спекании, а также в присутствии жидкой фазы образующихся за счет появления легкоплавких эфтевтик в керамической композиции лессовидный суглинок – дробленый керамзит. Этот процесс происходит за счет взаимодействия прочных кристаллических фаз, уже присутствующие в структуре дробленого керамзита и образующихся стекло – и кристаллических фаз при совместном спекании с лессовидным суглинком.

Таким образом, установлена принципиальная возможность получения теплоизоляционно - конструкционного керамического материала на основе композиции лессовидный суглинок – дробленый керамзит.

ЛИТЕРАТУРА

1. Орлов Д. Л. Пеностекло - эффективный теплоизоляционный материал // Стекло мира. - 1999. №4. - С. 66-68.

2. Монтаев С.А. Использование опоки Западно-Казахстанского месторождения для модификации составов керамических масс с целью получения эффективной стеновой керамики / С.А. Монтаев, А.Т. Таскалиев, С. М. Жарылгапов, А. С. Монтаева // Теория и практика повышения эффективности строительных материалов: Материалы VI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Пенза: ПГУАС, 2011. - 139-143с.

3. Устинов А.В. Прочность опок при производстве керамического кирпича способом пластического формования // Теория и практика повышения эффективности строительных материалов: Материалы VI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Пенза: ПГУАС, 2011. - 238-242с.