ПРИРОДНЫЙ  ПИГМЕНТ  ДЛЯ  ОКРАШИВАНИЯ  АВТОКЛАВНЫХ  СИЛИКАТНЫХ  ИЗДЕЛИЙ

Володченко  Анатолий  Николаевич

канд.  техн.  наук,  профессор  Белгородского  государственного  технологического  университета  им  В.Г.  Шухова,  РФ,  г.  Белгород

E-mail: 

NATURAL  PIGMENTS  FOR  DYEING  AUTOCLAVE  SILICATE  PRODUCTS

Anatoly  Volodchenko

candidate  of  Technical  Sciences,  professor   of  Belgorod  State  Technological  University  named  after  V.G.  Shukhov,  Russia  Belgorod

АННОТАЦИЯ

Показано,  что  вскрышные  глинистые  породы  КМА  можно  использовать  в  качестве  пигмента  при  производстве  автоклавных  силикатных  материалов. 

ABSTRACT

It  has  been  shown  that  the  stripping  argillaceous  rocks  CMA  can  be  used  as  a  pigment  for  produced  of  autoclave  silicate  materials.

Ключевые  слова:   глинистые  породы;  известково-песчано-глинистое  вяжущее;  автоклавные  силикатные  материалы;  объемное  окрашивание. 

Keywords:   clay  rocks;  lime-sand  binder;  autoclave  silicate  materials;  volume  staining.

В  современном  градостроительстве  большое  значение  приобретают  такие  качества  строительных  материалов  как  надежность  и  долговечность,  а  также  их  декоративные  свойства.  Поэтому  актуальной  задачей  является  получение  строительных  материалов,  сочетающих  в  себе  высокие  эксплуатационные  и  декоративные  качества  с  относительно  низкой  стоимостью.  В  наибольшей  мере  указанным  требованиям  отвечают  цветные  автоклавные  силикатные  материалы,  в  частности,  силикатный  кирпич.  К  декоративным  качествам  относится  цвет  материала,  состояние  поверхности  и  четкость  граней  со  стороны  фактурного  слоя.  Коэффициент  белизны  силикатного  кирпича  составляет  55—60  %  от  эталона  белизны  сульфата  бария,  что  позволяет  окрашивать  его  в  любой  цвет.  Физико-механические  свой­ства  и  принцип  производства  цветного  кирпича  аналогичны  белому  облицовочному  кирпичу.  Отличие  состоит  лишь  в  том,  что  в  сырьевую  известково-песчаную  смесь  добавляются  красящие  пигменты,  которые  должны  быть  устойчивыми  в  щелочной  среде  и  в  условиях  автоклавирования.  Для  этого  преимущественно  используют  неорганические  пигменты.

Наиболее  эффективным  способом  окрашивания  силикатного  кирпича  является  объемное  окрашивание.  В  качестве  пигментов  перспективно  использование  некоторых  глинистых  пород.  Глины  широко  используются  для  производства  традиционных  строительных  материалов,  а  также  их  можно  применять  для  получения  новых  перспективных  материалов  —  металлокомпозитов  [9—27,  29—31].  Использование  глинистых  пород  позволит  не  только  окрашивать  силикатные  изделия,  но  и  улучшить  их  основные  физико-механические  и  технологические  свойства  [1—8,  28]. 

Цель  настоящей  работы  —  исследование  возможности  объемного  окрашивания  силикатных  материалов  с  использованием  глинистых  пород.

В  исследованиях  использовали  монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевую  и  песчаную  монтмориллонит-каолинитовую  глины,  отобранные  из  вскрыши  Лебединского  железорудного  месторождения  Курской  магнитной  аномалии  (КМА).  Содержание  SiO₂  составило  соответственно  64,67  и  65,59  мас.  %.  Окраску  породам  придает  оксид  железа,  содержание  которого  составляет  соответственно  4,56  и  8,56  мас.  %. 

Монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевая  глина  представляет  собой  породу  желтого  цвета,  глинисто-алевритовой  структуры,  беспорядочной  текстуры.  Глинистая  составляющая  по  данным  рентгенофазового  анализа  представлена  в  основном  гидрослюдой  (рефлексы  10,00;  5,00;  3,33  Å)  и  Ca²⁺монтмориллонитом  (14,3;  4,48;  2,55  Å). 

Глинистая  составляющая  песчаной  монтмориллонит-каолинитовой  глины  представлена  в  основном  каолинитом  и,  в  меньшей  степени,  смешаннослойными  образованиями  типа  гидрослюда-монтмориллонит.

Цвет  глин  определяли  по  трем  координатам  X,  У,  Z  в  пространственной  системе  координат,  принятой  Международной  осветительной  комиссией.  Измерения  проводи­ли  на  японском  колориметре  модели  AID-SN-1.  По  координатам  цвета  вычисля­ли  координаты  цветности.  Имея  координаты  цветности  по  графику  цве­тового  треугольника,  определяли  цветовой  тон  λ,  нм,  и  насыщенность  цвета  Р,  %.  Цветовые  характеристики  глинистых  пород  приведены  в  табл.  1.

    Таблица  1.

Цветовые  характеристики  глинистых  пород

В  исследованиях  использовали  кварцевый  песок  (модуль  крупности  1,2).  Активность  негашеной  извести  составляла  93,1  мас.  %.  При  изготовлении  сырьевой  смеси  глинистую  породу  добавляли  в  виде  известково-песчано-глинистого  вяжущего.  Образцы  прессовали  при  давлении  20  МПа.  Автоклавную  обработку  проводили  при  давлении  1  МПа  по  режиму  1,5+6+1,5  ч.  Физико-механические  испытания  образцов  проводили  через  2  сут.  после  автоклавирования.

Силикатные  материалы  окрашиваются  в  желтый  и  оранжевый  цвет  соответственно  для  монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевой  и  монтмориллонит-каолинитовой  глины.  Интенсивность  окраски  усиливается  с  увеличением  содержания  глинистой  породы.  При  содержании  последней  в  количестве  30—40  мас.  %  цвет  образцов  достигает  насыщенности  цветового  тона  исходной  глины. 

С  увеличением  содержания  исследуемых  глинистых  пород  прочность  образцов  сначала  снижается,  а  затем  возрастает  (рис.  1). 

Рисунок  1.  Предел  прочности  при  сжатии  образцов  в  зависимости  от  содержания  глинистых  пород:  1  —  монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевая;  2  —  песчаная  монтмориллонит-каолинитовая

Снижение  прочности  наблюдается  при  содержании  пород  5—10  мас.  %,  причем  существенное  снижение  прочности  происходит  для  образцов,  содержащих  песчаную  монтмориллонит-каолинитовую  глинистую  породу.  Монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевая  глинистая  порода  оказывает  большее  влияние  на  повышение  прочности,  чем  песчаная  монтмориллонит-каолинитовая.  Оптимальное  содержание  этих  пород  составляет  соответственно  20  и  40  мас.  %. 

Цементирующее  соединение  полученных  образцов  представлено  низкоосновными  гидросиликатами  кальция  и  гидрогранатами.  Высокая  прочность  силикатных  материалов  на  основе  монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевой  глинистой  породы  связана,  вероятно,  с  синтезом  более  прочного  состава  цементирующего  соединения.  В  образцах  с  содержанием  5  и  10  мас.  %  исследуемых  пород  остается  свободный  гидроксид  кальция  (эндоэффект  при  520  С  на  термограмме,  рефлекс  2,62  Å  на  рентгенограмме),  что  связано  с  недостаточным  для  взаимодействия  количеством  глины  [3]. 

Испытания  показали,  что  полученные  силикатные  материалы  обладаю­т  цветостойкостью  при  длительном  воздействии  внешних  факторов  окружающей  среды.  Цвет  образцов  не  изменился  при  воздействии  атмосферных  осадков  и  солнечного  света  в  течение  3  лет.

Таким  образом,  вскрышные  глинистые  породы  КМА  пригодны  в  качестве  пигмента  при  производстве  окрашенных  автоклавных  силикатных  материалов.  При  этом  повышаются  физико-механические  показатели  силикатных  изделий.

Список  литературы:

1.Алфимов  С.И.,  Жуков  Р.В.,  Володченко  А.Н.,  Юрчук  Д.В.  Техногенное  сырье  для  силикатных  материалов  гидратационного  твердения  //  Современные  наукоемкие  технологии.  М.,  —  2006.  —  №  2.  —  С.  59—60.

2.Володченко  А.Н.,  Лесовик  В.С.,  Алфимов  С.И.,  Володченко  А.А.  Регулирование  свойств  ячеистых  силикатных  бетонов  на  основе  песчано-глинистых  пород  //  Известия  вузов.  Строительство.  —  2007.  —  №  10.  —  С.  4—10.

3.Володченко  А.Н.  Взаимодействие  мономинеральных  глин  с  гидроксидом  кальция  в  гидротермальных  условиях  //  Сборник  научных  трудов  SWorld  по  материалам  международной  научно-практической  конференции.  —  2012.  —  Т.  30.  —  №  3.  —  С.  35—37.

4.Володченко  А.Н.,  Лесовик  В.С.  Автоклавные  ячеистые  бетоны  на  основе  магнезиальных  глин  //  Известия  вузов.  Строительство.  —  2012.  —  №  5.  —  С.  14—21.

5.Володченко  А.Н.  Вяжущее  на  основе  магнезиальных  глин  для  автоклавных  силикатных  материалов  //  Сборник  научных  трудов  SWorld  по  материалам  международной  научно-практической  конференции.  —  2012.  —  Т.  30.  —  №  3.  —  С.  38—41.

6.Володченко  А.Н.,  Лесовик  В.С.  Реологические  свойства  газобетонной  смеси  на  основе  нетрадиционного  сырья  //  Вестник  БГТУ  им.  В.Г.  Шухова.  —  2012.  —  №  3.  —  С.  45—48.

7.Володченко  А.Н.  Автоклавные  силикатные  материалы  на  основе  отходов  горнодобывающей  промышленности  //  Сборник  научных  трудов  SWorld  по  материалам  международной  научно-практической  конференции.  —  2012.  —  Т.  47.  —  №  4.  —  С.  29—32.

8.Володченко  А.Н.  Влияние  песчано-глинистых  пород  на  оптимизацию  микроструктуры  автоклавных  силикатных  материалов  //  Сборник  научных  трудов  SWorld  по  материалам  международной  научно-практической  конференции.  —  2012.  —  Т.  47.  —  №  4.  —  С.  32—36.

9.Ключникова  Н.В.,  Лымарь  Е.А.,  Юрьев  А.М.  Строительные  материалы  на  основе  металлической  матрицы  и  неметаллического  наполнителя  //  Успехи  современного  естествознания.  —  2003.  —  №  12.  —  С.  79—82.

10.Ключникова  Н.В.,  Лымарь  Е.А.,  Юрьев  А.М.  Особенности  создания  композитов  строительного  назначения  на  основе  металлической  матрицы  и  неметаллического  наполнителя  //  Вестник  Белгородского  государственного  технологического  университета  им.  В.Г.  Шухова.  —  2003.  —  №  5.  —  С.  61—63.

11.Ключникова  Н.В.,  Лымарь  Е.А.,  Юрьев  А.М.  Перспективность  использования  металло-композитов  на  предприятиях  энергетического  профиля  //  Вестник  Белгородского  государственного  технологического  университета  им.  В.Г.  Шухова.  —  2004.  —  №  8.  —  С.  26—28.

12.Ключникова  Н.В.,  Юрьев  А.М.,  Лымарь  Е.А.  Перспективные  композиционные  материалы  на  основе  металлической  матрицы  и  неметаллического  наполнителя  //  Успехи  современного  естествознания.  —  2004.  —  №  2.  —  С.  69—69.

13.Ключникова  Н.В.,  Лымарь  Е.А.,  Приходько  А.Ю.  Керамические  композиционные  материалы  строительного  назначения  с  использованием  металлического  наполнителя  //  Известия  высших  учебных  заведений.  Строительство.  —  2005.  —  №  7.  —  С.  62—65.

14.Ключникова  Н.В.,  Лымарь  Е.А.  Конструкционная  металлокерамика  –  один  из  перспективных  материалов  современной  техники  //  Вестник  Белгородского  государственного  технологического  университета  им.  В.Г.  Шухова.  —  2005.  —  №  9.  —  С.  111—114.

15.Ключникова  Н.В.,  Лымарь  Е.А.  Влияние  металлического  наполнителя  на  стадии  структурообразования  композиционных  материалов  на  основе  керамической  матрицы  //  Стекло  и  керамика.  —  2005.  —  №  10.  —  С.  19—22.

16.Ключникова  Н.В.,  Лымарь  Е.А.,  Юрьев  А.М.  Проблемы  совместимости  керамической  матрицы  и  металлического  наполнителя  при  изготовлении  композитов  строительного  назначения  //  Строительные  материалы.  —  2005.  —  №  11.  —  С.  54—56.

17.Ключникова  Н.В.  Взаимодействие  между  компонентами  при  изготовлении  металлокомпозитов  //  Фундаментальные  исследования.  —  2007.  —  №  12-1.  —  С.  95—97. 

18.Ключникова  Н.В.,  Лымарь  Е.А.  Получение  металлокомпозиционных  материалов  //  Стекло  и  керамика.  —  2006.  —  №  2.  —  С.  33—34.

19.Ключникова  Н.В.  Керамометаллические  композиционные  материалы  с  высоким  содержанием  алюминия  //  Современные  проблемы  науки  и  образования.  —  2011.  —  №  6.  —  С.  107—107.

20.Ключникова  Н.В.  Изучение  взаимодействия  между  компонентами  при  создании  керамометаллических  композиционных  материалов  //  Сборник  научных  трудов  Sworld  по  материалам  международной  научно-практической  конференции.  —  2011.  —  Т.  10.  —  №  4.  —  С.  5—8. 

21.Ключникова  Н.В.  Принципы  создания  керамометаллического  композита  на  основе  глин  и  металлического  алюминия  //  Естественные  и  технические  науки.  —  2012.  —  №  2(58).  —  С.  450—452.

22.Ключникова  Н.В.  Термомеханическое  совмещение  компонентов  при  создании  керамометаллических  композитов  //  Сборник  научных  трудов  Sworld  по  материалам  международной  научно-практической  конференции.  —  2012.  —  Т.  6.  —  №  2.  —  С.  65—69. 

23.Ключникова  Н.В.  Влияние  пористости  на  свойства  керамометаллических  композитов  //  Сборник  научных  трудов  Sworld  по  материалам  международной  научно-практической  конференции.  —  2012.  —  Т.  6.  —  №  3.  —  С.  41—45.

24.Ключникова  Н.В.  Исследование  физико-механических  свойств  керамометаллического  композита  //  Сборник  научных  трудов  Sworld  по  материалам  международной  научно-практической  конференции.  —  2013.  —  Т.  7.  —  №  1.  —  С.  10—15.

25.Ключникова  Н.В.  Выбор  компонентов  как  важное  условие  создания  композитов  с  заданными  свойствами  //  Сборник  научных  трудов  Sworld  по  материалам  международной  научно-практической  конференции.  —  2013.  —  Т.  43.  —  №  1.  —  С.  16–21.

26.Ключникова  Н.В.  Влияние  металлического  компонента  на  свойства  керамометаллических  композитов  //  Сборник  научных  трудов  Sworld  по  материалам  международной  научно-практической  конференции.  —  2013.  —  Т.  39.  —  №  2.  —  С.  54—60.

27.Ключникова  Н.В.  Рентгенофазовый  анализ  композиционных  материалов  на  основе  глин  //  Сборник  научных  трудов  Sworld  по  материалам  международной  научно-практической  конференции.  —  2013.  —  Т.  7.  —  №  1.  —  С.  3—10.

28.Лесовик  Р.В.,  Ковтун  М.Н.,  Алфимова  Н.И.  Комплексное  использование  отходов  алмазообогащения  //  Промышленное  и  гражданское  строительство.  —  2007.  —  №  8.  —  С.  30—31.

29.Klyuchnikova  N.V.,  Lumar’  E.A.  The  effect  of  metal  filler  on  structure  formation  of  composite  materials  //  Glass  and  Ceramics.  —  2005.  —  Т.  62.  —  №  9—10.  —  С.  319—320. 

30.Klyuchnikova  N.V.,  Lumar’  E.A.  Production  of  metal  composite  materials  //  Glass  and  Ceramics.  —  2006.  —  Т.  63.  —  №  1—2.  —  С.  68—69. 

31.Klyuchnikova  N.V.  Interaction  between  components  at  metal  composites  production  //  European  Journal  of  Natural  History.  —  2007.  —  №  6.  —  С.  110—111.