ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ НА СВОЙСТВА СТЕНОВОЙ КЕРАМИКИ

Количественное и качественное развитие промышленности строительных материалов базируется на требованиях строительного комплекса. В последнее время исследования направлены на расширение сырьевой базы, повышение качества сырьевых материалов путем их предварительной подготовки, применение различных добавок и изменения в технологических режимах производства.

Способ подготовки и переработки масс для техноло­гических испытаний определяется свойствами глин.

Глина в смеси с водой и добавками образует различные по физическому состоянию массы – от псевдотвердого тела до текучей жидкости. В зависимости от содержания воды глиняные массы могут быть жесткими, с содержанием воды затворения  4-12%, пластичные, с содержанием воды затворения 18-26%  и  литые, с содержанием воды затворения 30% и более. С уменьшением размеров глинистых частиц возрастает количество связанной воды в глинах, а также влияние адсорбционных процессов на свойства глинистых пород. Взаимодействие между глинистыми частицами и растворами протекает на физической, химической, и физико-химической основе /1/.

Количество прочно связанной воды можно  определить по максимальной гигроскопической влажности образца при определенных внешних условиях. Количество рыхло связанной свободной воды вычисляют как разность между всей связанной водой и прочно связанной. Количество всей связанной воды принимается равным максимальной молекулярной влагоемкости, которая определяется по методике, описанной в руководствах по испытанию глин.

По теплоте смачивания определяют не только количество связанной воды, но и удельную поверхность глин, исходя при этом из предположения, что изменение свободной энергии при смачивании происходит за счет уменьшения поверхностной энергии.

Определение удельной поверхности дает возможность при испытании нескольких видов глин получить сравнительные данные, представляющие значительный интерес в случае оценки глин, как сырья для керамической промышленности.

С увеличением удельной поверхности возрастает степень набухания глин. Принято различать два взаимосвязанных процесса, сопутствующих процессу набухания: капиллярное всасывание, которое характеризует способность глинистых пород к впитыванию воды и размоканию, и собственно набухание, зависящее в основном от природы тонкодисперсной части глин. Результаты исследований показывают, что наибольшую величину набухания (18-25%) имеют глины содержащие монтмориллонитовые группы, гидрослюдисто-монтмориллонитовые — 16-18%, лёссовидные глины и суглинки, содержащие монтмориллонит — 9-24%. Набухание каолинов небольшое и составляет всего 3—10%/1/.

Образуемое затворением или замачиванием глины водой «глиняное тесто» имеет определенную формовочную влажность, которая устанавливается с помощью прибора, рекомендуемого ГОСТ 310-41.

При увлажнении глина размягчается, теряет прочность (К_Р = 0), набухает, приобретает пластичность, вяжущие свойства, т. е. постепенно переходит в различные состояния: абсолютно хрупкое, пластическое, вязкотекучее /3/.

С увеличением формовочной влажности процент ввода песка увеличивается. При необходимости, для снижения формовочной влажности комовой глины, возможна полная или частичная замена песка дегидратированной глиной, шамотом, шлаком /1/.

На практике технологам часто приходится определять количество материала, влажность которого изменяется при прохождении им различных технологических операций, например, при увлажнении шихты для получения пластичной массы или шликера, формовании полуфабрикатов, их сушке, обжиге.

Для этого используют технологические расчеты, позволяющие установить количество материала после его увлажнения или наоборот - после удаления влажности. Результаты таких расчетов используются также при дальнейших вычислениях, которые имеют большое значение  при конструировании разных видов оборудования, а также при проектировании производственных линий для изготовления керамического кирпича. Для определения расхода тепла на удаление заданного количества влаги, расчетов производительности глиноперерабатывающего и теплотехнического оборудования, расчета емкостей для сохранения увлажненных смесей (бункеров, бассейнов).

Не менее важными являются расчеты, позволяющие определить количество материалов при изменении их влажности, например, при частичном обезвоживании шликеров на фильтр-прессах, при получении влажных пресс-порошков в результате переработки шликеров в башенных распылительных сушилах, при изготовлении пластичной массы путем доувлажнения сырьевых материалов с учетом их природной влажности.

При расчетах количества влажных материалов используют такие характеристики, как абсолютная и относительная влажность. Абсолютная влажность W_a, или влажность, отнесенную к высушенной до постоянной массы навеске вещества, рассчитывают по формуле:

%                                                           (1)

Относительную влажность W_отн, или влажность материала, отнесенную к его влажной массе, определяют по формуле:

%,                                                        (2)

где g_o – масса влажного материала, г; g₁ – масса материала, высушенного до постоянной массы /4/.

Соотношение между абсолютной и относительной влажностью выражается зависимостями:

                                                      (3)

                                                     (4)

В том случае, когда материал, количество которого в рецептуре технологической смеси дается на сухое вещество, и  поступает в производство в увлажненном состоянии, необходимо осуществить пересчет его состава на сухое вещество. Перерасчет количества влажного материала на сухое вещество ведут по формуле (4):

                                                     (5)

где g – исходная масса влажного материала, г, W – влажность материала, %.

Иногда, при технологических расчетах необходимо пересчитать количество сухого материала, на влажный с учетом его влажности в каждом конкретном случае. Перерасчет количества (массы) влажного материала ведут по формуле (4):

%                                             (6)  

где g – исходная масса сухого материала, г;   W – влажность материала, %.

Иногда, перерасчет сухого материала на влажный выполняют приняв массу сухого материала за 100 %, тогда расчет ведут по формуле:

                                                  ( 7)

При изменении влажности материала, например при роспуске глины, ее сушке или обезвоживании шликера на фильтр-прессах, осуществляют перерасчет количества материала с одной влажности на другую.  В этом случае перерасчет ведут по формуле(4):

                                           ( 8)

где Х – масса материала с новой влажностью, кг; g – масса материала с исходной влажностью, кг; W_исх –  исходная влажность материала,  %;  W_нов – новая влажность материала, % /2/.

Заключение: в статье приведена оценка влияния влажности глинистого сырья  на все технологические этапы производства керамического кирпича, поскольку только правильно подобранный сырьевой состав  даст в конечном итоге качественный продукт. Также, рассмотрены основные примеры для определения влажности глины на любых технологических этапах производства.

Список литературы:

1. Августиник А.И. Керамика. изд. 2-е, перераб. и доп. — Л.: Стройиздат, 1975. — 592 с. ил.
2. Дудеров Ю.Г. Расчеты в технологии керамики: справ. пособ. / Ю.Г. Дудеров, И.Г. Дудеров. – М.: Стройиздат, 1973. – 80 с.
3. Мороз И. И. Технология строительной керамики. 3-е изд. перераб. и доп.- _М.: ЭКОЛИТ, 2011. - 95-110.
4. Технология строительной керамики: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Технология стеновых и отделочных материалов» для студентов 2-го курса направления 270800.62 «Строительство» / сост. Е. С. Куликова, – Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2013. – 36 с.