Модифицирование низкокачественного глинистого сырья гелем нанокремнезема и его влияние на свойства керамического черепка

В связи перспективами роста объемов строительства индивидуальных жилых домов возрастает спрос на лицевой керамический кирпич и крупноформатные поризованные стеновые блоки. При дефиците высококачественного глинистого сырья для выпуска керамического кирпича пластического формования, рекомендуется переход на выпуск изделий полусухого прессования. Важной задачей является повышение прочности керамического кирпича как несущего в стене нагрузку, так и выполняющего теплоизолирующую роль. Рекомендуется введение в шихту водного раствора геля нанокремнезема.
Основным сырьем являлся неспекающийся пылеватый суглинок Верх-Тулинского месторождения, содержащий более 70 % пылеватых фракций (5-50 мкм). В качестве добавки использовался гель нанокремнезема «Лэйксил-30» производства научно-технического ценртра «Компас» (г. Казань). В статье авторы использовали как стандартные методы исследования, так и современные методы рентгенофазового анализа для установления вещественного состава керамического черепка.
Установлено, что при оптимальных рецептурных и технологических параметрах введение в сырьевую смесь геля «Лэйксил-30» с водой затворения повышает предел прочности по сравнению с бездобавочным составом на на 32,8 %, не влияя на среднюю плотность и водопоглощение керамичсекого черепка. Изучен количественный фазовый состав черепка.
Экспериментально установлено повышение прочности керамического черепка за счет использования добавки геля нанокремнезема «Лэйксил-30» в оптимальной дозировке. Для обеспечения максимальной прочности керамического черепка необходимо, чтобы при обжиге были завершены процессы взаимодействия водного раствора добавки с глинистым компонентом.

1. Семёнов А.А. Российский рынок керамического кирпича. Тенденции и перспективы развития // Строительные материалы. 2020. № 12. С. 4–5. DOI: 10.31659/0585-430X-2020-787-12-4-5.

2. Гуров Н.Г. Заводы керамических стеновых материалов III поколения как современная база жилищного строительства в Российской провинции //Строительные материалы. 2011. №. 4. С. 6-8. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16692026.

3. Stolboushkin A.Y., Fomina O.A., Vereshchagin V.I. Phase composition of the core–shell transition layer in a construction ceramic matrix structure made from non-plastic raw material with clay additives // Glass and Ceramics. 2019. Т. 76. № 1-2. С.16-21. DOI: 10.1007/s10717-019-00124-3.

4. Fomina O.A., Stolboushkin A.Yu. Firing of ceramics from granulated foam-glass // Materials Science Forum. 2020. Т. 992 MSF. С. 265-270. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.992.265.

5. Тацки Л.Н., Ильина Л.В., Барышок Л.А. Керамический кирпич на основе низкокачественного глинистого сырья с добавкой отходов ферросиликомарганца // Строительство и реконструкция. 2021 № 2 (94). С. 96-104. DOI: 10.33979/2073-7416-2021-94-2-96-104.

6. Столбоушкин А.Ю., Фомина О.А., Акст Д.В., Захарченко Л.Е. Особенности глинистого сырья Западной Сибири как сырьевой базы строительной керамики // Вестник Тувинского государственного университета. Технические и физ–математические науки. 2019. №3. С. 27-36. https://elibrary.ru/item.asp?id=41105270.

7. Иванов А.И., Столбоушкин А.Ю., Стороженко Г.И. Принципы создания оптимальной структуры керамического кирпича полусухого прессования // Строительные материалы. 2015. № 4. С. 65 - 69.

8. Завадский В.Ф., Путро Н.Б. Поризованная строительная керамика. Новосибирск: НГАСУ. 2005. 100 с.

9. Нанопорошки. Назначение, свойства, производства // Нанотехнологии [Электронный ресурс]. URL: htpps://www.nano-info.ru/post/439 (дата обращения 10.09.2021).

10. Кузьмина В.П. Нанодиоксид кремния. Применение в строительстве // Сухие строительные смеси. 2016. № 5. С. 8-11.

11. Ильина Л. В., Туляганов А. К., Литвинов М. Е. Влияние кремнезоля на прочность цементных растворов // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Качество. Технологии. Инновации». Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин). 2021. С. 81-85.

12. Демьяненко О.В., Копаница Н.О., Саркисов Ю.С. Исследование свойств наноразмерного диоксида кремния и его влияние на свойства цементного камня // Ресурсы и ресурсосберегающие технологии в строительном материаловедении. Международный сборник научных трудов. Стройсиб – 2016. Новосибирск. НГАУ. 2016. С. 121-124.

13. Куликова А.А., Демьяненко О.В., Копаница Н.О. Введение нанодиоксида кремния на свойства цементного камня // Материалы III Международной научно-практической конференции «Качество. Технологии. Инновации». Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин). 2020. С. 23 - 28.

14. Evstigneev A., Smirnov V., Korolev E. Design of nanomodified intumescent polymer matrix coatings: theory, modeling, experiments // Matec Web of Conferences. electronic collection. Editors: A. Volkov, A. Pustovgar and A. Adamtsevich. 2018. С. 01033. DOI: 10.1051/matecconf/201825101033.

15. Ларичкин В.В., Немущенко Д. А., Кальнеус В. А. Исследование влияние добавки нанопорошка SiO2 на физико-механические свойства золокерамики // Перспективные материалы. 2014. № 11. С. 56-62. https://www.j-pm.ru/kopiya-2014-10.

16. Наумов А.А., Трищенко И.В., Гуров Н.Г. К вопросу улучшения качества и расширения ассортимента керамического кирпича для действующих заводов полусухого прессования // Строительные материалы. 2014. № 4. С. 11-17.

17. Мавлюбердинов А.Р. Изучение механизма повышения прочности пористого черепка на основе среднепластичной Сарай-Чекурчинской глины с химической добавкой // Известия КазГАСУ. 2010. № 2 (14) С. 234-238.

18. Филиппов В.А., Филиппов Б.В. Перспективные технологии обработки материалов сверхвысокочастотными электромагнитными колебаниями // Вестник ЧГПУ им. И.Я. Яковлева. 2012. № 4. С 181-184.

19. Женжурист И.А. Микроволновая обработка силикатов полем СВЧ с модификаторами на основе оксида алюминия // Стекло и керамика. 2015. № 7. С. 39-43.

20. Женжурист И.А. Перспективные направления наномодифицирования в строительной керамике // Строительные материалы. 2014. № 4. С. 36-39.

21. Женжурист И.А. Перспективы микроволнового спекания алюмосиликатной композиции в технологии керамики // Строительные материалы. 2017. № 4. С. 28-30. DOI: 10.31659/0585-430X-2017-747-4-28-30.

22. Гинчинская Ю.Н., Яковлев Г.И., Дрохитка Р.И др. Исследование структуры и сойств наномодифицированной строительной керамики // Строительные материалы. 2018. № 1–2. С. 27–32. DOI: 10.31659/0585-430Х-2018-756-1-2-27-32.

23. Богданов А.Н. Абдрахманова Л.А., Хозин В.Г. Модификация кирпичных суглинков многослойными углеродными нанотрубками для выпуска стеновой керамики // Материалы юбилейной Международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию БГТУ им. В.Г. Шухова. Белгород. 2014. С. 46-49.

24. Королев Е.В. Основные принципы практической нанотехнологии в строительном материаловедении // Нанотехнологии в строительстве. 2009. Т.1. № 1. С. 66-79.

25. Тацки Л.Н., Ильина Л.В. Влияние состава шихты из низкокачественного сырья на свойства осветленного керамического черепка // Строительство и реконструкция. 2020. № 2 (88). С. 114-122. DOI: 10,33979/2073-7416-2020-88-2-114-122.

26. Ilina L. Tatski L. Baryshok. Quality improvement of semi-dry pressing ceramic bricks from low-guality raw materials bu the directional additives // IOP Conference series: Materials science and Engineering. Vol. 962 (2020) 022007. DOI: 10.1088/1757-899X/962/2/022007.

27. Тацки Л.Н., Ильина Л.В. Разработка составов шихт из низкокачественного глинистого сырья в технологии стеновой керамики объемного окрашивания // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2020. № 1 (733). С. 87-101. DOI: htpps://doi.org/10.32683/0536-1052-2020-733-1-87-101.

28. Михеев В.И. Рентгенометрический определить минералов. Государственное научно-технитческое издательство литекратуры по геологии и охране недр, Москва, 1958. 862 с.

29. Иванова В.П., Касатов Б.К., Красавина Т.Н., Розинова Е.Л. Термический анализ минералов и горных пород. М.: «Недра», 1974. 399 с.

30. Красиникова Н.М., Хозин В.Г., Иксанова З.Ф. [и др.]. Влияние рН среды кремнезоля на прочность цементных систем // Вестник Технологического университета. 2018. Т. 21. № 12. С. 72-74.

31. Химическая технология керамики / под. ред. И.Я. Гузмана. М.: ОООРИФ «Стройматериалф», 2003. с. 34.