Основы технологии стеновых безобжиговых изделий на основе минеральных вяжущих

Лекция № 1

Определение дисциплины, ее предмет и задачи. Общая классификация стеновых штучных изделий и некоторых конструкций.

Целью данной дисциплины является изучение технологии штучных стеновых изделий (кирпича, блоков, камней) и некоторых стеновых конструкций (кроме железобетонных), а также отделочных материалов типа декоративных и керамических облицовочных материалов, изделий.

Керамические материалы – композиционные материалы, матрица – непрерывная фаза – представлена остывшим расплавом, дисперсная фаза – нерасплавленными частицами глинистых, пылевидных, песчаных фракций, порами, пустотами.

Материал матрицы – микрокомпозиционный материал, состоящий из непрерывной стекловидной фаза и дисперсной фазы – кристаллических зерен муллита, силлиманита, кремнезема.

Классифицируют керамические изделия по: структуре, состоянию поверхности, способу производства, назначению и пр.

Грубая строительная керамика – изделия имеют грубозернистое строение (кирпич, керамические камни, черепица).

Тонкая керамика – изделию имеют тонкозернистое строение (санитарно-технические изделия, облицовочные плитки, керамические изделия бытового назначения, в том числе посуда).

К группе стеновых изделий относят: кирпич керамический, обыкновенный, эффективные керамические материалы (кирпич пустотелый, пористо-пустотелый, легкий, пустотелые камни, блоки и плиты), а также крупногабаритные блоки и панели из кирпича и керамических камней.

Классификация стеновых изделий и конструкций:

Все стеновые изделия и конструкции делятся на две группы

Обжиговые (кирпичи, камни, блоки керамические), а также стеновые керамические панели на их основе. ГОСТ 530-95 «Кирпичи и камни керамические».

Безобжиговые. Камни бетонные стеновые (ГОСТ6133-84), силикатные кирпичи, гипсобетонные блоки и перегородочные и литые; асбестоцементные подвесные.

Смешанные т.е. с частичным элементом обжига.

камни бетонные стеновые глазурованные

керамзитобетонные панели стеновые глазурованные.

 

Лекция № 2

Основы технологии стеновых безобжиговых изделий на основе минеральных вяжущих

Основы производства силикатного кирпича.

Сырьевые компоненты, состав формовочной смеси.

Формовочная смесь для производства силикатного кирпича включает

Кварцевый песок горного происхождения 92-95 %, известняк 5-8 % (в пересчете на CaO и воду) и воду, обесцвечивающая, влажность формовочной полусухой смеси 5-8 %.

Кирпич изготавливается методом полусухого прессования.

Технология изготовления

Технология производства включает следующие основные операции

а) добавку и просев кварцевого песка,

б) обжиг известняков до получения комовой извести

в) грубое измельчение извести в щековой дробилке

г) тонкое измельчение в шаровой мельнице

д)дозирование песка и извести в двухвальном или бегунковом смесителе и гашение смеси.

В зависимости от способа гашения смеси (процесс гашения –  различают два способа приготовления формовочной смеси

Гашение извести в стационарных цилиндрических башнях – силосах с d = 10 м и d = 4м. Длительность гашения 6-9 ч. После гашения известково-песчаная смесь еще раз перемешивается в двухвальцевом смесителе, затем из нее прессуется кирпич.

Гашение извести с смеси с песком с одновременным перемешиванием смеси (способ Муромского и Гончара), в непрерывно вращающемся гасильном барабане.

Обработка (гашение) в таком аппарате длится 10-35 мин. Гашеная смесь поступает в смесительные бегуны, где измельчаются комочные смеси и происходит дополнительное увлажнение смеси водой до W – 5-8 %.

Прессуется масса на револьверных прессах «Силикат–16» под удельным давлением 15-20 МПа. Пресс представляет собой вращающийся стол, снабженных 16 формами. Прессуется кирпич снизу вверх штампом, а сверху давление воспринимается стальной плиткой. Производительность пресса 2000-3000 шт. кирпичей в час. Сформованный кирпич автоматически укладывается на вагонетки в штабеля, которые электролафетом подаются в автоклавы-аппараты в которых происходит постепенное запаривание (термообработка) кирпича по режиму (1,5 – 2) + (6-8)+(1,5-2) часа, где

1,5 – 2ч – впуск пара в герметично закрытый автоклав (периодического подогрева до , p = 0,8 МПа); 6-8 ч. период изотермической выдержки при  и p = 0,8 МПа; 1,5 – 2 ч. выпуск пара из автоклава (охлаждение).

Автоклав представляет собой аппарат периодического действия. Имеет цилиндрическую форму d = 2м, l = 17-20 м. На нижней части проходят узкоколейные рельсы на которые установлены примерно по 10 вагонеток емкостью 1200 – 1300 т.е. одновременно емкость автоклава 12-13 тыс. штук кирпича. Во время загрузки и выгрузки торцевые днища автоклава открываются, а в процессе запаривания их герметически закрывают.

При запаривании оксид  кварцевого песка вступает в химическое взаимодействие с гидросиликат кальция, в котором n = 0,8- 2 мол., p = 1-4 мол., кроме гидросиликатов образуется и камневидный продукт , кристаллы которых, как и гидросиликаты срастаются с зернами кварцевого песка, образуя прочный конгломерат–силикатный в виде штучных изделий силикатного кирпича.

Свойства и применение силикатного кирпича. ГОСТ – 379-95.

Размеры l × b × h, 250х120х65 мм.

Марки по прочности М75,100,150,200.

Водопоглощение–8-16%.

Морозостойкость F15, 25 циклов.

Средняя плотность

Назначение – преимущественно для строительства жилых и промышленных зданий, стен гаражей, складов.

Не рекомендуется применять для фундаментов,т.к. подвергается разрушению под действием грунтовых вод, для облицовки стен печей, дымовых печей,т.к. не является жаростойким.

Лекция №3

Камни бетонные стеновые

Общие сведения и назначение штучных бетонных изделий.

В настоящее время, наряду со стеновыми керамическими изделиями широко применяются и штучные материалы, изготовляемые в виде пустотелых камней и блоков или полнотелых кирпичей.

Для внешних стен зданий изготовляются камни, и др. изделия на основе гидравлических вяжущих (преимущественно портландцемента, шлакощелочного вяжущего и др.), а для внутренних стен на основе гипсовых вяжущих веществ. Для стен подвалов, блиндажей, метро и др. подземных сооружений применяется в качестве гидравлического вяжущего ШПЦ, пуццоланового вяжущее и др. или ПЦ с повышенным содержанием (до 15%) АМД.

Роль крупного заполнителя выполняют легкие виды природного гравия, щебня, туфа, известняка, ракушечника и др., а так же искусственные заполнители типа керамзита, аглопорита, вермикулита и др.

В качестве мелкого заполнителя применяют кварцевые и карбонатные пески, молотый брак керамических изделий (шамот), перлитовый песок и многие другие, гранулированные шлаки, золы ТЭС и т.д. Камни бетонные для внешних стен зданий могут быть обычными рядовыми и лицевыми. В последнем случае камни должны иметь повышенный декоративный вид (цветными глазурованными или иметь рифленую поверхность, и т.д.)

Применяются стеновые блоки для стен жилых одноэтажных зданий, для стен домов или домов дачного типа, животноводческих ферм, сельскохозяйственных здании, для стен подвалов, гаражей и т.д. Между собой камни при монтаже стен тяжелыми цементными или известково-цементными растворами.

Характеристика стеновых бетонных камней в соответствии с требованиями ГОСТ6133-84 «Камни бетонные стеновые».

1)Камни бетонные стеновые «КБС» в зависимости от вида вяжущего маркируются следующими индексами

СКЦ – стеновой камень на цементном вяжущем

СКИ - стеновой камень на известковом вяжущем

СКШ - стеновой камень на шлаковом вяжущем

СКГ - стеновой камень на гипсовом вяжущем

Расход вяжущего зависит от требуемой прочности камней и их назначения.

2)Средняя плотность камней в воздушно-сухом состоянии составляет от (бетон)

3)Размеры камней:

410 × 200 × 200 мм

288 × 288 × 138 мм

288 × 138 × 138 мм

390 × 190 × 188 мм

4)Марки по прочности СКЦ – 1 (внешних стен зданий) от М25, М35, М50, М75, М100, М125, М150, М200.

Масса бетонного камня 390х190х188 мм в зависимости от стеновых пустот составляет от 8,3 до 31 кг.

На один камень расходуется 10,4 – 13,9 литров бетонной смеси.

Общие требования:

5) Морозостойкость от F15 до F50 циклов

6)Средняя плотность пустотелых камней не более , причем в зависимости от  , пустотности камни подразделяют на

эффективные с  не более

условно эффективные с

тяжелые с

7)Масса одного камня составляет от 8,3 кг (эффективного) до 31 кг (тяжелые)

8)Теплопроводность условно-эффективных кирпичей , эффективных менее 0,5.

 

Технология изготовления

Приготовление формовочной смеси и ее характеристика (на примере СКЦ-1)Для изготовления стеновых блоков СКЦ-1 размером 390 × 190 × 188 мм требуется приготовление (в зависимости от степени пустотности) от 40,4 до 31 литра бетонной смеси. По степени подвижности бетонная смесь должна быть жесткой с ОК=0-1см, т.к. бетонные смеси заливается методом вибрирования с пригрузом под удельным давлением 0,2-0,4 МПа с последующим выталкиванием камня или блока из формы без признаков деформации и брака. Расход цемента на  сформованного бетона зависит от степени пустотности и проектируемой марки и составляет от 5 до 20% от массы формовочного бетона.

Приготовляется бетонная смесь традиционным способом, как и для керамзитобетонных стеновых панелей или тяжелого бетона

Проектируется состав бетонной смеси, подбирается грансостав заполнителей

Материалы дозируются тщательно перемешиваются в сухом состоянии, а затем сухая смесь увлажняется водой без или с добавлением различных пластифицирующих и воздухоувлажняющих добавок до необходимой подвижности.

После формования камни твердеют во влажных нормальных условиях или пропаривают в камерах по режиму (1,5-2)+(6-8)+(1,5-2).

Основы технологии гипсобетонных панелей и перегородочных плит. Краткая характеристика асбестоцементных подвесных панелей

Гипсовые и гипсобетонные стеновые изделия относят к искусственным каменным материалам. Их можно получить как из гипсового теста (ГИ), так и из смеси гипса воды и заполнителей (ГБИ).

В качестве заполнителей для ГБИ и ГБК применяют кварцевый песок, пемзу, шлак, золу, древесные опилки. Для повышения прочности при изгибе изделия армируют волокнистыми материалами – асбестом, древесной шерстью, бумажной макулатурой и др.

Изделия (блоки, плиты, панели) могут быть сплошными и пустотелыми.

По своему назначению их делят на стеновые камни бетонные, панели и плиты перегородочные, листы обшивочные (гипсовая сухая штукатурка), плиты теплоизоляционные, изделия для перекрытий.

Гипсобетонные панели для перегородок.

Применяют для несущих перегородок с относительной влажностью воздуха не более 60%. Перегородочные панели имеют толщину 40-100 мм, высоту 3-4 м, длину 6 м.

Изготовляют из гипсобетонной смеси в соотношении гипс, кварцевый песок, заполнитель(опилки), шлак. В место опилок можно применять сечку соломы, кальцита и другие материалы.

Для замедления схватывания в гипсобетонную смесь добавляют СДБ или другие замедлители схватывания. Смесь отдозированных компонентов поступает в смеситель непрерывного действия, а оттуда для формования на прокатную установку (преимущественно прокатный стан Козлова). Заранее приготовленную из деревянных реек арматуру укладывают на ленту прокатного стана. На рейки уложенные в виде клетки наливается гипсобетонная, бетонная смесь с ОК=10-15см и распределяется по ширине ленты (ширина соответствует высоте панели и вместе с рейками прокатывается между двумя резиновыми транспортерами по длине верхнего равной длине панели. После прокатки бетон схватывается. И по мере движения по стану лента гипсобетона разрезается а в конце стана схватывается и устанавливается на ребро другого или вагонетки, которая подает панели (попарно) в сушильную камеру.

Сушат панели дымовыми газами или горячим воздухом. Температура теплоносителя при входе в сушилку . При выходе .Длительность сушки 20-26 ч. Готовые панели относят в готовый склад, а оттуда потребителю.

Основные требования.

Средняя плотность . Отпускная прочность при сжатии не менее 3,5 МПа.

Влажность в поверхностных слоях (на глубине 2 см) не более 8%.

Производительность стана .

3.4.Гипсовые плиты для перегородок.

Выпускают размерами l × b × h = (800-1500 мм) × 400мм × 80-100мм, полнотелыми и пустотелыми. Используют для перегородок, в том числе и несущих при относительной влажности не более 70%. Формовочная смесь аналогична, но заполнитель опилки. (В,З,O) = 1,1,1.

На крупных механизированных заводах эти плиты изготовляют на высокопроизводительных карусельных формовочных машинах, работающих с применением быстросхватывающейся гипсобетонной или гипсовой массы с концом схватывания не позднее 5-6 мин. Для ускорения схватывания вводят двуводный гипс  2-3 % от массы сухой смеси.

Составляющие материала (гипс, древесные опилки дозируют и винтовым транспортером подается смесь в быстроходный горизонтальный смеситель, где перемешивается в сухом состоянии, а затем с водой нужной консистенции. Смесь подается в сдвоенные формы карусельной формовочной машины. Сито карусельной машины имеет 28 сдвоенных форм. За один поворот смола, формы смаз. пульвер. Масляной эмульсией, заполняемой гипсобетонной смесью методом литья, схватываемая масса и готовая и готовая плита в зашв. Виде на рольганг и цикл повторяется.

Производительность карусельной машины 600 кг/ч. Сушка осуществляется в туннельых сушилках 20-28 ч. с режимом, аналогичном панелях.

Требования  не менее 2,5 МПа. Относительная влажность не более 8%.

Многослойные панели типа «Сандвич» предназначены в основном для учтройства стеновых ограждений и не выполняют роль несущих конструкций. Они предназначены как для ограждения жилых так и административно-бытовых и культурного типа зданий зданий.

Фрагмент такой панели приведен на рис.

Бруски высотой 84-120 мм b=40мм. Асбестоцементные ограждающие листы имеют ,

Mодуль упругости 9,5 – 14 Па.

Асбестоцементные панели имеют стоимость на 45 % ниже керамзитобетонных труб, а по трудозатратам на 15 % ниже.

Основы технологии производства керамзитобетонных глазуированных панелей

Общие сведения и технико-экономическое обоснование.

Керамзитобетонные глазуированные панели появились в 1968 г. В настоящее время, несмотря на снижение темпов индустриального строительства, спрос на архитектурно-декоративные облицовочные стеновые изделия не только снизился, а наоборот повысился, т.к. возрождаются духовно-культурные здания (храмы, реставрируются музеи).

В настоящее время, стеновые керамзитобетонные внешние стены облицовывают мозаичной (ковровой) глазуированной керамической или стеклокерамической плитками. При всех положительных таких архитектурно-художественных достоинствах этих панелей имеется и существенный недостаток–удорожание  покрытой плитками панели составляет 100-150 тыс. рублей., связанные с изготовлением и дорогой плитки.

В НИИСтройкерамике (Москва) разработана технология нового непосредственного способа отделки ЖБП – глазурование самой панели с последующим расплавлением глазури на поверхности панели при кратковременном воздействии высокой температуры. Этот способ на 50-60 % дешевле в сравнении с облицовкой панелей керамическими плитками.

Однако при внедрении этого способа при ЖБИ требуется дополнительная площадь в  для осуществления процесса глазуирования

Физико-химические основы технологического процесса.

После ТВО в составе подглазурного раствора практически не содержится , т.к. свободная CaO переходит в и . Образующийся в процессе твердения  не успевает за 8-10 мин. на  – для этого требуется 10-15 мин. Содержащиеся в глазури легкоплавкие компоненты щелочных и щелочноземельных металлов соедин. С кремнеземом керамзита с образ.  т.е. переходят в стекловидные минералы.

В процессе глазуирования КБГ (подглазурного слоя) расплавленная масса глазури хорошо заполняет макро- и микронеровности рельефа глазуруемой поверхности вплоть до углубления на 3-5 мкм.

Это способствует и сцеплению подглазурного слоя с глазурью. Подглазурный слой имеет КТР  и глазурь должна иметь КТР равный . Глазури выдерживают до 80 и более циклов на морозостойкость. Прочность на отрыв глазурного слоя от подглазурного слоя составляет 2,2- 2,5 МПа, а у керамических плиток 0,4-0,6 МПа.

Технология глазурования керамзитобетонных изделий.

Производство ЖПБ ни чем не отличается от обычной технологии, существующей на заводах, но вместо цементно-песчаного верхнего слоя формуется керамзито-цементный раствор толщиной 18-25 мм. Приготовление керамзито-цементного раствора (подглазурного слоя) осуществляется путем смешивания портландцемента М400-600, керамзитового песка с d = 2-5 мм и воды. Последний не должен содержать частиц необогретой глины, а также же выгорающих добавок (мазута, опилок и т.п.). Подглазурная смесь должна быть пластичной (с ОК = 4-6 см) легко укладываться на дно формы и разравниваться.

Основной бетонный слой укладывается через 20-30 мм после укладки подглазурного раствора. После вибрирования панель направляется на тепловлажнустную обработку, причем не ранее двух часов после уплотнения подглазурного слоя. После ТВО панель поступает на конвейер вертикального или горизонтального типа. Конвейер длиной 45-46 м представляет собой систему вращающихся вокруг оси роликов. На конвейере панель проходит следующие позиции

сушка подглазурного слоя под экранной электрической печью при  в течении 3,5-5 мин., при этом жаростойкий подглазурный слой нагревается до температуры .

глазурование панели пневматическим распылителем

Нагрев и распыление глазури под экранной электронной печью при  в течение 4-5 мин.

Медленное охлаждение и контроль качества панелей.

Расход глазури составляет 1 кг сухой глазури на  панели. Давление нагн. Глазури в распылителях – пистолетах 0,04 МПа.

Нагреват. печь для сушки и расплавленной глазури имеют форму прямоугольника с шириной экрана 0,8 м и высотой соотв. высоте (или) ширине панели. В качестве нагреват. элементов в печи применяют спирали из проволоки высокого сопротивления, которые расположены по оси движения вагонеток скорость движ. Под экранной печью 16-17 см в минуту.

Виды брака и причины их возникновения.

Отслаивание подглазурного слоя по всей толщине – большая толщина подглазурного слоя 18-25 мм.

Сборка глазури – нанесение глазури на запыленную или замасленную поверхность или чрезмерно увелич.

Трещины подглазурного слоя – недостаточное его уплотнение, недостаточная его толщина.

Шелушение или отслаивание глазури неравномерное покрытие резкое КТР, подглазурного слоя и глазури.

Отсутствие блеска – недостаточная температура распыления глазури или недостат. Панели под действием экрана печи.

Лекция 4