Какой отсев нужен для лего кирпича
Обновлено: 19.04.2024
В процессе производства лего кирпича гиперпрессованием важно изучить состав смеси, который оказывает существенное влияние на технико эксплуатационные характеристики готовых изделий. В частности, ряд исследований позволяет сделать вывод о главенствующей роли зернового состава частиц при формировании плотности их упаковки, процесса удаления воздуха при прессовании и т.д.
Помимо зернового состава смеси, определяющими фактором, с точки зрения формирования качественных характеристик гиперпрессованного лего кирпича, по мнению ряда авторов является форма и внутреннее строение минеральных частиц смесей, а также значение прессующего давления и величина контактной поверхности.
Особое место в рассматриваемой теме занимает вопрос количественного содержания воды, которая является неотъемлемой частью состава лего кирпича и характера ее поведения внутри прессуемого материала. Оптимальное содержание воды, как технологической связки, характеризуется, в первую очередь, требуемым уровнем смачивания частиц смеси и как следствие уменьшением сил трения и снижением сопротивления уплотнению смеси. Превышение значения прессующего давления может привести к существенному снижению прочностных показателей производимого изделия. В частности, отмечается, технологическая связка состава смеси при изготовлении лего кирпича с существенной частью объема пор системы, которые при высоком содержании могут лимитировать ее уплотнение. Также важным технологическим аспектом введения воды в состав смеси является тщательное перемешивание, требуемое для обеспечения равномерного распределения жидкости по всему объему смеси. Характерный пример проявления неравномерного распределения воды по объему смеси состоит в резко повышенной влажности крупных зерен порошков для производства строительной керамики по сравнению с мелкими.
Анализ литературных источников относительно структуры и свойств воды в тонких пленках, показывает, что при уменьшении толщины пленок воды свойства последней постепенно приближаются к свойствам твердых тел.
Еще одной отличительной технологической особенностью процесса прессования является расширение материала в направлении хода штампа после снятия давления, а также в боковые стороны, после извлечения лего кирпича из пресс матрицы. Отрицательное влияние упругого расширения прессуемого изделия, достигающее в ряде случаев 2 % и более его объема рассматривалось многими учеными в различных областях техники.Очевидно, что на конечное фактическое значение величины упругого расширения существенное влияние будут оказывать силы сцепления между частицами прессуемого материала, а также объем защемленного воздуха.
Совершенствование процесса интенсивного перемешивания жестких смесей направлено на создание высокопроизводительного смесительного оборудования и активацию цемента, в результате чего станет лучше состав смеси при производстве лего кирпича. Исследуются новые виды смесительного оборудования, в которых традиционные способы приготовления бетонной смеси интенсифицируются ультразвуковыми, вибрационными, электрическими, тепловыми, высокоскоростными механическими и воздушными воздействиями. Практика подтверждает возможность повышения прочности бетонов на 20 % и более технологическим методом активации вяжущего.
Применяя станки для лего кирпича с высоким усилием прессования, мы влияем на свойства будущего строительного материала. Однако свойства будущего гиперпрессованного лего кирпича в значительной степени определяются его составом и строением. Знание состава сырья и материалов позволяет прогнозировать свойства получаемых изделий при изготовлении и получать их с заданными качественными характеристиками на длительный период эксплуатации. Различают химический, минеральный (минералогический) и фазовый (твердый, жидкий, газообразный) составы.
Химический состав кирпича
Химический состав указывает на процентное содержание в материале химических элементов или оксидов и позволяет судить об их химической стойкости, прочности, огнестойкости, биостойкости и других свойствах. Например, в состав стандартного гиперпрессованного кирпича из глины входят кремнезём SiO2, глинозём Al2O3, оксиды железа Fe2O3, кальция CaO и другие соединения. С повышением содержания кремнезёма SiO2 снижается связующая способность глин, прочность в высушенном и обожжённом состоянии, повышается пористость изделий. Глинозём Al2O3 повышает пластичность и огнеупорность глин, прочность обожжённых изделий. Оксид кальция CaO понижает температуру плавления, изменяет окраску обожжённых изделий, повышает их пористость, снижает прочность и морозостойкость.
Минералогический состав лего кирпича
Минералогический состав показывает, какие минералы и в каком количестве содержатся в лего кирпиче, вяжущем веществе и других композиционных составах. Например, известняк, мел состоят из одного минерала - кальцита, а мергель - из нескольких минералов. Зная минеральный состав, можно предопределить как физические, химические свойства, так и более специфические характеристики, такие как пластичность, огнеупорность, вязкость, способность к кристаллизации, скорость твердения, коррозионную стойкость. Например, по содержанию алита (3СаО∙SiO2) в портландцементном клинкере (45. 60%) можно судить о скорости твердения и прочности цементного камня, по содержанию породообразующих минералов кварца и полевого шпата в гранитах об их твёрдости, хрупкости.
Фазовый состав лего кирпича
Фазовый состав указывает на содержание в материале лего кирпича фаз, т.е. частей однородных по химическому составу и физическим свойствам и отделённых друг от друга поверхностями раздела. Если структуру составляют несколько фаз, то между ними заметна линия или граница раздела. Например, основными фазами раздела цементного клинкера являются алит, белит, алюминат и др. В пористом материале выделяют твёрдые вещества, образующие стенки пор, и сами поры, заполненные воздухом или водой. Если вода замёрзнет в порах, то изменятся и свойства материала. Следовательно, фазовый состав материала из которого произведен лего кирпич и фазовые переходы воды в нем оказывают влияние на свойства и поведение материала при эксплуатации. Материалы, представленные одной фазой, называются гомогенными, а двумя и более – гетерогенными.
Если характеризовать состав композиционных материалов, то лучше говорить о вещественном составе, поскольку они состоят из нескольких веществ, каждый из которых может иметь свой достаточно сложный химический и минеральный составы. Например, портландцемент кроме минералов клинкера содержит добавку гипса (СaSO4•2H2O – для регулирования сроков схватывания) и другие добавки. Содержание таких компонентов и есть вещественный состав лего кирпича.
Структура лего кирпича
Под структурой (от лат. struktura – строение) гиперпрессованного лего кирпича понимают совокупность устойчивых связей, обеспечивающих их целостность или внутреннее строение, обусловленное формой, размерами, взаимным расположением составляющих их частиц, пор, капилляров, микротрещин. Структура материала может в значительной степени влиять на его свойства и качественные показатели лего кирпича в целом. Например, горные породы известняк, мел и мрамор, имея одинаковый химический и минералогический составы, но различную внутреннюю структуру, по свойствам существенно отличаются друг от друга.
Различают макроструктуру (от греч. macros – большой), микроструктуру (micros – малый) материала и внутреннее строение на молекулярно-ионном уровне (наноструктуру). Макроструктура материала видима невооружённым глазом (визуально) или при небольшом увеличении (до 6 раз). При этом различают структуру поверхностного и внутреннего слоёв. Микроструктура – это строение, видимое под микроскопом.
Макроструктура материала может быть однородной и неоднородной, зернистой (конгломератной или рыхлозернистой), ячеистой (мелко-, средне и крупнопористой), волокнистой, слоистой и др. Материалы, состоящие из отдельных, не связанных между собой зёрен, образуют рыхлозернистую структуру. Это песок, гравий, порошкообразные материалы, различные засыпки для тепло- и звукоизоляции. Конгломератная структура - когда отдельные зерна надёжно соединены между собой (бетоны, некоторые природные и керамические материалы). Ячеистая структура характерна для материалов, имеющих макро- и микропоры (пено- и газобетоны, газосиликаты, ячеистые пластмассы). Волокнистую структуру имеют материалы, у которых волокна расположены параллельно одно другому. При этом они обладают различными свойствами вдоль и поперёк волокон, так называемые анизотропные материалы. Волокнистая структура присуща древесине, минераловатным изделиям. Слоистую структуру имеют глинистые сланцы и др.
В зависимости от порядка расположения атомов и молекул, материалы могут иметь строго упорядоченное строение ‒ кристаллическое и неупорядоченное, хаотическое ‒ аморфное. Кристаллическая структура образуется при очень медленном охлаждении расплавов, когда атомы (ионы) имеют возможность перемещаться в пространстве и занимать наиболее устойчивое положение. Линии, условно проведённые через центры атомов в трёх направлениях в таких структурах, являются прямыми и образуют так называемую кристаллическую решётку. Поэтому кристаллическими называют материалы, в которых атомы и молекулы расположены в правильном геометрическом порядке в трёхмерном пространстве и образуют кристаллическую решётку (рис. 1). Примером может служить металл, гранит, мрамор и др.
Карбонатные породы широко распространены в осадочной оболочке, слагая толщи мощностью сотни и тысячи метров. К этой группе принадлежат породы, в которых карбонатная фракция преобладает над некарбонатными компонентами. В последнее время отсевы этих пород все чаще используют для производства строительных материалов по технологии гиперпрессования.
Известково-доломитовая группа включает в качестве ведущих породообразующих минералов кальцит и доломит. Порода, содержащая 50% и более кальцита, называется известняком, 50% и более доломита – доломитом.
Преимуществом производства лего кирпича из отсевов известняка и доломита является их экологическая чистота, низкая стоимость и повсеместное распространение. Однако порой, основной проблемой использования отсевов камнедробления является их низкие технические характеристики: пониженные прочность, плотность и низкая водостойкость.
Исследования показывают, что присутствуют несколько вариантов “упрочнения” состава смеси для лего кирпича, среди которых комбинация инертных известняка (доломита) с более прочным отсевом (гранит) или песком, а также метод химической модификации. Который реализуется посредством поверхностной обработки или введения в состав материала специальных химических добавок, возможно получение высококачественного, экологически чистого и конкурентоспособного искусственного каменного материала, изготавливаемого на основе низкокачественного сырья в виде слабого карбонатного щебня и отсевов его дробления.
Экономически оправданным является производство гиперпрессованного лего кирпича при ограниченном содержании цемента (10-20 %). При ограниченном количестве цемента необходимо обеспечивать повышение водостойкости композиционного материала. Сцепление отдельных зерен минералов можно обеспечить за счет цементации ионами различных примесей, особенно если они сами окружены гидратной оболочкой. В этих условиях представляется возможным повысить водостойкость прессованного лего кирпича:
- методами модификации составов за счет образования нерастворимых соединений на поверхности карбонатных частиц, в том числе кристаллогидратов;
- за счет уплотнения порового пространства прессованием;
- защитой порового пространства полимерными дисперсиями.
В результате можно сделать вывод, что водостойкий гиперпрессованный лего кирпич на основе комплексного использования отсевов дробления низкопрочных пород известняка и доломита, может быть получен на основании оптимального управления механизмом формирования водостойкой структуры и оценки влияния на нее зернового состава карбонатного заполнителя, химических модификаторов природного сырья, способов и режимов формования и твердения.
До запуска производства гиперпрессованного лего кирпича из известняка или уже в процессе, рекомендуется:
В этой статье мы разберем из чего делается лего кирпич, а также изучим оборудование на котором делают исследования сырья для гиперпрессованных изделий.
Кирпич с соединением шип-паз (напоминающий лего кирпич) представляет собой отличный строительный материал используемый в основном для облицовки строений и с целью строительства домов по технологии “дом-термос”. Основным материалом в составе смеси для изготовления лего кирпича являются отсевы дробления каменных пород, которые образовываются в больших количествах при разработке карьеров.
Технология полусухого прессования, являющаяся основой производства лего кирпича, экологически абсолютно безопасная, а современное оборудование входящее в состав производственных линий экономично и эффективно. Сырье для лего кирпича очень многообразно, широко доступно и можно сказать что это почти неисчерпаемый ресурс.
Где взять сырье для лего кирпича
Основной частью (85–92%) состава смеси для гиперпрессованного лего кирпича выступают отсевы (отходы) камнедробления, имеющиеся в основном на близлежащих карьерах. Дополнительно в качестве сырья можно использовать отходы промышленного производства. Ниже приведен неполный перечень материалов используемых для изготовлениая для лего кирпича:
- карбонатные породы;
- вулканические породы;
- котельные, мартеновские шлаки;
- зола уноса электростанций;
- отходы переработки с горно-обогатительных, металлургических предприятий;
- бой керамического кирпича.
Состав смеси для производства лего кирпича
Для изготовления лего кирпича состав смеси в первую очередь зависит от доступности наполнителя на местном уровне и может корректироваться в довольно широких границах. Такими наполнителями могут служить песок, глина, известь, отсев щебня и отходы от камнедробления которые составляют около 85% от общего объема готового изделия. Подбирая рецептуру для изготовления лего кирпича следует принимать во внимание климатический пояс и сферу применения. Например присутствие глины в тех или иных пропорциях в составе лего кирпича, достаточно сильно снижает морозоустойчивость строительного материала.
Помимо основного заполнителя, для производства облицовочного лего кирпича М150 и выше используется портландцемент М400 и М500 D0, реже применяется белый цемент М600. Связующее должно быть высокого качества, не рекомендуется брать старый цемент.
Пигмент для лего кирпича
Цветной кирпич получают путём введения в смесь 3–10% пигментов: охры, сурика, окиси хрома или ультрамарина. Замечено, что использование красящих пигментов несколько снижает марку лего кирпича, требуя некоторого увеличения доли цемента. Исключение составляет инертный к гидроокиси кальция оксид хрома
В нашей стране наиболее популярен натуральный цвет лего кирпича. Но тенденция в строительстве частных домов направлена на использование комбинированных цветов. Из-за этого спрос на цветной лего кирпич растет ежегодно. Смесь для изготовления лего кирпича окрашивается уже на этапе смешивания всех компонентов. Качественные пигменты проверенных производителей придают изделию стойкие, яркие цвета. При их неравномерном распределении по массе кирпича создается естественный окрас схожий с расцветкой натурального камня.
При отказе от красителей, состав смеси для производства лего кирпича можно окрашивать природными материалами, которые входят в состав изделия. К примеру, песок придает бежевые оттенки, доломит и известняк - светлые тона, глина - красный оттенок. Цвета, при использовании натуральных красителей получаются более бледные в сравнении с пигментами. Разнообразие цветовой палитры лего кирпича можно оценить на фото.
Исследования состава смеси лего кирпича
Непосредственному запуск производства предшествует этап разработки состава рабочей смеси с целью определить точные пропорции лего кирпича. Так как вариантов комбинаций используемых материалов для лего кирпича может быть 5, 10, 20 и более необходимо ответственно подходить к их утверждению.
Для лучшего понимания того, как происходят исследования каменных пород и других компонентов и как создаются “правильные” рецепты смеси лего кирпича, мы приведем обзор процесса и оборудования которое применяется в лабораториях.
Лабораторное оборудование для изучения состава смеси
Перемешивание сырьевых смесей, применяемых при изготовлении гиперпрессованного лего кирпича производится на лабораторном вибрационном смесителе. Материалы подаются в смесительную камеру через загрузочный люк. Исследуемый состав приготавливается в смесителе по принципу виброперемешивания, при котором вращению лопастей, закрепленных на горизонтально расположенном валу сопутствует параллельная вибрация приготавливаемой смеси за счет вибрации резинового днища смесительной камеры.
Измельчение цементного клинкера входящего в состав смеси для изготовления лего кирпича производится в лабораторной двухкамерной шаровой мельнице, с объемом загрузки каждой камеры в 5 кг сырьевого материала. Для соблюдения чистоты исследования пробы цементного клинкера массой 5 кг перемалываются всегда в одной и той же камере мельницы, с использованием одного и того же набора стальных мелющих шаров, подобранных в соответствии с рекомендациями, содержащимися в специализированной технической литературе и представленного в таблице 1.
Табл. 1. Набор стальных мелющих шаров, применяемый для помола цементного клинкера
Перед применением в составах лего кирпича, полученный в результате помола цемент, просеивается через сито № 0,2. Для сушки исходных материалов и получаемых образцов материала используется лабораторный сушильный шкаф, оборудованный терморегулятором и вентиляционной установкой.
Гранулометрический состав природного кварцевого песка и отсевов дробления карбонатных пород, применяемых при изготовлении смесей для кирпича, определяется при помощи стандартного набора сит с размером отверстий от 70 до 5 мм и от 5 до 0,05 мм.
Удельная поверхность цемента определяется с помощью прибора Т-3, который также может применяться для измерения удельной поверхности ряда других порошкообразных материалов (гипса, угольной пыли).
Для изготовления и испытания образцов кирпича на основе отсевов дробления карбонатных пород используется оборудование, предназначенное для испытания бетонов в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.
Рентгенографический количественный фазовый анализ сырья для лего кирпича производится на дифрактометре D8 Advance фирмы Bruker. С целью определения количественного химического состава отсевов дробления карбонатных пород применяется многоканальный спектрометр СРМ 25М.
Тепловлажностная обработка образцов гиперпрессованного кирпича осуществляется в лабораторной пропарочной камере, оснащенной терморегулятором.
Испытания лего кирпича из различных составов смеси, изготовленного по технологии гиперпрессования, на прочность при сжатии проводятся на гидравлическом прессе П-125. Аналогичные испытания искусственного каменного материала, изготавливаемого методом прессования, осуществляются на гидравлическом прессе ИПэ-100.
Испытания, направленные на определение предела прочности при изгибе искусственного каменного материала, изготовленного методом прессования, осуществляются на образцах-балках сечением 20×20 мм длиной 60 мм по схеме представленной на рисунке 1.
Определение коэффициента теплопроводности лего кирпича, осуществляется при помощи прибора ИТС-1.
Лего кирпич – абсолютная новинка на рынке строительных материалов. Еще из названия можно понять о том, что форма изделия похожа на детали известного во всем мире конструктора Lego. Как просто ребенок собирает этот конструктор, также и Вы с применением лего кирпича можете построить дом. Само изделие представляет собой блок прямоугольной формы, в котором присутствует 2 вертикальных соосных отверстия, верхняя часто которых выступает над основной поверхностью.
В результате этого, при формировании кладки одного кирпича на другой, отверстия верхнего ряда кирпича плотно входит в отверстия нижнего ряда. Следует также учесть, что при работе используется не привычный цементный раствор, а специальный клей. Новинка индустрии!
- Объем бетона - 1,6 дм3
- Пустотность - 23%
- Масса камня - 3,3 кг
- Расчетная плотность - 2,1 кг/дм3
Что необходимо для производства лего-кирпича?
Производство лего кирпича основывается на технологии гипперпрессования и не только полностью включает в себя все её преимущества, но и выделяется своей большей экономичностью. Любое производство начинается с оборудования. В первую очередь необходимо приобрести станок для лего кирпича. В продаже Вы можете встретить станки как российского производства, так и зарубежного. Отметим для Вас тот факт, что в процессе работы матрица, которая формирует изделие, имеет постоянный износ и её замена в оборудовании российских производителей будет ощутима дешевле. В процессе работы по производству лего кирпича станок должен обеспечивать равномерное распределение смеси при вибропрессовании. Такое распределение гарантирует вибропресс Кондор, позволяющий получать оптимальный структурный состав блоков, при сохранении низкой себестоимости.
Технические характеристики изделия на 80% зависят от формулы смеси кирпича ЛЕГО. Ключевым сырьём являются карьерные отсевы, полученные в результате разработки карбонатных пород.
Основные требования к сырью
Преимущественно в состав ЛЕГО кирпича входят отсевы следующих материалов:
- мрамор;
- известняк;
- ракушечник;
- травертин;
- доломит.
Может применяться речной или карьерный песок, щебёночный доломитовый отсев, однако такой стройматериал получается не стабильным, его нельзя использовать для возведения несущих конструкций. Необходимо использовать формулу смеси, которая позволит выпускать кирпич, соответствующий по прочности требованиями ГОСТ 379-95, а по морозостойкости условиям ГОСТ 7025-91.
Примеры состава смеси
Получить такое изделие, можно используя в качестве основного компонента белый мраморный отсев (82%). Вторым компонентом является портландцемент (ЦЕМ I 42,5 H), который можно заменить белым цементом (ПЦБ I 52,5 Н) – 14%. Обязательно надо дополнить смесь для ЛЕГО кирпича питьевой водой (4%). Стройматериал, сделанный из такой смеси имеет предел прочности М-150, он будет поглощать 5% влаги, его теплопроводность составит 0.4 Вт/м*K, а морозостойкость не превысит МРЗ-150.
Производители стремятся максимально улучшить характеристики изделия, сделав привлекательным внешний вид кирпича. Основным критерием, который пытаются улучшить является прочность на сжатие и изгиб.
Добиться этого, можно применив следующий состав смеси для ЛЕГО кирпича:
- цемент — ПЦ500Д0 (9%);
- известняковый отсев дробления – фракция 0 – 5мм (86%);
- известняковая крупка — фракция 0 – 0.3 (добавляется в цемент 30%);
- железные окисные пигменты (добавляется в цемент 5%);
- зола — уноса (добавляется в цемент 30%).
Используя такую формулу, можно повысить прочность на изгиб до М-180, на сжатие до М-200. Однако такое изделие имеет меньшую морозостойкость (F100) и поглощает больше воды (8%).
Подбирая состав ЛЕГО кирпича надо ориентироваться на условия эксплуатации, сферу применения, а также оборудование, используемое в производстве. Многие вибрационные прессы, не могут работать со смесями, содержащими больше 30% песка, также надо тщательно подбирать фракцию отсева. Изготавливать разноцветные кирпичи, можно добавляя в состав пигменты, не влияющие на прочностные характеристики, но позволяющие разнообразить ассортимент.
Читайте также: