Исследование технологических свойств лесса Раишского месторождения Узбекистана для производства строительного кирпича

АННОТАЦИЯ

В работе изучены химический состав, гранулометрический состав, термические свойства, физико-механические и технологические свойства лёсса Раишского месторождения Андижанской области с целью определения её пригодности для производства строительного кирпича. Изучение технологических свойств лёсса показало, что по показателю огнеупорности он относятся к легкоплавким, малочувствительным к сушке породам, но не обладает достаточными пластическими свойствами. Для улучшения пластических свойств в лёсс добавили 10-15% красной глины Шаргунского месторождения и, в результате, уровень пластичности и другие свойства полученного сырья обеспечили получение керамического кирпича согласно требованиям ГОСТ 530-95 при производстве керамического кирпича.

ABSTRACT

The paper studies the chemical composition, particle size distribution, thermal properties, physical, mechanical and technological properties of the loess of the Raish deposit in the Andijan region in order to determine its suitability for the production of building bricks. The study of the technological properties of loess showed that, in terms of refractoriness, it belongs to low-melting rocks, insensitive to drying, but does not have sufficient plastic properties. To improve the plastic properties, 10-15% of red clay from the Shargun deposit was added to the loess, and, as a result, the level of plasticity and other properties of the obtained raw materials ensured the production of ceramic bricks in accordance with the requirements of GOST 530-95 in the production of ceramic bricks.

Ключевые слова: лёсс, строительный кирпич, месторождения Раиш, пластичность, пластификатор.

Keywords: Loess, building brick, deposit of Raish, plasticity, softener.

Слово «Лёсс» в настоящее время является международным термином и характеризует определенную горную породу [1].

Лессовые глины обычно используются для производства кирпича [2].

Применительно к лёссу история происхождения относится к образованию отдельной частицы лёсса, образованию лёссового материала в целом, формированию конкретного месторождения (на Кайзерштуле или кирпичной кладке) или формированию лёссовых систем по всему миру [3].

В настоящее время к лёссам относится однородная, неслоистая, сильно пылеватая (содержание фракций 0,005-0,05 мм более 50 %), пористая (пористость более 42%), часто имеющая макропоры маловлажная порода, проявляющая просадку при замачивании [4].

Фрагменты лесса часто встречаются в глинах, используемых для производства кирпича. Для увеличения ассортимента кирпичных изделий, которые можно изготовить из этого вида глины, часто требуется специальная подготовка [5].

Лессовые отложения десятилетиями использовались в кирпичной промышленности, поэтому их называют «кирпичной почвой». Нижние и более древние лессовые отложения характеризуются лесной или саванной почвой, в то время как верхние горизонты почвы преобладают с преобладанием степных почв. Лесс может быть очень песчаным или очень пластичным, но обычно его качество варьируется в пределах одного месторождения [6].

Лёссовые породы встречаются на всех континентах, но наиболее широко они распространены в Европе, Азии и Америке [7].

В Республике Узбекистан сырьем для производства строительного кирпича служат, малопластичные запесоченные суглинки. Основным технологическим недостатком их являются низкая пластичность массы на стадии формования изделий, появляются трещины на изделиях во время сушки и невысокая механическая прочность обожженных изделий.

Целью исследования является разработка состава строительного кирпича пластического формования с необходимыми технологическими свойствами и прочностью с использованием лесса Раишского месторождения.

Химический состав лесса Раишского месторождения, приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Химический состав лесса Раишского месторождения

По содержанию красящих оксидов железа и титана – 4,61 % и 0,52 %, проба относится к сырью с высоким содержанием красящих оксидов [8].

Содержание крупнозернистой фракции более 0,5 мм составляет 1.08 %. Результаты гранулометрического анализа мелкой фракции приведены в таблице 2

Ситовой анализ показывает, что по количеству включений пробы относятся к сырью со средним содержанием включений – 1,08%. По размеру с мелкими включениями – 1,08%. По виду – с карбонатными, гипсовыми, кварцем, обломками горных пород и органическими включениями.

Таблица 2.

Гранулометрический состав мелкой фракции

По содержанию тонкодисперсных фракций (частиц размером менее 0,001 мм) – 12,6 %, лесс относится к группе низкодисперсного глинистого сырья [9].

Изучение физико-механических и термических свойств лесса месторождения Раишское показало, что порода по показателю огнеупорности относится к легкоплавким, малочувствительным к сушке породам (температура падения конуса 1160 ^оС) (табл. 3). По показателю пластичности – проба малопластичная (число пластичности 6,1). По механической прочности на изгиб в сухом состоянии пробы относятся к сырью с низкой механической прочностью (табл. 4).

Таблица 3.

Чувствительность лессовой породы к сушке

Таблица 4.

Технологические свойства лессовой породы при сушке

Результаты физико-механических испытаний, обожженных при различных температурах образцов приведены в таблице 5.

Таблица 5.

Физико-механические свойства обожженных образцов

Обжиг лабораторных образцов производили в муфельной печи при температурах: 950, 1000, 1050 ^оС. Предел прочности лабораторных образцов, обожженных при температуре 950 и 1050 ^оС (5,6-14,4 МПа) отвечает требованиям ГОСТа 530-95 [10], предъявляемым к керамическому кирпичу.

Для повышения прочностных показателей до марки «150» при температуре обжига 950 и 1000°С рекомендуется ввод в сырье пластификатора.

В качестве пластификатора использовали красные глины Шаргунского месторождения в количестве 10-15 %. Химический состав глины Шаргунского месторождения приведен в таблице 6.

Таблица 6.

Химический состав красной глины Шаргунского месторождения

Введение в состав массы кирпича пластичной глины Шаргунского месторождения позволило увеличить пластичность до 8 и прочность образцов после обжига до 17 МПа.

Список литературы:

1. Мавлянов Г.А. Генетические типы лёссов и лёссовидных пород Центральной и Южной части Средней Азии и их инженерно-геологические свойства. Ташкент, Изд. ФАН АН Узб. ССР. 1958. Ст. 15
2. Arsenovic M., Stankovic S., Pezo L., Mancic L., Radojevic Z. Optimization of the production process through response surface method: Bricks made of loess. Ceramics International,Volume 39, Issue 3, Pages 3065 – 3075 April 2013 https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.09.086
3. Smalley I., Markovic S.B. Controls on the nature of loess particles and the formation of loess deposits. Quaternary International Volume 502. Part A, 26 January 2019, Pages 160-164 https://doi.org/10.1016/j.quaint.2017.08.021  
4. Лёссовые породы СССР. Под ред. Е.М. Сергеева, А.К. Ларионова, Н.Н. Комиссаровой. М.: Недра. 1986, Т.1,2.
5. Devic S., Logar M., Cocic M. Mineralogical character of loess fragments from clay used in the brick industry. InterCeram: International Ceramic Review Volume 61, Issue 4, Pages 184 – 185, 2012
6. Arsenovic M., Pezo L., Mancic L., Radojevic Z. Thermal and mineralogical characterization of loess heavy clays for potential use in brick industry Thermochimica Acta, Volume 580, Pages 38 – 45, 20 March 2014 http://dx.doi.org/10.1016/j.tca.2014.01.026
7. Соколов В.Н., Проблема лёссов Соросовский образовательный журнал, № 9, 1996. Ст. 86-93.
8. ГОСТ 9169-75. Сырье глинистое для керамической промышленности. Классификация.
9. Хамидова Х.М., Абдусаттаров Ш.М. О возможностий улучшения технологических параметров лессовых пород месторождения Дашнабад для производства высококачественного керамического кирпича. Доклады Академии наук Республики Узбекистан. №4, 2018. Ст. 58
10. ГОСТ 530-07. Кирпич и камни керамические. Общие технические условия.