№ 9 (2024)

5–6 июня 2024 г. в Москве прошла XXII Международная научно-практическая конференция «Развитие керамической промышленности России: КЕРАМТЭКС-2024». В ее работе приняли участие более ста руководителей и ведущих специалистов кирпичных заводов, представителей машиностроительных и инжиниринговых компаний, ученых отраслевых исследовательских и учебных институтов из двадцати девяти регионов России, а также Казахстана, Италии, Испании, Китая и Турции.

Приведены данные по ежегодному выпуску золошлаковых отходов в результате работы тепловых электростанций (ТЭС) на территории Сибири и Дальнего Востока Российской Федерации. Рассмотрены основные причины незначительного использования золы в строительной индустрии (порядка 5–8% от общего выхода отходов) и проблемы, сдерживающие ее применение для производства керамических стеновых материалов. Дана краткая характеристика состава и свойств сырьевых компонентов, использованных в настоящей работе для изготовления стеновых керамических материалов. Приведены составы разработанных шихт на основе золы-уноса и способ изготовления керамических образцов с матричной структурой. Представлены результаты исследования структуры материалов методами оптической микроскопии. Установлено, что в процессе обжига из легкоплавкой оболочки агрегированных комплексов формируется матрица (дисперсионная среда), а гранулы из золы-уноса трансформируются в ядра (дисперсная фаза) керамического матричного композита. Выявлено, что ядра имеют овальную форму, обусловленную деформацией гранул при прессовании. В ядрах формируются кластеры, состоящие из большого количества мелких кристаллических зерен, связанных аморфизованным веществом и окантованных тонкими цепочками пор. Показано, что развитое поровое пространство внутри ядер представлено в основном морозобезопасными и резервными порами, это обеспечивает высокую морозостойкость керамических образцов на основе золы-уноса.

Сложившаяся экономическая ситуация и повышенное внимание к охране окружающей природной среды побуждают производителей строительных материалов, в частности керамического кирпича, искать альтернативные виды сырьевых материалов, позволяющих снизить его себестоимость при хорошем качестве готовой продукции. Особенно перспективны горнопромышленные отходы, среди которых выделяются перидотиты, имеющие огромные запасы и практически не использующиеся. Цель работы – получение строительной керамики с добавкой перидотита и изучение ее механических свойств. Определены химический и минералогический составы сырьевых материалов. Оксиды кремния и алюминия составляют в глине 78,5%, в перидотитах 61%. Для последних характерно высокое содержание оксидов кальция, магния и железа (34,65%). Глину слагают глинистые минералы, а также кварц и полевые шпаты. В перидотитах присутствуют тремолит, энстатит и оливин. Установлена зависимость механической прочности керамических образцов от температуры их обжига, содержания добавки и степени ее измельчения. Оптимальное количество перидотита составляет 10%, при котором предел прочности при сжатии имеет максимальное значение во всем диапазоне измельчения добавки. С повышением температуры обжига до 1050^оС происходит медленное нарастание прочности образцов. При 1100^оС наблюдается резкий скачок прочностных показателей, которые возрастают в 3,6–4,7 раза в зависимости от гранулометрического состава добавки. Определены основные свойства полученной керамики. Установлено, что перидотиты являются перспективной добавкой для получения рядового кирпича с пределом прочности при сжатии до 60 МПа и средней плотностью до 2400 кг/м³.

Применение кирпичного боя в бетонах и в вяжущих композициях является перспективным направлением развития вторичной переработки керамического кирпича. Целью настоящих исследований является оценка возможности использования минеральных порошков, полученных из кирпичного боя, в качестве эффективного дисперсного компонента при производстве мелкозернистого бетона. В работе проводилось механическое измельчение керамического сырьевого материала при различной продолжительности помола. Установлено, что для порошков кирпичного боя увеличение продолжительности помола не приводит к пропорциональному увеличению удельной поверхности порошков. Максимальный эффективный прирост удельной поверхности получаемых порошков фиксируется при продолжительности помола до 5 мин. С помощью дифференциально-термического анализа показано, что измельченный кирпичный бой не является активной минеральной добавкой, а может выполнять роль центров кристаллизации при образовании гидросиликатов в структуре композитов. Были изготовлены образцы мелкозернистого бетона, в которых часть цемента была заменена на керамические порошки, полученные при различной продолжительности помола. Определено, что замена в бетонных смесях цемента данной высокодисперсной добавкой в количестве 20 мас. %, полученной при оптимальной продолжительности помола на шаровой мельнице, не приводит к изменению физико-химических характеристик конечного бетонного композита.

Обсуждается проблема оценки перспектив силикатного кирпича на отечественном рынке мелкоштучных стеновых материалов. Решение данной проблемы опирается на результаты анализа рыночной ситуации, потребительских предпочтений и конкурентоспособности силикатного кирпича. Показано, что в период с 2014 по 2021 г. ввиду более «сильных» конкурентных позиций блоков из автоклавного ячеистого бетона и лицевого керамического кирпича сократилась емкость рынка силикатного кирпича, снизились объемы его производства и доля в структуре потребления мелкоштучных стеновых материалов. Представлены результаты маркетинговых исследований, проведенных на основе онлайн-анкетирования респондентов, в соответствии с которыми большинство опрошенных считают лицевой керамический кирпич материалом, в наибольшей степени отвечающим их требованиям по качеству и внешнему виду. Расчеты показали, что, несмотря на практически равные по сравнению с керамическим кирпичом позиции по техническим параметрам и худшие – по эстетическим, наиболее конкурентоспособным является, тем не менее силикатный кирпич, обладающий относительно невысокой ценой. В ряду угроз для производителей силикатного кирпича обозначены снижение спроса на продукцию, высокая степень износа технологического оборудования, зависимость от зарубежных поставок пигментов, запчастей и комплектующих для оборудования, недостаточный уровень профессиональных компетенций персонала и др. Предполагается, что в перспективе рядовой силикатный кирпич, по-видимому, уйдет со строительного рыка, в связи с чем производителям предстоит сосредоточиться на совершенствовании качества и эстетических параметров лицевого силикатного кирпича при поддержании привлекательной для потребителей цены.

Представлено исследование применения модифицирующей комплексной добавки к бетону с включением углеродных нанотрубок и пластификатора СП-3. Рассмотрено два метода введения наноразмерных добавок в состав мелкозернистого бетона, а также их комбинирование. Приведены результаты серии испытаний образцов-балочек в возрасте 28 сут с использованием двух методов введения нанотрубок, а именно: применение ультразвукового диспергатора и линейно-индукционного вращателя (ЛИВ). Установлен положительный эффект введения нанотрубок на прочностные характеристики бетона. Определено, что применение технологии ЛИВ обеспечивает прирост прочности за счет двойного эффекта: активации цементного вяжущего и распределения нанодобавки с помощью активного перемешивания за счет вихревого воздействия. Ультразвуковое диспергирование, в свою очередь, обеспечивает эффективное введение пластификатора в воду затворения.