Керамзитовый гравий и песок

Министерство  образования и науки РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

                                      Кафедра строительных материалов

 

                                    Реферат

                    Керамзитовый гравий и песок

 

            

 

 

 

 

                                                                                      

 

                                                                              Выполнил: студент гр.2ПГ103

                                                                                 Мохаммад Саик                                       

                                                                     Проверил: доктор технических наук,                                                                                                                                        

                                                                                                    профессор Рахимова Н.Р.

 

                  

                                                Казань, 2013г

                     Содержание:

1. Введение
2. Историческая справка
3. Классификация
4. Сырьевые материалы
5. Основные технологические процессы и оборудование
6. Основные свойства продукции
7. Технико-экономические показатели
8. Заключение
9. Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение:

 

Керамзит представляет собой легкий пористый материал ячеистого строения в виде гравия, представляет собой частицы округлой формы с оплавленной поверхностью и порами внутри. реже в виде щебня, получаемый при обжиге легкоплавких глинистых пород, способных всучиваться при быстром нагревании их до температуры 1050 – 1300 С в течение 25–45 мин. Качество керамзитового гравия характеризуется размером его зерен, объемным весом и прочностью.

В зависимости от размера  зерен керамзитовый гравий делят  на следующие фракции: 5 – 10, 10 – 20 и 20 – 40 мм, зерна менее 5 мм относят  к керамзитовому песку.

В зависимости от объемного  насыпного веса (в кг/м3) гравий делят на марки от 150 до 800.

Водопоглощение керамзитового гравия 8–20 %, морозостойкость должна быть не менее 25 циклов.

 

Керамзит применяют в качестве пористого заполнителя для легких бетонов, а также в качестве теплоизоляционного материала в виде засыпок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Историческая  справка

История керамзита

 

Керамзитобетон  был изготовлен советскими учеными  много лет назад, пытаясь создать  бетон, который не тонет в воде. Его главным секретом стал керамзит в качестве основного элемента. 
 
А керамзит - это глина, состоящая из оксида железа и органических соединений вспененная и обожженная глина. Она известна человеку уже на протяжении 180 млн. лет. Она образовалась в период масс, став один из слоев морского дна юрского периода. 
 
Аммониты, которые еще и сегодня иногда встречаются в глиняных карьерах – окаменелости, дошедшие до нас из той далекой эпохи. Глина, которой более 5 тысяч лет стала использоваться в качестве одного из уникальнейших стройматериалов. Глина удерживает тепло, это полностью натуральный , природный материал.  
 
Керамзит, конечно же, привлек внимание ученых, когда стал вопрос о том, как создать легкий, теплоемкий, прочный и дешевый стройматериал. Радует, что при этом керамзитобетон, полученный советскими учеными, получился еще и экологически безопасным, натуральным материалом. 
 
Такова история керамзита, который занял достойное место в истории такого замечательного стройматериала, как керамзитобетон.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Классификация

Керамзитовый гравий — частицы округлой формы с оплавленной поверхностью и порами внутри. Керамзит получают главным образом в виде керамзитового гравия. Зерна его имеют округлую форму. Структура пористая, ячеистая. На поверхности его часто имеется более плотная корочка. Цвет керамзитового гравия обычно темно-бурый, в изломе — почти черный. Его получают вспучиванием при обжиге легкоплавких глин во вращающих печах. Такой гравий с размерами зерен 5 – 40 мм морозоустойчив, огнестоек, не впитывает воду и не содержит вредных для цемента примесей. Керамзитовый гравий используют в качестве заполнителя при изготовлении легкобетонных конструкций.  

 

Керамзитовый  песок - это, по сути, тот же керамзит, и от привычного керамзитового гравия он отличается только размером гранул. Если привычный керамзит имеет размер отдельных элементов от пяти до сорока миллиметров, то керамзитовый песок - это весь керамзит меньшего размера. Он получается в результате обжига мелочи легкоплавкой глины или в процессе отсева керамзита и деления на фракции. Ещё одним способом получения керамзитового песка может быть дробление обычного керамзита. Размер частиц песка - 0,14-5 мм.

 

Керамзитовый щебень — заполнитель для легких бетонов произвольной формы, преимущественно угловатой с размерами зерен от 5 до 40 мм, получаемый путем дробления крупных кусков вспученной массы керамзита.

 

Некоторые глины при обжиге вспучиваются. Например, при производстве глиняного кирпича один из видов  брака— пережог — иногда сопровождается вспучиванием. Это явление использовано для получения из глин пористого материала — керамзита.

Вспучивание глины при  обжиге связано с двумя процессами: газовыделением и переходом глины в пиропластическое состояние.

Источниками газовыделения являются реакции восстановления окислов железа при их взаимодействии с органическими примесями, окисления этих примесей, дегидратации гидрослюд и других водосодержащих глинистых минералов, диссоциации карбонатов и т. д. В пиропластическое состояние глины переходят, когда при высокой температуре в них образуется жидкая фаза (расплав), в результате чего глина размягчается, приобретает способность к пластической деформации, в то же время становится газонепроницаемой и вспучивается выделяющимися газами.

Для изготовления керамзитобетонных  изделий нужен не только керамзитовый гравий, но и мелкий пористый заполнитель. Керамзитовый песок — заполнитель для легких бетонов и растворов с размером частиц от 0,14 до 5 мм получают при обжиге глинистой мелочи во вращающих и шахтных печах или же дроблением более крупных кусков керамзита.

Производство керамзитового  песка по обычной технологии во вращающейся печи неэффективно. Некоторая примесь песчаной фракции получается при производстве керамзитового гравия за счет разрушения части гранул в процессе термообработки, однако он сравнительно тяжелый, так как мелкие частицы глинистого сырья практически не вспучиваются (резервы газообразования исчерпываются раньше, чем глина переходит в пиропластическое состояние). Кроме того, в зоне высоких температур мелкие гранулы разогреваются сильнее крупных, при этом, возможно, их оплавление и налипание на зерна гравия.

На многих предприятиях керамзитовый песок получают дроблением керамзитового  гравия, преимущественно в валковых дробилках. Себестоимость дробленого керамзитового песка высока не только в связи с дополнительными затратами на дробление, но главным образом потому, что выход песка всегда меньше объема дробимого гравия. Коэффициент выхода песка составляет 0,4—0,7, т. е. в среднем из 1 м3 гравия получают только около 0,5 м3 дробленого керамзитого песка. При этом почти вдвое возрастает его насыпная плотность.

В настоящее время при  получении керамзитового песка  лучшей считают технологию его обжига в кипящем слое.

В вертикальную печь загружается  глиняная крошка крупностью до 3 или 5 мм, получаемая дроблением подсушенной глины или специально приготовленных по пластическому способу и затем высушенных гранул. Через решетчатый (пористый) под печи снизу под давлением подают воздух и газообразное топливо (или же горячие газы из выносной топки). При определенной скорости подачи газов слой глиняной крошки разрыхляется, приходит в псевдоожиженное состояние, а при ее увеличении как бы кипит. Газообразное топливо сгорает непосредственно в кипящем слое. Благодаря интенсификации теплообмена в кипящем слое происходит быстрый и равномерный нагрев материала. Частицы глины обжигаются и вспучиваются примерно за 1,5 мин. Перед подачей в печь обжига глиняная крошка подогревается в кипящем слое реактора термоподготовки примерно до 300 °С, а готовый песок после обжига охлаждается в кипящем слое холодильного устройства. Насыпная плотность получаемого керамзитового песка— 500—700 кг/м3. К зерновому составу керамзитового песка предъявляются требования, аналогичные требованиям к природному песку, но крупных фракций в нем должно быть больше.

Проблему получения керамзитового  песка, достаточно эффективного по свойствам  и себестоимости, нельзя считать полностью решенной. Часто при получении керамзитобетона в качестве мелкого заполнителя применяют вспученный перлит, а также природный песок.

 

 

 

 

 

4. Сырьевые материалы 

 

Сырьем для производства керамзита  служат глинистые породы, относящиеся, в основном, к осадочным горным. Некоторые   камнеподобные   глинистые породы — глинистые сланцы, аргиллиты — относятся к метаморфическим.

Глинистые породы отличаются сложностью минералогического состава  и, кроме глинистых минералов (каолинита, монтмориллонита, гидрослюды и др.) содержат кварц, полевые шпаты, карбонаты, железистые, органические принеси.

Глинистые минералы слагают  глинистое вещество — наиболее дисперсную часть глинистых пород (частицы  мельче 0,005 мм). Собственно глинами называют глинистые породы, содержащие более 30% глинистого вещества.

Для производства керамзита  наиболее пригодны монт-мориллонитовые и гидрослюдистые глины, содержащие не более 30% кварца. Общее содержание SiO2 должно быть не более 70%, А12О3 — не менее 12% (желательно около 120%), Fe2O3 + FeO — до 10%, органических примесей -1-2%.

Пригодность того или иного  глинистого сырья для производства керамзита устанавливают специальным  исследованием его свойств. Важнейшее  из требований к сырью -вспучивание при обжиге.

Вспучиваемость характеризуется коэффициентом вспучивания

где V_К — объем вспученной гранулы керамзита;     

 Vc — объем сухой сырцовой гранулы до обжига.

 

Второе требование к сырью (в значительной степени связанное  с первым) — легкоплавкость. Температура  обжига должна быть не выше 1250°С, и при этом переход значительной части наиболее мелких глинистых частиц в расплав должен обеспечить достаточное размягчение и вязкость массы. Иначе образующиеся при обжиге глины газы, не удерживаемые массой, свободно выйдут, не вспучив материал.

Третье из важнейших требований — необходимый интервал вспучивания. Так называют разницу между предельно возможной температурой обжига и температурой начала вспучивания данного сырья. За температуру начала вспучивания принимают ту температуру, при которой уже получается керамзит с плотностью гранулы 0,95 г/см3. Предельно возможной температурой обжига считается температура начала оплавления поверхности гранул.

Для расширения температурного интервала вспучивания используют такой прием, как опудривание сырцовых глиняных гранул порошком огнеупорной глины, что позволяет повысить температуру обжига и при этом избежать оплавления гранул.

5. Основные технологические процессы и оборудование

Производство дробленого керамзитового песка, особенно при  преобладании в нем круп­ных фракций, нельзя признать рациональным. Крупные фракции (размером 1,2—5 мм) дроб­леного песка мало улучшают удобоукладываемость смеси, но вызывают повышение ее объ­емной массы из-за наличия открытых пор и повышенной пустотности. Вспученный (в печах «кипящего слоя») керамзитовый песок про­изводится пока в небольшом количестве. По физико-техническим показателям он лучше дробленого песка. Прежде всего меньше его водопоглощение.

Характеристика вспученных и дробленых песков по фракциям:

50% составляет фракция  1,2—5 мм. Поэтому в легком бетоне  приходится снижать расход ке­рамзитового гравия, что нерационально (заме­нять гравий песком).

С уменьшением объемной массы  пористых заполнителей (насыпной и  в зерне) их пори­стость и водопоглощение увеличиваются. Однако водопоглощение, отнесенное к пористости зерен, уменьшается, что указывает на увеличе­ние «закрытой» пористости у более легких ма- териалов.

 

Схема

3.2. Описание технологического  процесса.

Сущность технологического процесса производства ке­рамзита состоит в обжиге глиняных гранул по оптимально­му режиму. Для вспучивания глиняной гранулы нужно, чтобы активное газовыделение совпало по времени с пере­ходом глины в пиропластическое состояние. Между тем в обычных условиях газообразование при обжиге глин проис­ходит в основном при более низких температурах, чем их пиропластическое размягчение. Например, температура диссоциации карбоната магния — до 600°С, карбоната кальция — до 950 °С, дегидратация глинистых минералов происходит в основном при температуре до 800 °С, а выго­рание органических примесей еще ранее, реакции восстановления окислов железа развиваются при температуре по­рядка 900 °С, тогда как в пиропластическое состояние гли­ны переходят при температурах, как правило, выше 1100 °С.