Кварцевый песок — материал для производства силикатного кирпича

Основными материалами, применяемыми в производстве силикатного кирпича, являются кварцевый песок и известь.

Образование и состав кварцевого песка

Песок образуется в результате выветривания некоторых горных пород: гранитов, гнейсов и др. Эти породы разрушаются под действием тепла, холода, ветра, воды и др. Продукты разрушения горных пород перемещаются ветром и водой на значительные расстояния и затем оседают.

В зависимости от места залегания различают следующие разновидности песков:

• горные и овражные, состоящие из песчинок остроугольной формы с шероховатой поверхностью;
• речные и озерные, имеющие песчинки окатанной формы с гладкой поверхностью.

По размеру зерен пески делятся на:

1. крупнозернистые, состоящие из зерен размером до 5 мм;
2. среднезернистые, состоящие из зерен размером от 2 до 0,6 мм;
3. мелкозернистые, состоящие из зерен размером от 0,6 до 0,2 мм;
4. очень мелкозернистые, состоящие из зерен размером от 0,2 до 0,05 мм.

Кремнезем (SiO2) встречается в природе в аморфном и кристаллическом состоянии.

Из аморфного кремнезема образуются залежи диатомита и трепела. Аморфный кремнезем активно вступает в химическую реакцию с известью при обычной температуре.

Кристаллический кремнезем встречается в природе в виде кварца. Кварц обладает большой твердостью и прочностью. В обычных условиях — при нормальном давлении и комнатной температуре — кварц не вступает в химическое взаимодействие с известью, для этого необходимо наличие водной среды и высокой температуры, что практически достигают, применяя насыщенный водяной пар под повышенным давлением.

Пески, содержащие 90% и больше кристаллического кремнезема — кварца, называются кварцевыми.

В большинстве случаев кварцевые пески окрашены в различные цвета имеющимися в них примесями, чаще всего в желтый цвет — соединениями железа. Белые пески встречаются довольно редко.

Tаблица 1 — Химический состав кварцевых песков, %

Потери при прокаливании характеризуют наличие в песке веществ, способных разлагаться и частично улетучиваться при высокой температуре. Величина потерь при прокаливании зависит от вида примесей и их содержания в песке.

В нашей стране чистые кварцевые пески, содержащие более 98% кремнезема, находятся в Люберецком и Часовярском месторождениях. Химический состав кварцевых песков некоторых месторождений приведен в табл.1.

Требования к кварцевому песку, применяемому при производстве силикатного кирпича

Пригодность песка какого-либо месторождения для производства силикатного кирпича определяют опытным путем. Для этого изготовляют и испытывают образцы: сначала кубы или цилиндры в лабораторных условиях, а затем отдельные кирпичи или небольшие партии кирпичей в полупроизводственных и производственных условиях.

Для предварительной, ориентировочной оценки кварцевого песка как сырья для производства силикатного кирпича можно руководствоваться следующими общими положениями:

• песок должен содержать в своем составе не менее 90% кремнезема в виде кварца;
• желательно, чтобы зерна песка имели не круглую, окатанную, а угловую форму и шероховатую поверхность;
• песок может содержать не более 10% глины, причем глинистое вещество должно находиться не в виде отдельных включений, а в мелкодисперсном состоянии и должно быть равномерно распределено в песке;
• песок не должен содержать примеси органических веществ;
• песок должен быть разнозернистым, т. е. зерна песка должны быть разной крупности.

Зерновой состав кварцевого песка имеет большое значение, потому что песок, состоящий из зерен различной крупности, хорошо прессуется. Объясняется это тем, что при сжатии сырьевой смеси в прессе мелкие зерна песка размещаются между крупными, заполняя пустоты между ними, вследствие чего повышаются плотность и прочность кирпича.

Если зерновой состав естественного песка оказывается неудовлетворительным, то в процессе производства к нему прибавляют песок, содержащий более мелкие или более крупные зерна.

Зерновой состав песка определяют в лаборатории с помощью ситового анализа. Песок просеивают на ситах с отверстиями установленных размеров. Зерновой состав кварцевого песка различных месторождений приведен в табл. 2.

Таблица 2. Зерновой состав кварцевого песка различных месторождений

Примесь глины в кварцевом песке в виде включений не допускается, так как при наличии включений глины в силикатном кирпиче водопоглощение его увеличивается, а прочность и морозостойкость снижаются.

Если глинистое вещество равномерно распределено в песке и находится в тонкодисперсном (пылевидном) состоянии, то оно улучшает формовочные свойства сырьевой смеси, благодаря чему облегчается прессование кирпича. При наличии в песке более 10% глины частицы глинистого вещества обволакивают песчинки и ухудшают условия взаимодействия извести с песком при автоклавной обработке силикатного кирпича.

Присутствие в песке органических примесей (остатков растений, торфа и т. п.) резко ухудшает качество кирпича. Некоторые органические вещества обволакивают песчинки, создавая пленки на их поверхности, что затрудняет взаимодействие песка с известью. Кроме того, при автоклавной обработке силикатного кирпича органические вещества разлагаются, причем выделяются газы, которые вызывают образование трещин в кирпиче.

Объемный вес песка изменяется в зависимости от влажности. Песок, взятый из забоя, может иметь разную карьерную влажность (в зависимости от времени года и способа добычи его), которая обычно находится в пределах 3—5,5%.

При увеличении влажности песка до 5,5% он разрыхляется и увеличивается в объеме на 35%· Изменение объема песков в зависимости от их влажности показано на рис. 1.

При дальнейшем увеличении влажности песка (более 5,5%) объем его начинает уменьшаться, песок вновь уплотняется. При полном оводнении объем песка уменьшается, а вес увеличивается. В табл. 3 показана зависимость объемного веса кварцевого песка от его влажности.

Таблица 3. Зависимость объемного веса кварцевого песка от его влажности