CC BY
1
A, UNiVERSUM:
№ 12 (129)_ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_декабрь. 2024 г.
DOI - 10.32743/UniTech.2024.129.12.18971
КОМПОЗИЦИЯ ЛИЦЕВОГО КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА ПУТЕМ ВВЕДЕНИЯ ДОБАВОК
Жуманиязов Максуд Жаббиевич
д-р техн. наук, профессор, Ургенчский государственный университет, Республика Узбекистан, г Ургенч
Машарипова Шарофат Мухаммадовна
д-р философии технических наук (PhD), Ургенчский государственный университет, Республика Узбекистан, г Ургенч E-mail: [email protected]
Садуллаев Амирхан Муроджон угли
студент,
Ургенчский государственный университет, Республика Узбекистан, г Ургенч
Каландарова Мехринисо Искандар кизи
студент,
Ургенчский государственный университет, Республика Узбекистан, г Ургенч
COMPOSITION OF FACING CERAMIC BRICK BY INTRODUCING ADDITIVES
Maksud Zhumaniyazov
Doctor of Technical Sciences, Professor, Urgench State University, Uzbekistan, Urgench
Sharofat Masharipova
Doctor of Philosophy of Technical Sciences (PhD), Urgench State University, Uzbekistan, Urgench
Amirxon Sadullayev
Student,
Urgench State University, Uzbekistan, Urgench
Mehriniso Kalandarova
Student,
Urgench State University, Uzbekistan, Urgench
АННОТАЦИЯ
Предложен метод исследования физико-химических свойств сырья и неорганических стеновых материалов древних памятников Хивы. На основании результатов физико-химического анализа: химического, рентгенофа-зового, оптического и сканирующего электронного микроскопа методами предложена возможность использования отходов сахарного производства в качестве добавок в лицевых керамических кирпичей для восстановления исторического наследия. По результатам эксперимента изучены возможности производства реставрационных материалов на основе состава, соответствующего физико-механическим параметрам и внешним цветовым характеристикам строительных материалов, используемых в историческом наследии.
Библиографическое описание: КОМПОЗИЦИЯ ЛИЦЕВОГО КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА ПУТЕМ ВВЕДЕНИЯ ДОБАВОК // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Жуманиязов М.Ж. [и др.]. 2024. 12(129). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/189 71
A UNIVERSUM:
№ 12 (129)_¿Л ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_декабрь. 2024 г.
ABSTRACT
A method for studying the physical and chemical properties of raw materials and inorganic wall materials of ancient monuments of Khiva is proposed. Based on the results of physical and chemical analysis: chemical, X-ray phase, optical and scanning electron microscope methods, the possibility of using sugar production waste as additives in facing ceramic bricks for the restoration of historical heritage is proposed. Based on the results of the experiment, the possibilities of producing restoration materials based on a composition corresponding to the physical and mechanical parameters and external color characteristics of building materials used in the historical heritage are studied.
Ключевые слова: керамический кирпич, лессовидные суглинки, аморфный кремнизём, электронный микроскоп, ренгеноструктурный анализ.
Keywords: ceramic brick, loess-like loams, amorphous silica, electron microscope, X-ray structural analysis.
Введение
Стеновые материалы древней Хивы - это керамический кирпич полученное путем обжига лессовидных суглинков, которые проводилось в восстановительной среде в самодельных печах-«хумбузах», где источником тепла являлся теплота выделенной от горение различных углеродсодержа-щих растительных средств. Такой материал на долгие годы сохранял свой внешные размеры и цвет. Но последные годы под действием природных факторов активизированы процессы разрушение исторических объектов мирового наследия, в том числе памятниках древней Хивы.
В последнее время все большее значение придается декоративным качествам лицевого керамического кирпича. Его широко используют для облицовки фасадов, при создании интерьеров общественных зданий и жилых домов, а также при проведении реставрационных работ [7].
С момента обретения независимости в Республике Узбекистан в кратчайшие сроки были заложены основы государственности, проведены первоочередные реформы и преобразования. Благодаря этому удалось добиться качественных структурных изменений во всех сферах жизни, и, прежде всего, в экономике, образовании, строительстве и архитектуре. Древние города Республики Узбекистан вновь приобрели значение центров мировой культуры. Шаги «по возвращению культурного наследия», предпринятые на протяжении многих лет в республике, являются вкладом народа Узбекистана в остальной мир в цивилизацию всего человечества [2].
В статье рассматриваются геоэкологические проблемы исторических городов Средней Азии, приводятся климатические, геотехнические, гидрогеологические характеристики изучаемых объектов, их конструктивное решение и анализ деформаций надземных и подземных строительных конструкций. Основные причины деформаций памятников архитектуры Средней Азии: неравномерное осаждение грунта основания в наиболее перегруженных участках конструкций здания; сейсмические воздействия; нарушение температурного режима влажности и влажности [6].
Результаты показали, что нанокомпозит кремнезем / полимер является эффективным материалом для укрепления художественных и архитектурных памятников из песчаника, полностью совместим,
повышает долговечность песчаника. Кроме того, полученный нанокомпозит улучшил механические свойства камня и устойчивость к воздействию эрозии, кислот и солей по сравнению с образцами, обработанными чистым SILRES® BS OH 100 без наночастиц кремнезема [4].
Рассмотрены основные факторы, влияющие на устойчивость архитектурных памятников. Среди природных факторов принципиальная роль принадлежит наличию почв с сенсорными признаками в активной зоне застройки и значительному изменению этих свойств под воздействием техногенного давления. Конструктивные особенности зданий, виды строительных материалов и их возраст относятся к техногенным факторам [5].
Производства керамического кирпича позволяет утилизировать промышленные отходы в значительных количествах и широком диапазоне их состава с использованием традиционной технологии и аппаратурного оснащения. Кроме того, создание сырьевых композиций с применением техногенных материалов является одним из путей расширения масштабов использования низкосортных глинистых пород, повышения технических свойств и снижения себе стоимости получаемого керамического кирпича [1].
Представлен анализ основных причин высолов кирпичной кладки в регионе Аральского моря. Установлено, что в результате попеременного смачивания и высыхания строительного материала, при котором в порах материала происходит кристаллизация солей, происходит образование поливодных кристаллогидратов с объемным ростом объемов, превышающих объем пор в материале. при появлении давления, разрушающего строительный материал. Внешние признаки солевой коррозии - отслаивание и скалывание керамического кирпича. Указаны особенности образования высолов в керамических кирпичах в условиях протяженности Приаралья [3].
Методы и результаты
Для разработки новых составов керамического кирпича, отвечающего по всем показателям к старым кирпичам необходимо изучить физико-химические свойства. Элементный химический состав древних кирпичей представлены в табл.1 Как видно из таблицы состав древнего кирпича отличается от ныне производимых кирпичей.
Таблица 1.
Результаты химического анализа древного керамического кирпича
Образец % вес.
NaiO MgO AhO3 SiO2 SO3 Cl K2O CaO TiO2 MnO Fe2O3 Всего
ДКК 2.57 3.69 12.39 56.92 0.27 0.11 2.11 15.18 0.57 0.16 6.03 99.89
Для установления минералогического состава образцов древних кирпичей, отобранных из стен древней Хивы, проводили рентгенофазовый анализ. Анализ выполнен на 8шаг!ЬаЬ 3, которые является
универсальным многоцелевым рентгеновским ди-фрактометром последнего поколения. Результаты рентгенофазного анализа представлены на рис. 1.
< < I o 0 с xy data - background xy peaks phase profil e 5-0794 Quartz 1-1370 Dopade
-000-7 5-1 1 08 Calcium Caibonate 6-0948 Anorthite
I 1
_llii 1ЫУА11 nik JLJL^W,. ilJ 1 w M/L..............j AX...,.......:A .uibJ
Рисунок 1. Рентгенофазовые снимки древнего керамического кирпича
Рентгенофазовый анализ пробы древнего керамического кирпича представлен на рис.3, свидетельствует, что в его составе содрежится: диопсид 20%, кварц-36%, албит-15%, Ca2CO3 - 12%, анортит -17%.
Для определения микроструктурных характеристик исследуемого объекта использовали сканирующий (растровый) электронный микроскоп TESCAN VEGA 3 SBH. Результаты исследования представлены на рис. 2.
Рисунок 2. Электронно микроскопический снимок древнего керамического кирпича: 1-Кварцит, 2-4-5-альбит, 3-гематит, 6-диопсид
Как видно из рисунка результаты исследования электронно-микроскопического анализа сырья приведены на рис. 2, частицы в виде изометрических частицы в виде шестиугольника, со сломанными сторонами, отраженных на изображении, относятся к минералу кварцита, частицы в виде, светло-серые пятно к альбиту, частицы в виде овала-к минералу гемотита, частицы в виде темных пятен-к минералу диопсида
В исследовании сырьем для разработки состава керамического кирпича служили лессовидные породы Сузанлийского месторождения, отходы порошкообразного сахароного дефеката, поставляемого СП АО «Хо^т БИакаг», и отходы бытовой стеклотары.
При рентгенофлуоресцентном анализе химического состава лессовидной породы Сузанлийского месторождения содержание SiO2 в ней в среднем составило 52,55%. В зависимости от количества А1203 в сырье было определено, что образец относится к группе кислого глинистого сырья, группе красящего сырья по количеству ТЮ2 и Бе203. Содержание кремния, алюминия, кальция, магния, железа и других оксидов в образцах лессовидной породы определялось на основании государственного стандарта ГОСТ 8269.1-97, введенного в странах СНГ. Результаты, полученные на основе химического анализа, приведены в таблице 2.
1 200
1 000
8 00
6 00
4UU
2 00
0
20.0
25.0
3 0.0
35.0
40.0
Таблица 2.
Результаты химического анализа лессовидных пород Сузанлийского месторождения
Сырьё Количество оксидов, мacc. %:
Na2O MgO AhO3 SiO2 SO3 Cl K2O CaO TiO2 MnO Fe2O3 Всего
Сузанлийский месторождение 2.11 4.55 15.36 52.55 0.14 0,22 2.78 13.99 0.64 0.17 7.28 99.58
По результатам, в зависимости от количества Л12О3 в сырье образец относится к группе кислого глинистого сырья, к группе красящего сырья по количеству ТЮ2 и Бе2О3. При производстве керамических строительных материалов количество SiO2 в сырье ограничено определенными нормами. Содержание Л1203 в сырье, использованном в экспериментальных
50000
40000
30000 20000 1 0000 2500
2000 1 500 1 000 5 00 0
Рисунок 3. Рентгенофазовый анализ лессовидных пород Сузанлийского месторождения
работах, составляет в среднем 15,36%. Этого количества недостаточно, чтобы получить качественный керамический кирпич. Количество СаО также намного превышает установленные нормы, что может не позволить получить качественную керамического кирпича.
-N Ê.xy da -000-85-C ta - backgroun d ase profil e 5 04 Quartz
-000-89-6 4 23 Albite
I I
J 1 . J • u ll ЛП AI ■ -k !' ■ k j M *■ Л
-000-75-1 -000-52-1 -000-83-1 0 92 Diopside 314 Neodymi um Tellurum Oxide 466 Albite low Chl oride
I
1 l il ■ - \ Ill til .it и fi A f
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50
По результатам рентгенограмм основных фаз лессовидной породы Сузанлийского месторождения (рис. 3) сырье содержит кварц ^Ю2) ^ / п = 0.081; 0.079; 0.102 нм), кальцит (СаСОЗ) ^ / п = 0.091; 0.090; 0.102; 0.103 нм , альбит (№ ( Л1 Siз Ов )) (а / п = 0.083; 0.089; 0.091; 0.114; 0.132; 0.079; 0.086; 0.106; 0.108; 0.090 нм).
Результаты исследования по электронно-микроскопическому анализу сырья лессовидных пород Сузанлийского месторождения приведены на рисунок 4, отраженном на изометрическом изображении, гранулы в форме облачко относятся к минералу кальцита гексагональные, со сломанными сторонами, гранулы овальной формы к минералу кварца, гранулы в виде черных пятен к альбит.
Рисунок 4. Электронно-микроскопический анализ лессовидных пород Сузанлийского месторождения
Сахарный дефекат, отход свеклосахарного производства. Диффузионный сок, содержащий извлечённый из свекловичной стружки сахар, после удаления фильтрованием волокон растительных тканей и осаждения белков нагреванием, подвергается дефекации с целью очистки. При этом, под действием известкового молока или окиси кальция, при кипячении, из раствора осаждается трисахарат кальция (С12Н22Опх3СаОх6Н2О) и ряд др. веществ. Далее, в процессе обработки осадка углекислым газом (сатурация), сахароза снова переходит в раствор,
а пр. вещества остаются в осадке. Кроме того, свежеобразованный углекислый кальций адсорбирует некоторые сахара и красящие вещества, под влиянием углекислоты перешедшие в раствор. Раствор сахарозы под давлением отфильтровывается, а остаток на фильтрах - сахарный дефекат удаляется. Отходы порошкообразного сахароного дефеката, поставляемого СП АО «Xorazm shakar», результаты, полученные на основе химического анализа, приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Результаты химического анализа сахарного дефекта
Сырьё Количество оксидов, мacc. %:
Na2O MgO AЬOз SiO2 SOз а CaO Fe2Oз Всего
Сахарный дефекат 4.02 2.21 2.35 8.25 2.27 0.00 0.29 77.46 1.07 97.94
Результаты исследования по электронно-микроскопическому анализу сырья сахарного дефеката приведены на рисунок 3, отраженном на изометрическом изображении, гранулы в форме облачко относятся к минералу кальцита гексагональные,
со сломанными сторонами, гранулы овальной формы к минералу гипса, гранулы в виде черных пятен к каолинит.
Рисунок 5. Электронно-микроскопический анализ сахарного дефеката
Обсуждение и заключение
В части посвященной изучению керамических кирпич, выделенного от сырья сахарного дефеката, приводятся данные о способе выделения вяжущего -разжижение лессовидного суглинка с последующим гравитационным разделением, применением меха-ноактивации выделенной пластической части в целях улучшение его вяжущих свойств. Оптимальное содержание измельченного порошка в составе массы керамического кирпича 20-30 мас. %. При увеличении более 30 мас. % вводимой добавки, уменьшается прочность при сжатии ниже нормируемого и повышается водопоглощение получаемых образцов, а при уменьшении его содержания менее 10 мас. % не наблюдается существенного снижения
коэффициента теплопроводности. Изделия, изготовленные из лессовидных суглинков с добавкой в пределах изменения в составе керамической массы массовой доли порошка сахарного дефеката, имеют достаточную насыщенность цвета и чистоту цветового тона.
Таким образом, анализируя полученных данных нами разработаны составы керамического кирпича отвечающий по механическим и колористическим свойствам древнего керамического кирпича.
Авторы выражают свое благодарность Санкт-Петербургскому государственному технологическому институту кафедре Химической технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и Фонду «Эл-юрт умиди» за возможность проведения экспериментов на научной стажировке.
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Список литературы:
1. Babayev Z.K. [и др.]. Waste of ceramic brick as a raw material for the production of restoration materials of architectural monuments // восточно европейский научный журнал № 56. 2020. C. 63-66.
2. Kamalova D.Z. Elements of light architecture in reconstruction and restoration of historical and architectural monuments of uzbekistan // International Journal of Scientific and Technology Research. 2020. № 3 (9).
3. Lesovik V.S. [и др.]. Analysis of the Causes of Brickwork Efflorescence in the Aral Sea Region // Glass and Ceramics (English translation of Steklo i Keramika). 2020. № 7-8 (77). C. 277-279.
4. Mohammad A. Al-Dosari [и др.]. Effects of Adding Nanosilica on Performance of Ethylsilicat (TEOS) as Consolidation and Protection Materials for Highly Porous Artistic Stone // Journal of Materials Science and Engineering A. 2016. № 4 (6).
5. Voloshyn P. Analysis of influence of natural and technogenic factors on architectural monuments sustainability within historical centre of Lviv // Visnyk of the Lviv University. Series Geography. 2014. № 47.
6. Zhussupbekov A.Z. [и др.]. Geotechnical features of historical architectural monuments of central asia // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2020. № 2 (16). C. 130-142.
7. Пищ И.В. [и др.]. Отбеливание лицевого керамического кирпича путем введения добавок 2011.C. 130-131.
