Показана необходимость применения многокомпонентной шихты в современных технологиях строительной керамики, вызванная целым рядом причин, в том числе использованием низкосортных природных и техногенных сырьевых материалов, и актуальность ее рационального подбора с учетом химико-минералогического состава компонентов. Приведены результаты исследования химического, гранулометрического и минерального составов красящего техногенного сырья: пыль газоочистки от производства марганцевых сплавов, шлак от выплавки феррованадия и шламистая часть отходов от обогащения железных руд. Отмечены перспективное направление создания керамоматричных композиционных материалов и разработанная модель формирования каркасно-окрашенной структуры композитов, позволяющая использовать для объемного окрашивания техногенные модификаторы цвета. Рассмотрены основные положения разработанного метода математического расчета состава гранулированной шихты для получения керамики каркасно-окрашенной структуры. Показана модель многослойной гранулы с различным послойным распределением сырьевых компонентов. Приведены сводные данные калькуляции для разных составов шихты и основные показатели расчета. Представлены результаты апробации расчетного метода на примере марганец- и ванадийсодержащего техногенного сырья для формирования двух- и трехкомпонентных гранулированных шихт. В заводских условиях получены опытные образцы декоративного керамического кирпича матричной структуры. Обосновано и экспериментально подтверждено выраженное изменение окраски обожженных изделий при использовании красящей техногенной добавки с пониженным содержанием хромофоров.
1. Coletti C., Maritan L., Cultrone G., Mazzoli C. Use of industrial ceramic sludge in brick production: Effect on aesthetic quality and physical properties // Construction and Building Materials. 2016. No. 124, pp. 219–227. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.07.096 2. Valanciene V., Siauciunas R., Baltusnikaite J. The influence of mineralogical composition on the colour of clay body // Journal of the European Ceramic Society. 2010. No. 30, pp. 1609–1617. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.01.017 3. Арискина К.А., Арискина Р.А., Салахов А.М., Вагизов Ф.Г., Ахметова Р.Т. Влияние химико-минералогического состава глин на цвет керамических материалов // Вестник технологического университета. 2012. Т. 19. № 24. С. 25–28.
4. Cultrone G., Sebastián E., de la Torre M.J. Mineralogical and physical behaviour of solid bricks with additives // Construction and Building Materials. 2005. Vol. 19, pp. 39–48. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2004.04.035 5. Езерский В.А. Количественная оценка цвета керамических лицевых изделий // Строительные материалы. 2015. № 8. С. 76–80.
6. Валанчене В., Мандейките Н., Урусова Е. Интен-сивность окраски керамики с добавками глауконитов // Стекло и керамика. 2006. № 3. С. 23–25.
7. González I., Campos P., Barba-Brioso C., Romero A., Galán E., Mayoral E. A proposal for the formulation of high-quality ceramic “green” materials with traditional raw materials mixed with Al-clays // Applied Clay Science. 2016. Vol. 131, pp. 113–123. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.clay.2015.12.035 8. Herek L.C.S., Hori C.E., Reis M.H.M., Mora N.D., Tavares C.R.G., Bergamasco R. Characterization of ceramic bricks incorporated with textile laundry sludge // Ceramics International. 2012. No. 38, pp. 951–959. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.08.015 9. Phonphuak N., Saengthong C., Srisuwan A. Physical and mechanical properties of fired clay bricks with rice husk waste addition as construction materials // Materials Today: Proceedings. 2019. Vol. 17, pp. 1668–1674. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.06.197
10. Кара-сал Б.К. Влияние железистых соединений на спекание глинистых масс при пониженном давлении среды обжига // Стекло и керамика. 2005. № 2. С. 13–16.
11. Голованова С.П., Зубехин А.П., Лихота О.В. Отбеливание и интенсификация спекания керамики при использовании железосодержащих глин // Стекло и керамика. 2004. № 12. С. 9–11.
12. Богданов А.Н., Абдрахманова Л.А., Гордеев А.С. Оценка эффективности карбонатсодержащей добавки в глинистое сырье для создания лицевой керамики // Известия КазГАСУ. 2013. № 2 (24). С. 215–220.
13. Вакалова Т.В., Погребенков В.М., Ревва И.Б. Причины образования и способы устранения высолов в технологии керамического кирпича // Строительные материалы. 2004. № 2. С. 30–31.
14. Пищ И.В., Масленникова Г.Н., Гвоздева Н.А., Климош Ю.А., Барановская Е.И. Методы окрашивания керамического кирпича // Стекло и керамика. 2007. № 8. С. 15–18.
15. Горлов Ю.П. Способы предотвращения высолов на керамическом кирпиче // Строительные материалы. 1996. № 11. С. 29–30.
16. Столбоушкин А.Ю. Улучшение декоративных свойств стеновых керамических материалов на основе техногенного и природного сырья // Строительные материалы. 2013. № 8. С. 24–29.
17. Русович-Югай Н.С. Влияние декстрина на свойства глазурей, керамических красок и восстановление оксида кобальта // Стекло и керамика. 2006. № 3. С. 20–22.
18. Масленникова Г.Н., Пищ И.В. Керамические пигменты. М.: Стройматериалы, 2009. 224 с.
19. Яценко Н.Д., Зубехин А.П. Научные основы инновационных технологий керамического кирпича и управление его свойствами в зависимости от химико-минералогического состава сырья // Строительные материалы. 2014. № 4. С. 28–31.
20. Пивинский Ю.Е. Кварцевая керамика. ВКВС и керамобетоны. История создания и развития технологий. СПб.: Политехника принт, 2018. 360 с.
21. Портной К.И., Салибеков С.Е., Светлов И.Л., Чубаров В.М. Структура и свойства композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1979. 255 с.
22. Федоркин С.И., Макарова Е.С. Утилизация дисперсных отходов производства в строительные материалы матричной структуры. Строительство и техногенная безопасность: Сборник научных трудов. Симферополь. 2010. Вып. 32. С. 70–74.
23. Верещагин В.И., Шильцина А.Д., Селиванов Ю.В. Моделирование структуры и оценка прочности строительной керамики из грубозернистых масс // Строительные материалы. 2007. № 6. С. 65–68.
24. Столбоушкин А.Ю., Акст Д.В., Фомина О.А. Разработка модели формирования цвета и распределения красящего компонента при обжиге керамики каркасно-окрашенной структуры // Строительные материалы. 2020. № 8. С. 38–46. DOI:
https://doi.org/10.31659/0585-430X-2020-783-8-38-46 25. Патент РФ 2701657. Способ получения сырьевой смеси для декоративной строительной керамики / Акст Д.В., Столбоушкин А.Ю., Фомина О.А. Заявл. 19.12.2018. Опубл. 30.09.2019. Бюл. № 28.
26. Столбоушкин А.Ю., Акст Д.В., Фомина О.А., Сыромясов В.А. Изменение интенсивности окраски декоративных керамических материалов матричной структуры // Труды НГАСУ. 2017. Т. 20. № 2 (65). С. 92–102.
27. Акст Д.В., Столбоушкин А.Ю. Разработка метода расчета состава шихты для декоративной керамики каркасно-окрашенной структуры // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2020. № 3 (33). С. 34–41.
28. Butensky M., Human D. Rotary drum granulation: an experimental study of the factors affecting granule size // Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals. 1971. Vol. 10. No. 2, pp. 212–219.
29. Белов В.В., Смирнов М.А. Строительные композиты из оптимизированных минеральных смесей. Тверь: ТвГТУ, 2012. 112 с.
30. Наумов М.М., Нохратян К.А. Справочник по производству строительной керамики. М.: Гос-стройиздат, 1962. 699 с.
31. Storozhenko G., Stolboushkin A. Ceramic bricks from industrial waste // Ceramic & Sakhteman. Seasonal magazine of Ceramic & Building. 2010. No. 5, pp. 2–6.
32. Королев Л.В., Лупанов А.П., Придатко Ю.М. Плотная упаковка полидисперсных частиц в композитных строительных материалах // Современные проблемы науки и образования. 2007. № 6. С. 109–114.
33. Aste T., Saadstfar M., Sakellariou A., Senden T. Investigating the geometrical structure of disordered sphere packaging // Physica A. 2004. Vol. 339, pp. 16–23.
34. Torquato S., Stillinger F.H. Multiplicity of generation, selection, and classification procedure for jammed hard particle // Physical Review Letters. 2000. Vol. 8, pp. 2064–2067.