Строительная смесь

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству строительной смеси, может быть использовано для получения облицовочного материала и изделий санитарно-технического назначения. Строительная смесь содержит, мас. жидкое стекло с плотностью 1,32 г/см³ 26 27, гексафторсиликат натрия 2 3; кварцевый песок фр. 1 10 мкм 21 22, кварцевый песок фр. 0,530,6 мм 9 11, стеклобой фр, до 0,63 мм (с содержанием фр. 0,14 мм 0,2 0,5 ч от массы стеклобоя) 39 40. Смесь обеспечивает прочность при изгибе 64,2 65,6 МПа, водостойкость 0,87 0,91. 2 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству строительной смеси. Оно может быть использовано для получения облицовочного материала и изделий санитарно-технического назначения.

Известна строительная смесь содержащая, мас. стеклобой 75; песок 25, используемая для получения плитки [1] Известна строительная смесь, содержащая, мас. песок кварцевый 40-45; стеклобой 45-60; красители 1, используемая для получения облицовочного материала [2] Недостатками известных строительных смесей является низкая прочность получаемых из смесей изделий и ограниченные возможности использования, из-за низкой водостойкости материала.

Известен состав строительной смеси, используемой для получения изделий санитарно-технического назначения, содержащий, мас. кварц 25-40; полевой шпат 10-15; глинистые материалы 45-65 [3] Недостатками известного состава строительной смеси являются: малая прочность изделий при растягивающих напряжениях и сложность технологического процесса изготовления изделий из смеси.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является строительная смесь [4] содержащая основу силикат щелочного металла (в том числе жидкое стекло), в качестве связующего; 30-300% отвердителя (от массы сухого вещества в связующем), 0-20% функциональную добавку (взятой от массы неотвержденной композиции); 0-80% наполнителя или армирующего наполнителя (от массы неотвержденной композиции).

В качестве отвердителя используют смесь, содержащую, мас. сульфат или тиосульфат кальция 100; силикат кальция 300-500; оксид цинка 40-300; оксид алюминия или гидрооксид алюминия 0-150.

В качестве функциональной добавки используют окрашивающие вещества, загустители, гидрофобизаторы, замедлители схватывания, диспергаторы, противопенные и выравнивающие добавки. В том числе используют функциональную добавку кремнефторид натрия (гексафторсиликат натрия) в качестве замедлителя схватывания. В качестве заполнителя используют песок, измельченное стекло и т.д. причем по меньшей мере 50% заполнителя составляет частицы размерами 1-200 мкм.

Недостатками смеси является то, что полученные изделия из этой смеси обладают низкой прочностью при растягивающих напряжениях, многокомпонентностью и ограничена область применения из-за низкой водостойкости.

Цель изобретения повышение прочности изделий из строительной смеси при растягивающих напряжениях, расширение области применения.

Цель достигается тем, что строительная смесь, включающая жидкое стекло с плотностью 1,32 г/см³, гексафторсиликат натрия, заполнитель кварцевый песок, стеклобой с размером частиц до 0,63 мм, содержит указанные компоненты при следующем их соотношении, мас. Жидкое стекло 26-27 Гексафторсиликат натрия 2-3 Кварцевый песок фр. 1-10 мкм 21-22 Кварцевый песок фр. 0,5-0,6 мкм 9-11 Стеклобой фр. до 0,63 мм (при соотношении фр. 0-0,14 мм к общей массе стеклобоя 0,2-0,5:1) 39-40 Предлагаемый состав строительной смеси отличается от состава смеси по прототипу соотношением компонентов и фракционным составом заполнителя: кварцевый песок фр. 1-10 мкм 21-22 мас. от общей массы, фр. 0,5-0,6 мм 9-11 мас. от общей массы смеси; стеклобой фр. 0-0,63 мм, при соотношении к общей массе стеклобоя фр. 0-0,14 мм составляет 20-50% т.е. (0,2-0,5):1 коэффициента содержания.

Использование строительной смеси для изготовления изделий санитарно-технического назначения с использованием кварцевого песка и стеклобоя в предлагаемом диапазоне фракций компонентов и их сочетанием неизвестны.

Предлагаемое соотношение компонентов по сравнению с прототипом обеспечивает получение изделий, обладающих высокими прочностными свойствами, особенно при растягивающих напряжениях за счет сочетания песка кварцевого и стеклобоя предлагаемых фракций, что обеспечивает упруго-пластические свойства, а использование гексафторсиликата натрия и жидкого стекла в предложенных интервалах компонентов в сочетании со стеклобоем, имеющим состав, содержащий окись кальция, обеспечивает получение водостойкого материала с минимальными энергозатратами на его изготовление. В прототипе сочетание жидкого стекла и сложного отвердителя, содержащего сульфат кальция (или тиосульфат кальция) не позволяют использовать гексафторсиликат натрия одновременно с этим отвердителем в качестве ускорителя затверждения, так как в присутствии сульфата кальция гексафторсиликат натрия играет роль замедлителя затверждения.

Сочетание же компонентов в предлагаемых соотношениях и при использовании указанных фракций частиц заполнителя обеспечивает водостойкое, прочное изделие, что и позволяет использовать смесь для приготовления изделий санитарно-технического назначения, расширяя тем самым область применения состава. Использование гексафторсиликата натрия и жидкого стекла в смеси для изделий санитарно-технического назначения предлагается впервые, позволяя получить высокопрочное, водостойкое изделие с упрощенной технологией изготовления этих изделий. Ранее изделия для санитарно-технических целей получали из смесей, которые подвергались обжигу при t 1100-1200^оС в течение 8-10 ч, покрытием глазурью, повторному обжигу при t 900-1100^оС в течение 2 ч.

Предлагаемый состав строительной смеси готовят следующим образом.

К сухим компонентам, предварительно тщательно перемешанным, добавляют вяжущее жидкое стекло, затем добавляют отвердитель гексафторсиликат натрия, тщательно перемешивают смесь, формуют изделие, отверждают на воздухе в течение 12 ч, выдерживают в сушильном шкафу в течение 1 ч при 105^оС, затем1 ч при 250^оС
Изобретение осуществляется следующим образом.

Для экспериментальной проверки заявленного способа строительной смеси были приготовлены 5 смесей ингредиентов, три из которых показали оптимальные результаты (табл.1).

Влияние фрикционного состава смеси на прочностные свойства и водостойкость представлены в табл.2.

В качестве стеклобоя использовали отходы оконного стекла состава, мас. SiO₂ 75; Na₂O 15; Al₂O₃ 2; CaO 5-7; MgO 4-5; K₂O 1-2.

Его готовили дроблением в щековой дробилке, просеивали через сито 0,63 мм. Остаток на сите повторно дробили и вновь просеивали через сито 0,63 мм. Весь просеянный материал пропускали через сито 0,14 мм. Стеклобой готовят при соотношении, в частях 0,2:0,5 фракции в диапазоне 0-0,14 мм к 1 общей массе.

Кварцевый песок молотый SiO₂ содержит 99% по массе. Его готовили размалыванием в фарфоровой мельнице до получения частиц с удельной поверхностью 3500 см²/г, т.е. размер частиц равен 1-10 мкм. Кварцевый песок молотый представляет собой окатанные зерна кварца размером 0,5-0,6 мм. Он содержит SiO₂ 99,3 мас.

Жидкое стекло (ГОСТ 13078-81) имеет силикатный модуль 2,9, плотность 1,32 г/см³.

Гексафторсиликат натрия Na₂SiF₆ используют технический в виде соли.

В табл.1 показаны сравнительные данные по прочности и область применения смесей, предлагаемых в аналоге, прототипе и в предлагаемом решении. Предлагаемый состав смеси (табл.1, п. 3, 4, 5) позволяет получить по сравнению с аналогом, предлагаемым ранее как смесь для санитарно-технических изделий (табл. 1, п.1), и прототипом (п.2) для облицовочных материалов, прочность на изгиб (растяжение) в 2-90 раза выше при сохранении высокого уровня прочности на сжатие, уровня, достигаемого в аналоге.

В табл.1 (п. 6 и 7) показаны заграничные значения компонентов смеси. Из этих данных видно, что уровень прочности изделий при растягивающих напряжениях из этих смесей по сравнению с прототипом выше в 45-90 раз. Следовательно, предлагаемая смесь в этих пределах не может быть использована в области санитарно-технических изделий.

Использование в смеси жидкого стекла менее 26 мас. гексафторсиликата натрия более 3 мас. кварцевого песка фр. 1-10 мкм менее 21 мас. и кварцевого песка фр. 0,5-0,6 мм более 11 мас. а стеклобоя менее 39 мас. приводит к тому, что изделие полученное из этой смеси обладает меньшей водостойкостью, прочность на изгиб значительно уменьшается. Использование в смеси жидкого стекла более 27 мас. гексафторсиликата натрия менее 2 мас. кварцевого песка фр. 1-10 мкм более 22 мас. кварцевого песка фр. 0,5-0,6 мкм менее 9 мас. стеклобоя фр. 0-0,6 мм более 40 мас. приводит также к ухудшению свойств изделий (σ_изг. и водостойкости) настолько, что не позволяет применить смесь для получения изделий санитарно-технического назначения.

Смеси получали простым смешиванием сухих компонентов, затем смесь сухих компонентов перемешивали с жидким стеклом. Из смеси формовали образцы в форме балочки размером 4х4х16 см, которые затем отверждали на воздухе в течение 12 ч. После отверждения образцы выдерживались при 105^оС в течение 1 ч в сушильном шкафу, затем при 250^оС в течение 1 ч.

Образцы охлаждали и испытывали на прочность при изгибе и сжатии.

Из табл. 1 и 2 следует, что изделия из строительной смеси предлагаемого состава обладают высокими прочностными свойствами одновременно как при сжимающих, так и растягивающих напряжениях. По сравнению с прототипом значение прочности на изгиб (растягивающие напряжения) значительно выше и, следовательно, позволяет повысить срок службы изделия.

Использование изобретения позволяет повысить производительность процесса изготовления изделий из смеси за счет упрощения технологии смесеобразования; использовать смесь как основной материал без глазури, так как уровень водостойкости достаточно высок (коэффициент размягчения 0,87-0,91 против прототипа, у которого К_р 0,6-0,7); использовать впервые отходы стекла стеклобой в качестве компонента смеси для получения изделий санитарно-технического назначения.

Предлагаемая смесь позволяет применить термообработку с температурой в 5-6 раз более низкой, чем в известных способах изготовления изделий из смесей, что позволяет значительно уменьшить энергозатраты, сократить материальные затраты (сушильный шкаф вместо высокотемпературной печи). Состав смеси позволяет расширить область применения за счет высокого уровня прочности на изгиб, так как для санитарно-технических изделий наиболее важной эксплуатационной характеристикой является прочность при растягивающих напряжениях.

Формула изобретения

СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ, включающая жидкое стекло с ρ = 1,32 г/см³, гексафторсиликат натрия, заполнитель кварцевый песок, стеклобой размером до 0,63 мм, отличающаяся тем, что она содержит указанные компоненты при следующем их соотношении, мас.

Указанное жидкое стекло 26 27
Гексафторсиликат натрия 2 3
Кварцевый песок фракции 1 10 мк 21 22
Кварцевый песок фракции 0,5 0,6 мм 9 11
Стеклобой фракции до 0,63 мм (с содержанием фракции 0,14 мм 0,2 0,5 ч. от массы стеклобоя) 39 40

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3