Керамобетонная смесь и способ получения строительных изделий из нее

 

Использование: производство строительных материалов и изделий на основе кремнеземсодержащего вяжущего. Сущность изобретения: керамобетонная смесь содержит: песок фракционного состава 0,1-2,0 мм с модулем крупности 1,3-3,8-62,5-69,0% и концентрированная вяжущая кремнеземсодержащая суспензия 31,0-37,5%. Причем определенному модулю крупности песка соответствует определенное соотношение песка и вяжущей суспензии. Способ получения строительных изделий из керамобетонной смеси заключается в приготовлении вяжущей суспензии, ее стабилизации перемешиванием, последующем смешении ее с заполнителем путем подачи суспензии в заполнитель до получения заданного соотношения, виброформовании смеси с ускорением вибрации 10-80 м/сек, удельным статическим давлением пригруза 0,025-0,25 кг/см² в течение 2-30 сек и сушке изделий.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при производстве изделий на основе кремнеземсодержащего вяжущего.

Известно кремнеземсодержащее вяжущее для изготовления динасовых оргнеупоров, в состав которого входит диоксид кремния /кремнезем/ в следующих пропорциях /по фракциям/: зерна грубого помола размером от 9,4 до 2,4 мм в количестве от 13 до 30% зерна среднего помола размером от 1,17 до 0,15 мм в количестве от 46 до 56% и зерна мелкого помола размером менее 0,1 мм в количестве от 24 до 31% смеси.

Данный состав не обеспечивает достаточных прочностных свойств изделий после обычной их сушки при 100-150^oС. Для достижения требуемых в строительстве физико-механических свойств изделий необходим высокотемпературный обжиг при 1400- 1450^oС. Этот процесс трудоемкий и длительный.

Известен также материал на основе вяжущей суспензии керамобетон, состоящий из 50-70% /по объему/ крупнозернистого керамического заполнителя.

Недостаток указанного материала в низкой технологичности при использовании в производстве строительных изделий. Известный материал применяется для получения огнеупоров методами шликерного литья, центробежного формования, вибролитья. Данные метода имеют низкую производительность, обусловленную свойствами смеси формование изделий из керамобетона длится от нескольких десятков минут до нескольких часов. Для промышленности строительных материалов требуется значительно более высокопроизводительная и экономичная технология.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Как указывалось выше, один из основных не достатков известных материалов на основе вяжущей суспензии, который препятствует их использованию в строительной промышленности, это низкая технологичность. Основная трудность реализации технологии в промышленности строительных материалов будет состоять в создании высокопроизводительных и экономичных технологических агрегатов /для получения вяжущей суспензии и формования изделий/. Найдено техническое решение, позволяющее резко повысить производительность изготовления строительных изделий. Суть его заключается в том, чтобы придать формовочной смеси определенные свойства, обеспечивающие их виброформование, в кратчайший период времени не более 1 минуты. Как оказалось, для этого должно иметь место строго определенное соотношение в смеси частиц заполнителя с одной стороны и вяжущей суспензии с другой.

Экспериментальным путем установлено оптимальное соотношение между фракционным составом песка-заполнителя и необходимым количеством вяжущей суспензии для получения формовочной смеси, которая служит полуфабрикатом для виброформования строительных изделий /кирпича и пр/.

Приводим 5 фракционных типичных реальных составов песков, для каждого из которых имеется однозначное оптимальное содержание вяжущего в материале и универсальный параметр, отражающий специфику зернового состава каждого песка модуль крупности песка. См. табл.1 Механизм явления, обеспечивающего формовочной смеси способность высокопроизводительного формования, выглядит следующим образом. Когда с заполнителем смешано оптимальное количество вяжущей смеси, каждое зерно песка обволакивается тонкой пленкой суспензии, образуя своего рода гранулы, которые, не слипаясь между собой, могут храниться месяцами до начала виброформования. Такая формовочная смесь легко загружается в формы /обладает сыпучестью/, а при виброформовании быстро уплотняется в формы под воздействием вибрации и пригруза и полученные изделия /кирпичи и пр./ обладают требуемыми для стройматериалов физико-механическими свойствами.

В случае смешивания с заполнителем излишнего количества вяжущей суспензии излишки ее не позволяют получить гранулированный состав, т.к.между частицами появятся соединения в виде мостиков и приливов суспензии, а это, в свою очередь, исключит возможность быстрого виброформования из-за проявления дилатансии, резко ухудшатся условия загрузки /пропадет сыпучесть/, в конечном счете, возможно получение изделий только известными способами с низкой производительностью.

В случае смешивания с заполнителем недостаточного количества вяжущей суспензии, произойдет неполное обволакивание суспензий зерен песка и, как следствие, при виброформовании из-за соприкосновения зерен песка с оголенными участками не произойдет их скрепления, изделие получится с рыхлой структурой, требуемые для строительных изделий физико-механические свойства не будут обеспечены, они будут развиваться от небольших усилий.

Таким образом, высокопроизводительная технология промышленности строительных материалов достигается предварительной подготовкой формовочной смеси с определенными свойствами, обеспечиваемыми заданным соотношением компонентов заполнителя и соответствующего его фракционному составу количества вяжущей суспензии.

Для получения строительных изделий из рассмотренного выше материала на основе вяжущей суспензии предлагается новый по сравнению с известным способ.

Известен способ получения керамобетона шликерным литьем, включающий заливку текучей смеси, состоящей из заполнителя и вяжущей суспензии, в пористую форму с последующей сушкой.

Указанный способ обладает низкой производительностью.

Известен также способ получения изделий из материала на основе вяжущей суспензии с применением вибрации путем виброукладки смеси или вибролитья. Способ включает приготовление смеси вяжущей суспензии с заполнителем, загрузку ее в форму, виброформование и сушку.

К недостаткам известного способа следует отнести низкую производительность и недостаточную водо- и морозостойкость из-за появления при вибролитье раковин в готовом изделии.

Сущность заявленного способа заключается в следующем.

Основные задачи, решаемые с помощью предложенного способа, заключаются в обеспечении высокой производительности при изготовлении строительных изделий и высоких водо- и морозостойкости. Для этого необходимо приготовить формовочную смесь с вышеописанными свойствами и осуществить виброформование с пригрузом, обеспечив определенные параметры вибрации и давления пригруза.

При получении смеси существенное значение имеют условия смешивания компонентов необходимо в заполнитель /песок с определенным фракционным составом/ постепенно добавлять вяжущую суспензию до получения оптимальной концентрации компонентов. При этом процентное содержание твердой фазы (Cv) в смеси будет постепенно снижаться. Смешивание необходимо прекратить до наступления явления диналансии, т.е. при оптимальном соотношении компонентов. Если смешивание компонентов будет производиться наоборот /заполнитель в жидкую суспензию/, то содержание твердой фазы (Сv) в смеси будет увеличиваться, и до приобретения материалом свойства сыпучести смесь проявит дилатантные свойства. Таким образом, порядок загрузки компонентов в смесь в первом случае обеспечивает получение формовочной смеси с необходимыми свойствами без проявления дилатантных свойств, а во втором случае неизбежно наступает диланатсия и дальнейшая работа со смесью становится невозможной.

Приготовленную смесь подвергают виброформованию с виброускорением 10-80 м/сек², временем воздействия 2-30 сек, и воздействуют пригрузом, обеспечивающим удельное статическое давление 0,025-0,25 кг/см². Указанные параметры виброформования определены экспериментальным путем, при виброускорении меньше 10 м/сек² и удельном статическом давлении /от воздействия пригруза/ меньше 0,025 кг/см² изделие получается с рыхлой структурой, что приводит к снижению его прочности на сжатие и низким водо- и морозостойкости. При превышении предельных значений этих показателей появляется эффект дилатансии, в результате чего изделие получается с неоднородной структурой сердцевина рыхлая, а зона у поверхности плотная, что также снижает водо- и морозостойкость изделия в целом, ухудшаются показатели прочности. Опыты показали, что время воздействия вибрации 8-30 сек, необходимо для максимального уплотнения изделия и обеспечения высоких водо- и морозостойкости. Меньший период воздействия вибрации не создает требуемой плотной структуры, а воздействие дольше предельно установленного приводит и разрыхлению изделия, т.к. происходит перераспределение связующего и заполнителя, изделие теряет однородность структуры и соответственно, происходит ухудшение физико-механических свойств.

Заявляемые изобретения осуществляются следующим образом.

При получении формовочной смеси /заявляемого материала/ соотношение компонентов заполнителя и вяжущей суспензии определялось опытным путем в лабораторных условиях, в результате чего были получены данные, приведенные в табл.1.

Смешивание компонентов проводилось сначала в лаборатории в небольшом барабанном смесителе /наподобие бетономешалки/. В песок с определенным фракционным составом вводилась вяжущая суспензия. Полученная формовочная смесь загружалась в формы и подвергалась виброформованию с различными величинами виброускорения, времени воздействия и давления пригруза. После сушки проверялись физико-механические свойства полученных образцов кирпичей. Получены следующие результаты: (см.табл.2) В настоящее время способ получения строительных изделий реализован в заводских условиях при изготовлении кирпичей. Выпущенная по вышеописанной технологии продукция обладает высокими физико-механическими свойствами. Материал и способ изготовления из него строительных изделий обеспечивают высокую производительность получения продукции в строительной промышленности. ТТТ1

Формула изобретения

1. Керамобетонная смесь, содержащая минеральный заполнитель песок фракционного состава от 0,1 до 2,0 мм и концентрированную вяжущую кремнеземсодержащую суспензию, отличающаяся тем, что используют песок с величиной модуля крупности 1,3-3,8 при следующем соотношении компонентов, об.

Указанный песок 62,5-69,0 Концентрированная вяжущая кремнеземсодержащая суспензия 31,0-37,5 2. Керамобетонная смесь по п.1, отличающаяся тем, что при использовании песка с модулем крупности 1,3-2,3 она содержит компоненты в об. песок 62,5-64,0, суспензия 36,0-37,5.

3. Керамобетонная смесь по п.1, отличающаяся тем, что при использовании песка с модулем крупности 2,3-2,7 она содержит компоненты в об. песок 64,0-66,0, суспензия 36,0-43,0.

4. Керамобетонная смесь по п.1, отличающаяся тем, что при использовании песка с модулем крупности 2,7-3,1 она содержит компоненты в об. песок 66,0-67,0, суспензия 33,0-34,0.

5. Керамобетонная смесь по п.1, отличающаяся тем, что при использовании песка с модулем крупности 3,1-3,8 она содержит компоненты в об. песок 67,0-69,0, суспензия 31,0-33,0.

6. Способ получения строительных изделий из керамобетонной смеси, включающий приготовление кремнеземсодержащей вяжущей суспензии, ее стабилизацию перемешиванием, смешение с заполнителем, виброформование изделий и их сушку, отличающийся тем, что смешение вяжущей суспензии с заполнителем осуществляют путем подачи вяжущей суспензии в заполнитель до получения заданного соотношения, а виброформование проводят с ускорением вибрации 10-80 м/с, удельным статическим давлением пригруза 0,025-0,25 кг/см² в течение 2-30 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3