Сырьевая смесь для изготовления керамических теплоизоляционных строительных материалов
Владельцы патента RU 2484063:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) (RU)
Изобретение относится к составам сырьевых смесей для изготовления керамических теплоизоляционных материалов и может быть использовано для производства теплоизоляционной керамики при строительстве жилых, гражданских и промышленных зданий. Технический результат заключается в повышении прочности пористых изделий до 3,7-4,9 МПа при сохранении их плотности 440-550 кг/м3 и температуры обжига 950°С. Технический результат изобретения достигается тем, что сырьевая смесь, состоит из следующих компонентов, мас.%: аргиллиты - 69,0-74,8; диопсидсодержащая порода - 10-15; стеклобой - 9,5-10,5; гипс строительный - 4,92-5,1; алюминиевая пудра - 0,58-0,6; гидроксид натрия, 2 н. раствор - 29,6-30,0% сверх 100%, от сухой смеси, В/Г - 0,42-045. 3 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства теплоизоляционной керамики.
Известна сырьевая смесь, включающая в составе компоненты при следующем их соотношении, мас.%: суглинок 20-25; алюминиевая пудра 0,06-0,10; молотая известь 0,7-1,0; глинистые сланцы - отходы переработки битумных сланцев или пустая порода 20-25; металлургический карбонатосодержащий шлак 22-23; суперпластификатор на основе натриевых солей, продукт поликонденсации нафталиносульфокислоты и формальдегида С-3 0,18-0,02; вода - остальное (Авторское свидетельство СССР №1678810 А1, дата приоритета 27.04.1989, дата публикации 23.09.1991, авторы Бурлаков Г.С. и др., RU).
Недостатком известной сырьевой смеси является выделение агрессивных газов при обжиге керамических смесей с использованием полимеров, а также повышенная плотность готовых изделий - 640 кг/м3.
Наиболее близкой по технической сущности является принятая в качестве прототипа сырьевая смесь, состоящая из глинистого компонента - суглинка, корректирующей добавки - цеолита при водоглиняном отношении В/Г=0,8-1,0, вяжущего, выполняющего одновременно роль щелочной добавки, - тонкомолотой извести и добавки газообразователя - алюминиевой пудры, при следующем соотношении компонентов, мас.%: суглинок - 83,3-75,4; цеолит 12,50-18,85; алюминиевая пудра - 0,08-0,11; молотая известь 4,12-5,64 (Патент РФ №2281268 С2, дата приоритета 04.11.2004, дата публикации 10.08.2006, авторы Завадский В.Ф. и др., RU, прототип).
Недостатком прототипа является невысокая прочность изделий при плотности 440-640 кг/м3 после обжига при температуре 950°С - 2-2,2 МПа, указанная в автореферате [Путро Н.Б. Поризованная строительная керамика (состав, технология, свойства): автореф. дис…канд. техн. наук / Н.Б.Путро. - Новосибирск, 2004 - 24 с.].
Задачей изобретения является повышение прочности пористых изделий при сохранении их температуры обжига и плотности.
Для решения поставленной задачи сырьевая смесь для изготовления керамических теплоизоляционных строительных материалов, включающая глинистый компонент, корректирующую добавку, щелочную добавку, вяжущее и газообразователь - алюминиевую пудру, согласно изобретению, в качестве глинистого компонента она содержит аргиллиты, в качестве корректирующей добавки - диопсидсодержащую породу и стеклобой, в качестве щелочной добавки - 2 н. раствор гидроксида натрия, в качестве вяжущего - гипс строительный, при водоглиняном отношении 0,42-0,45 и следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Аргиллит | 69,0-74,8 |
| Диопсидсодержащая порода | 10-15 |
| Стеклобой | 9,5-10,5 |
| Гипс строительный | 4,92-5,1 |
| Алюминиевая пудра | 0,58-0,6 |
| Гидроксид натрия, 2Н раствор (сверх 100%) | 29,6-30,0% |
Для реализации изобретения в сырьевой смеси использованы следующие компоненты.
В качестве глинистой породы используют аргиллиты черногорские (Хакасия), гранулометрический состав которых изменяется от грубодисперсного до дисперсного с содержанием глинистых частиц от 26,5 до 47,5%, песчаных - от 45 до 50%. Химический состав аргиллитов находится в следующих пределах, мас.%: SiO2 - 51,86-58,12; Аl2O3 - 15,7-20,35; Fe2O3 - 5,57-6,01; СаО - 1,73-3,17; MgO - 2,21-1,66; Na2O - 1,2-1,8; К2O - 2,3-2,9, п.п.п. - 8,2-12. Аргиллиты подвергают дроблению, сушке и помолу до прохода через сито с размером ячейки менее 0,16 мм.
В качестве корректирующей добавки применяют диопсидсодержащую породу и стеклобой из смеси оконного и тарного стекла, измельченных до остатка не более 5% на сите с размером ячейки 0,063 мм.
При введении в глинистую суспензию тонкомолотых добавок диопсидсодержащей породы и стеклобоя облегчается процесс ее вспенивания за счет действия добавок как отощителей, ускоряется процесс набора структурной прочности вспененных масс, что способствует снижению степени осадки поризованной смеси после вспенивания и уменьшению величины средней плотности изделий. В процессе обжига изделий добавка диопсидсодержащей породы, сложенной преимущественно диопсидом (92-95%), проявляет свойства структурообразующей добавки, обеспечивающей повышение прочности изделий при сохранении высокой их пористости, а добавка стеклобоя как плавнеобразующего компонента способствует низкотемпературному спеканию изделий.
В таблице 1 приведен химический состав используемых в сырьевой смеси черногорских аргиллитов (Хакасия), диопсидсодержащей породы и стеклобоя.
В качестве газообразователя для поризации сырьевой смеси используют алюминиевую пудру марки ПАП - 2 (ГОСТ 5494-95). Удельная поверхность алюминиевой пудры составляет 5500-6000 см2/г, содержание активного алюминия в ней составляет 87-98,5%.
Обеспечение щелочной среды смеси достигают изменением гидроксида натрия, который вводят в виде 2Н раствора сверх 100% от сухой смеси.
В качестве вяжущего, обеспечивающего закрепление пористой структуры смеси после ее вспенивания, применяют гипс строительный марки Г-6, отвечающий требованиям ГОСТ 1308-81, начало схватывания которого составляет 3-11 мин, конец - 7-15 мин.
Технология изготовления сырьевой смеси проводится по следующей схеме.
В предварительно приготовленные аргиллиты добавляют гипс строительный стандартной тонкости помола, тонкоизмельченные диопсидсодержащую породу и стеклобой и перемешивают их в сухом состоянии. Затем в смесь вводят подогретую до 50-60°С воду и в требуемом количестве 2 н. раствор гидроксида натрия, после чего добавляют алюминиевую пудру. Перемешивание проводят до получения однородной текучей массы. Полученную жидковязкую массу заливают в форму, заполняя ее объем на 2/3 высоты для получения образцов и определения их свойств. Процесс поризации и вспучивания массы продолжается 30-40 мин. Затем образцы подвергают сушке при температуре 70-90°С продолжительностью 10-12 час. После сушки формы снимают, а изделия обжигают в течение 8 час при температуре 950°С.
Составы заявляемых смесей и прототипа приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||||
| Компоненты | Содержание, мас.% в составе | Прототип, % | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Аргиллиты | 66,9 | 69,0 | 72,4 | 74,8 | 81,1 | |
| Диопсидсодержащая порода | 17 | 15 | 12 | 10 | 5 | |
| Стеклобой | 11 | 10,5 | 10,0 | 9,5 | 8 | |
| Гипс Г-6 | 4,53 | 4,92 | 5,01 | 5,10 | 5,29 | |
| Гидроксид натрия, 2 н. | 29,4 | 29,6 | 29,8 | 30 | 30,2 | |
| Алюминиевая пудра | 0,57 | 0,58 | 0,59 | 0,60 | 0,61 | 0,08-0,11 |
| В/Г | 0,48 | 0,42 | 0,43 | 0,45 | 0,47 | 0,8-1,0 |
| Суглинок | 75,40-87,61 | |||||
| Цеолитовая порода | 12,50-18,85 | |||||
| Молотая известь | 4,12-5,64 |
Например, для реализации технического решения - состава №2 смеси измельченный аргиллит в количестве 69%, гипс строительный марки Г-6 - 4,92%, тонкомолотую диопсидсодержащую породу - 15% и тонкомолотый стеклобой - 10,5% перемешивали в сухом состоянии в течение 5 мин. Подогретую до 50-60°С воду при водоглиняном отношении 0,42 и 2 н. раствор гидроксида натрия в количестве 29,6% вводили в смесь и перемешивали 2 мин, затем добавляли алюминиевую пудру в количестве 0,58% и перемешивали еще 2 мин до получения однородной текучей массы. Затем сырьевую смесь заливали в формы, заполняя на 2/3 высоты для получения образцов и их испытания на механическую прочность и другие свойства. Процесс поризации и вспенивания продолжался 35 мин. Далее образцы подвергали сушке при температуре 70°С в течение 10 час, затем в распалубленном виде подвергли обжигу в течение 8 час при температуре 950°С. Готовые образцы испытывали для определения их свойств.
Физико-механические свойства изделий, полученных из указанных в таблице 2 составов, приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | ||||||
| Свойства | Показатели для состава | Прототип | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Температура обжига, °С | 950 | 950 | 950 | 950 | 950 | 950 |
| Плотность, кг/м3 | 600 | 550 | 500 | 440 | 560 | 440-650 |
| Прочность при сжатии, МПа | 2,7 | 4,9 | 4,1 | 3,7 | 1,9 | 2,0-2,2 |
Результаты, приведенные в таблице 3, показывают, что предлагаемые составы заявляемой сырьевой смеси имеют более высокие показатели прочности изделий при той же плотности, чем известный состав. Из таблицы 3 также видно, что изделия из смеси с соотношением компонентов, отличающимся от соотношения компонентов в предлагаемом составе, имеют более низкую прочность и более высокую плотность (составы №1 и №5).
Таким образом, получена сырьевая смесь оптимального состава для изготовления керамических теплоизоляционных строительных материалов повышенной прочности при плотности 440-550 кг/м3.
Сырьевая смесь для изготовления керамических теплоизоляционных строительных материалов, включающая глинистый компонент, корректирующую добавку, щелочную добавку, вяжущее и газообразователь - алюминиевую пудру, отличающаяся тем, что в качестве глинистого компонента она содержит аргиллиты, в качестве корректирующей добавки - диопсидсодержащую породу и стеклобой, в качестве щелочной добавки - 2н.раствор гидроксида натрия, в качестве вяжущего - гипс строительный, при водоглиняном отношении 0,42-0,45 и следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Аргиллит | 69,0-74,8 |
| Диопсидсодержащая порода | 10-15 |
| Стеклобой | 9,5-10,5 |
| Гипс строительный | 4,92-5,1 |
| Алюминиевая пудра | 0,58-0,6 |
| Гидроксид натрия, 2н.раствор (сверх 100%) | 29,6-30,0 |
