СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
RAW MATERIAL MIXTURE FOR MANUFACTURING CERAMIC CONSTRUCTION PRODUCTS

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности керамических, и может быть использовано при изготовлении стеновых теплоэффективных строительных изделий.
Известна смесь для изготовления стеновых керамических изделий на основе глины, соломы мелко порезанной и вермикулита [1].
3
3
Известна сырьевая смесь для изготовления строительных изделий, содержащая зольную микросферу плотностью 300-500 кг/м при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная зольная микросфера 60-70, глина 20-30, жидкое стекло плотностью 1,5 кг/м - остальное [2].
Известна сырьевая смесь для изготовления золокерамических теплоизояционных изделий, включающая, мас.%: глина 47-50, зольная микросфера 47-50, гумат калия 10%-ной концентрации 1-3 [3].
Гумат калия, взаимодействуя с кремнеземом глинистых минералов, образует вязкую стекловидную фазу, повышающую в результате плотность черепка без значительного повышения прочности изделий.
3
Наиболее близкой к предлагаемому решению является сырьевая смесь для изготовления изделий для теплоизоляции печных агрегатов и энергетического оборудования с температурой изолируемой поверхности до 1150°С, включающая огнеупорную глину 2-50 мас.% и легкую фракцию золы-уноса 50-98 мас.% Получаемый из данной сырьевой смеси материал характеризуется плотностью 0,5-0,75 г/см, прочностью 0,5-4,0 МПа, теплопроводностью 0,17-0,25 Вт/м. [4].
Недостатком известной керамической массы являются низкие показатели прочности и удельной прочности (отношение прочности материала к его плотности) изделий, что существенно увеличивает материалоемкость строительства зданий.
Задача предлагаемого решения - улучшение прочностных характеристик изделий при сохранении их плотности и теплозащитных свойств, снижение материалоемкости строительства и повышение энергосбережения при эксплуатации жилых и промышленных зданий.
Техническим результатом является улучшение конструкционного качества изделий за счет повышения удельной прочности (отношение прочности к плотности) материала при сохранении его теплозащитных характеристик.
3
Технический результат достигается тем, что известная сырьевая смесь для изготовления керамических строительных изделий, включающая зольную микросферу, глинистое сырье, отличающаяся тем, что дополнительно содержит молотое стекло с плотностью 2500 кг/м при отношении зольной микросферы к смеси глинистого сырья и молотого стекла 1,5-0,724 и следующем соотношении компонентов, мас.%:
Зольная микросфера
42-60
Глинистое сырье
13-41
Молотое стекло
10-43
3
3
2
Использование молотого стекла плотностью 2500 кг/м в сочетании с глиной плотностью 2500 кг/м при отношении зольной микросферы к смеси глинистого сырья и молотого стекла 1,5- 0,724 позволяет в процессе обжига сформировать структуру с гексагональной упаковкой микросфер, пустоты между которых заполнены смесью расплавленного стекла и глины, что гарантирует получение изделий с высокими удельными прочностями при сохранении теплозащитных свойств. Так как стекло обладает высокой механической прочностью (прочность при сжатии стекол разного вида находится в пределах от 5 до 200 кГ/мм, т.е. приближается к прочности стали), то его добавка в состав глинистого сырья и зольной микросферы увеличивает прочность каркаса материала, а шаровая форма пустот обеспечивает повышенную структурную прочность (известно, что купола и арки обладают повышенной конструктивной прочностью). Таким образом, при сохранении плотности значительно повышается прочность материала, т.е. увеличивается удельная прочность.
3
3
3
2
Для изготовления изделий использовали зольные микросферы с насыпной плотностью 300-400 кг/м, глину с плотностью 2500 кг/м, молотое стекло с плотностью 2500 кг/м и удельной поверхностью 1500-6000 см/г.
Керамические изделия изготавливали по известной технологии полусухого формования, сырец формовали при давлении 5-10 МПа.
Обжиг вели при температуре 950-1150°С
Конкретные примеры составов сырьевой смеси для изготовления керамических изделий и физико-механические показатели представлены в таблице.
№ по пор.
Зольные микросферы, %
Глина
Молотое стекло
Прочность на сжатие, МПа
Плотность кг/м<sup>3</sup>
Удельная прочность, МПа·см<sup>3</sup>/г
1
60
30
10
16,4
862
19,0
2
47,6
39,3
13,1
18,4
941
19,6
3
43,5
14,1
42,4
26,3
1324
19,9
4
47,6
13
39,4
38,1
1300
29,3
5
43,5
14,1
42,4
28,2
1329
21,2
6
47,6
39,3
13,1
22,2
1012
21,9
7
42
15
43
18,3
1018
18,0
8
40
15
45
16,8
1125
14,9
9
65
27
8
9,3
796
11,7
Примеры 1, 7 выполнены при граничных значениях параметров и давлении формования 5 МПа.
Примеры 1, 2, 3 выполнены при оптимальных параметрах предлагаемого решения и давлении при формовании 5 МПа, примеры 4, 5, 6 при давлении формования 10 МПа.
Примеры 8, 9 выполнены с запредельными параметрами предлагаемого решения.
Из таблицы видно, что использование только приведенных в составе сочетаний компонентов и отношений зольной микросферы к смеси глинистого сырья и молотого стекла от 1,5 до 0,724 (примеры 1-7) позволяют изготавливать керамические изделия различного назначения, а именно конструкционно-теплоизоляционного вида для теплоизоляции печных агрегатов и энергетического оборудования увеличенной высоты (примеры 1, 2), а также конструкционного вида с высокими удельными прочностями (примеры 3, 7) для возведения зданий и сооружений повышенной этажности, что обеспечит снижение материалоемкости строительства и повышение энергосбережения при эксплуатации жилых и промышленных зданий. Выполнение примеров с запредельными параметрами предлагаемого решения (8, 9) не позволит достичь технического результата, так как с уменьшением отношения зольной микросферы к сумме глинистого сырья и молотого стекла 0,66 (пример 8) прочность материала снижается при высокой плотности, то есть уменьшается удельная прочность, а с увеличением отношения зольной микросферы к сумме глинистого сырья и молотого стекла 1,86 (пример 9) значительно снижается удельная прочность материала.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо и может быть использовано при производстве керамических изделий различного назначения без каких-либо особых условий.
Источники информации
1. RU 2205812, С04В 38/08, опубл. 2003 г.
2. RU 2200138, С04В 33/00, опубл. 2000 г.
3. RU 2308439, С04В 33/16, опубл. 2006 г.
4. RU 2057742, С04В 38/08, опубл. 1996 г.