КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
CERAMIC MIXTURE FOR MAKING WALL MATERIALS

Изобретение относится к составам керамических масс для изготовления стеновых материалов, преимущественно кирпича, и может быть использовано в промышленности строительных материалов.
Известна керамическая масса для изготовления стеновых материалов, включающая глину (в мас.%) - 93,5-97,5 и кварцевый песок, термообработанный при 500-900°С - 2,5-6,5 (а.с. №814962). Недостатком данной массы является то, что изделия на ее основе имеют высокое водопоглощение (21-22%) и обладают незначительной прочностью - 19-25 МПа. Кроме того, термическая обработка кварцевого песка требует дополнительных энергетических затрат и обуславливает увеличение себестоимости изделий.
сж
Другая керамическая масса (а.с. №1054324), содержащая 70-80% глины и 20-30% отходов дробления кристаллических сланцев фракции менее 0,63 мм не позволяет получить керамические материалы высокой прочности (R - 25-27 МПа).
Наиболее близким аналогом к предлагаемой является масса для изготовления керамических стеновых материалов, включающая глину (в мас.%) - 72-90; отсев ортофира фракций менее 2,0 мм - 10-28 (а.с. 881066). Недостатком данной массы является то, что изделия на ее основе после обжига имеют незначительную прочность при сжатии (24-26 МПа) и высокое водопоглощение 18-19%.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение прочности и уменьшение водопоглощения керамических стеновых материалов.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что керамическая масса для изготовления стеновых материалов, включающая глину и наполнитель, отличается тем, что в качестве наполнителя она содержит отсев цеолитсодержащей породы фракции менее 0,31 мм при следующем соотношении компонентов массы, мас.%: глина - 65-90, отсев цеолитсодержащей породы - 10-35.
3
3
Отсев цеолитсодержащей породы представляет собой тонкоизмельченный порошок красно-коричневого цвета, полученный в результате дробления и измельчения горной породы при получении мелкофракционной дорожной засыпки. Объемная масса - 960 кг/м, плотность - 2720 кг/м. Огнеупорность - 1180°С. В минералогический состав входят клиноптилолит, ортоклаз, альбит, кварцит, гетит и монтмориллонит. Химический состав отсева цеолитсодержащей породы приведен в таблице 1.
Таблица 1
SiO<sub>2</sub>
Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
СаО
MgO
R<sub>2</sub>O
п.п.п.
61,16
11,64
4,82
5,45
1,92
4,88
9,86
2
2
3
2
3
2
2
2
В качестве глинистой породы принята шеминская гидрослюдистая глина с химическим составом, включающим, мас.%: SiO 61,22, АlО 16,24, FeO 7,68, TiO 0,97, СаО 0,60, MgO 2,58, КO 2,16, NaO 1,55, п.п.п.6,65. Температура огнеупорности глины 1200°С. Глина является основным компонентом, обеспечивающим пластичность и спекание керамической массы.
Из научной и технической литературы, а также из известного перечня информации заявителем не обнаружены технические решения с применением отсева пород с малым содержанием цеолита (в пределах 10-12%) при значительном присутствии полевых шпатов (55-60%) или с аналогичными наполнителями подобного химического состава.
Химическое взаимодействие основных элементов (клиноптилолита и ортоклаза) отсева цеолитсодержащей породы при указанной совокупности оксидов с продуктами разложения глинных минералов обуславливает более раннее протекание реакции в твердой фазе с образованием соединений типа шпинелей и формированием большого количества жидкой фазы за счет взаимодействия оксидов щелочных и щелочно-земельных элементов с оксидами железа, кремнезема и глинозема. Поскольку жидкая фаза практически является цементирующим веществом, то образование ее в большем количестве, чем в известных составах при пониженных температурах обжига, обуславливает получение искусственного камня более плотной структуры, что снижает водопоглощение и повышает прочность изделий.
Таким образом, совокупность предлагаемых признаков, по мнению заявителя, отвечает критерию «существенных отличий», приобретает новые свойства, заключающиеся в получении искусственного камня более плотной структуры, обуславливающей прочность и низкое водопоглощение материала.
Пример конкретного выполнения
Керамические массы готовились согласно известной методике (Книгина Г.И., Вершинина З.Н., Тацки Л.Н. Лабораторные работы по технологии строительной керамики и искусственных пористых заполнителей. - М.: Высшая школа, 1977. - 208 с). Высушенные сырьевые материалы подвергались помолу до зерен 0,63 мм. Смесь в необходимых соотношениях тщательно смешивались всухую. С добавлением воды приготовили массы с требуемой формовочной влажностью. Образцы-цилиндрики размерами h=d=40 мм отформовались пластическим способом. Высушенные при 100-105°С образцы обжигались при температуре 1050°С с изотермической выдержкой 2 часа. Определение водопоглощения и предела прочности при сжатии образцов проводились согласно ГОСТ 13449-82 и 473.6-81. Шихтовой состав масс приведен в табл.2.
Таблица 2
Компоненты
Составы
I
II
III
IV
V
VI
Глина
95
90
80
70
65
60
Отсев цеолитсодержащей породы фракции менее 0,31
5
10
20
30
35
40
Результаты испытаний приведены в табл.3.
Таблица 3
Номера составов
Предел прочности при сжатии, МПа
Водопоглощение, %
I
27,1
17,6
II
29,8
16,4
III
34,9
13,5
IV
40,2
10,7
V
43,4
8,8
VI
46,7
7,6
прототип
24-26
18-19
Результаты испытаний показали эффективность введения отсева цеолитсодержащей породы фракции менее 0,31 мм в количестве 10-35% по сравнению с прототипом и отходами дробления кварцитов. При добавке 5% предлагаемого отсева существенного роста прочности не наблюдается. При увеличении содержания вводимой добавки более 35% водопоглощение образцов снижается ниже требований ГОСТа (не менее 8%). По сравнению с прототипом прочность полученных образцов из предлагаемой массы больше на 40-60% и снижается водопоглощение. В результате спекания указанной керамической массы кристаллизуются новообразования, такие как железистые шпинели, анортит и муллитоподобная фаза.
Применение предлагаемой керамической массы позволяет следующее.
1. Получить стеновые керамические изделия с повышенной прочностью и малым водопоглощением.
2. Снизить энергетические затраты на подготовку сырья за счет использования готовой тонкоизмельченной добавки.
3. Утилизировать отходы камнедробления.
4. Благодаря утилизации отходов предотвращается загрязнение окружающей среды.