СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
RAW MIX FOR MANUFACTURING OF CERAMIC THERMAL INSULATING BUILDING MATERIALS

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).
3
Недостатком известной сырьевой смеси является выделение агрессивных газов при обжиге керамических смесей с использованием полимеров, а также повышенная плотность готовых изделий - 640 кг/м.
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).
3
Недостатком прототипа является невысокая прочность изделий при плотности 440-640 кг/м 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.
2
2
3
2
3
2
2
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.%: SiO - 51,86-58,12; АlO - 15,7-20,35; FeO - 5,57-6,01; СаО - 1,73-3,17; MgO - 2,21-1,66; NaO - 1,2-1,8; КO - 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.
2
В качестве газообразователя для поризации сырьевой смеси используют алюминиевую пудру марки ПАП - 2 (ГОСТ 5494-95). Удельная поверхность алюминиевой пудры составляет 5500-6000 см/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/м<sup>3</sup>
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).
3
Таким образом, получена сырьевая смесь оптимального состава для изготовления керамических теплоизоляционных строительных материалов повышенной прочности при плотности 440-550 кг/м.