керамическая масса

Формула изобретения

Керамическая масса, включающая опал-кристобалитовую породу, суперпластификатор С-3, воду, отличающаяся тем, что используется опал-кристобалитовая порода, измельченная до крупности менее 1 мм, и дополнительно содержит в составе мергелистую глину с крупностью частиц менее 0,1 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Опал-кристобалитовая порода	50-80
Мергелистая глина	5-30
Суперпластификатор С-3	0,1-1,2
Вода	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к стеновым керамическим изделиям, и может быть использовано при производстве керамического кирпича и камней.

Известна керамическая масса на основе кремнистых пород (опок) с незначительным количеством легкоплавких примесей (В.Н.Иваненко. Строительные материалы и изделия из кремнистых пород. Киев, Будевельник, 1978, стр.10, 22-23).

Наиболее близким техническим решением является керамическая масса, включающая опал-кристобалитовую породу - опоку, измельченную до крупности 0,315-2,5 мм, дополнительно содержащую в составе в качестве поверхностно-активного вещества суперпластификатор С-3, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная опока - 80-90, суперпластификатор С-3 - 0,2-2,0, вода - остальное (з. № 2005116592 от 2006.11.20).

Недостатком известной массы являются относительно высокие показатели средней плотности и теплопроводности строительных материалов, невозможность получения изделий более светлых оттенков.

Задачей настоящего изобретения является получение лицевых керамических изделий светлых оттенков с пониженными показателями средней плотности и теплопроводности.

Сущность изобретения заключается в том, что керамическая масса, включающая опал-кристобалитовую породу, суперпластификатор С-3, воду, при этом используется опал-кристобалитовая порода измельченная до крупности менее 1 мм, дополнительно содержит в составе мергелистую глину с крупностью частиц менее 0,1 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Опал-кристобалитовая порода	- 50-80;
Мергелистая глина	- 5-30;
Суперпластификатор С-3	- 0,1-1,2;
Вода	- остальное.

Введение С-3 позволяет в значительной степени снизить внутреннее и внешнее трение при прессовании и, как следствие, достичь максимальной равноплотности керамического черепка, что в свою очередь значительно повышает прочность как свежеотформованных изделий, так и обожженных.

Измельченная до крупности менее 1 мм опал-кристобалитовая порода способствует лучшему спеканию при обжиге и, как следствие, улучшению прочностных показателей, а также активному взаимодействию с частицами мергелистой глины.

Использование мергелистой глины с крупностью частиц менее 0,1 мм позволяет избегать образование свободного оксида кальция, что предотвращает появление дефектов в обожженном изделии («дутиков», известковый распад). Данная степень измельчения определена в таблице 1.

Таблица 1
Влияние степени измельчения мергелистой глины на свойства обожженных изделий
Свойства обожженных изделий	Степень измельчения, мм
1-1,5	0,5-1	0,1-0,5	менее 0,1
Rсж, кгс/см2	120	170	210	390
Плотность, г/см	1,31	1,28	1,26	1,24
Наличие «дутиков»	присутствуют	присутствуют	присутствуют	отсутствуют

Характеристики исходных материалов

1. Опал-кристобалитовая порода

Легкие плотные тонкопористые породы, состоящие в основном из мельчайших (менее 0,005 мм) частиц опал-кристобалита. Средняя плотность их составляет 1100-1600 кг/м³, пористость достигает 55% (обычно 30-40%).

Это не чистые силициты, а многокомпонентные системы. Постоянной составляющей их наряду с аморфным кремнеземом являются глинистые минералы, содержавшиеся в том или ином количестве. В качестве примеси могут присутствовать песчано-алевритовый и карбонатный материал, частички которого обычно не превышают 0,01 мм. В связи с этим выделяются различные литологические разности кремнистых пород - глинистые, песчанистые, карбонатные и смешанные. Разнообразие состава обуславливает широкий диапазон физико-технических и технологических свойств. Усредненный химический состав опал-кристобалита приведен в таблице 2.

Таблица 2
Усредненный химический состав опал-кристобалитовой породы
Порода	П.п.п.	SiO2	Al2О3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	K 2O	Na 2O
Опал-кристобалитовая порода	5,20	74,90	11,25	3,47	2,19	0,83	0,45	1,02	0,69

Россия располагает крупнейшей сырьевой базой кремнистых опал-кристобалитовых пород. На территории России широко встречаются в районах Поволжья и Дона, Западной Сибири, на юге России, в центральных и западных областях Европейской части России, Ленинградской области, на Дальнем Востоке, Кольском полуострове, Камчатке. Способствуют получению изделий светлых оттенков.

2. Суперпластификатор С-3 (ТУ 6-36-020429-635) получают на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. Жидкость или водорастворимый порошок (нами использовался порошок) не выделяет при хранении вредных газов и паров. Водные растворы С-3 не изменяют свойств при нагревании до 85°С, пожаро- и взрывобезопасны.

3. Мергелистые глины содержат в своем составе 70-90% тонкодисперсного карбонатного компонента - карбоната кальция и глинистого компонента - 10-30%, представленного чаще всего монтморелланитом. Размокают в воде. Легкоплавки. Способствуют упрочнению черепка. Используют как осветляющий компонент. Усредненный химический состав мергелистых глин приведен в таблице 3.

Таблица 3
Усредненный химический состав мергелистой глины
Порода	П.п.п.	SiO2	Al2O 3	Fe2 О3	CaO	MgO	SO3	K 2O	Na 2O
Мергелистая глина	33,89	16,1	7,2	0,95	37,33	2,94	0,31	0,87	0,41

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемых составов масс были изготовлены стандартные образцы кирпича полнотелого размером 250×120×65 мм с различным соотношением вышеперечисленных компонентов. В качестве сырья была использована опал-кристобалитовая порода Авилофедоровского месторождения Ростовской области.

Образцы изготовлялись следующим образом.

Предварительно опал-кристобалитовая порода подсушивалась до воздушно-сухого состояния, затем измельчалась на щековой дробилке и дезинтеграторе (пропускалась один-три раза) до максимальной крупности частиц менее 1 мм, после чего просеивалась на ситах с заданным размером ячеек. Затем отдозированное ПАВ растворялось в воде, и данным раствором равномерно увлажнялась опал-кристобалитовая порода, предварительно смешанная с мергелистой глиной при необходимом соотношении масс. Приготовленный пресс-порошок вылеживался в герметичных емкостях 6-12 часов и поступал на прессование. Удельное давление прессования составляло 200 кгс/см². После подсушки изделия обжигались с выдержкой при максимальной температуре 1000°С 2 часа.