сырьевая смесь для изготовления керамических теплоизоляционных строительных материалов

Формула изобретения

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

Описание изобретения к патенту

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; Аl ₂O₃ - 15,7-20,35; Fe₂O₃ - 5,57-6,01; СаО - 1,73-3,17; MgO - 2,21-1,66; Na₂ O - 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/м 3	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.