керамическая шихта для изготовления строительных изделий

Формула изобретения

Керамическая шихта для изготовления строительных изделий, включающая глинистый компонент и добавку, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и морозостойкости, содержит в качестве глинистого компонента каолинито-гидрослюдистую глину, а в качестве добавки - метилсиликонат натрия следующей структурной формулы:

где n=11,

дополнительно шихта содержит стеклобой и мел и характеризуется следующим составом, мас.%:

Каолинито-гидрослюдистая глина	76...81
Метилсиликонат натрия	0,1...0,2
Стеклобой	14,8...19,9
Мел	2...4

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при производстве лицевых керамических кирпичей и камней, а также черепицы и других изделий от светло-кремового до кремового цветов из светложгущихся глин.

Известна керамическая масса для изготовления строительных изделий (А.С. №1606495, кл. С 04 В 33/00), включающая, мас.%: легкоплавкую глину - 29,5...94,0; известняк - 2,5...35,0; кварцевый песок - 2,5...35,0; хлорид натрия - 0,5...1,0. Однако данный состав характеризуется недостаточно высокой морозостойкостью до 25 циклов и возможностью образования высолов на лицевой поверхности кирпича в процессе эксплуатации вследствие содержания в составе массы - хлорида натрия.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому качеству готовых изделий является сырьевая смесь для производства стеновой керамики (А.С. №1511242, кл. С 04 В 33/00), включающая следующие сырьевые материалы, мас.%: в качестве глинистого компонента: легкоплавкую пылеватую глину - 79,4...86,8 и каолинито-монтмориллонитовую глину с содержанием глинистой фракции более 40% - 5...10; добавку ПАВ - продукт поликонденсации нафталин-сульфокислоты и формальдегида - 0,2...0,6 и опилки - 8...10, принятая за прототип. При этом прочность на сжатие данной сырьевой смеси составляет 28,3 МПа после обжига при t=920°С, а морозостойкость составляет 65 циклов, что не обеспечивает получение лицевого керамического кирпича повышенной марки и, кроме того, отличается сложностью шихтового состава (легкоплавкая пылеватая глина + каолинито-монтмориллонитовая глина с содержанием глинистой фракции - более 40%), что значительно усложняет технологический процесс изготовления керамического кирпича.

Цель изобретения - повышение прочности, морозостойкости и соответственно качества готовых изделий.

Достигается это тем что, новый состав, включающий глинистый компонент и добавку, содержит в качестве глинистого компонента - каолинито-гидрослюдистую глину, а в качестве добавки - метилсиликонат натрия. Дополнительно шихта содержит стеклобой (щелочесодержащий плавень) и мел (щелочноземельный компонент).

Предлагаемая шихта характеризуется следующем составом, мас.%:

каолинито-гидрослюдистая глина	76...81
метилсиликонат натрия	0,1...0,2
строительный стеклобой	14,8...19,9
мел	2...4

Использование каолинито-гидрослюдистой глины в смеси со стеклобоем, мелом и добавкой метилсиликоната натрия позволяет повысить не только прочностные свойства, морозостойкость изделий и упростить шихтовой состав, но и тем более повысить качество готовых изделий.

Характеристика исходных сырьевых материалов:

1. Каолинито-гидрослюдистая глина характеризуется:

- химическим составом, мас.%: SiO₂ - 59,20; Al ₂О₃ - 22,70; Fe₂O₃ - 1,45; CaO - 0,85; MgO - 0,41; TiO₂ - 1,40; К₂ О - 0,58; Na₂O - 0,19; п.п.п - 10,41;

- гранулометрическим составом, мас.%: глинистая фракция (менее 0,005 мм) - 49,94; пылеватая фракция (0,005-0,05) - 36,76 и песчаная фракция (более 0,05) - 13,30.

2. Мел содержит, мас.%: СаСО₃ - 92,3 и п.п.п. - 41,95.

3. Строительный стеклобой включает, мас.%: SiO₂ - 70,39; Al₂O₃ - 2,74; Fe₂O₃ - 1,06; CaO - 5,89; MgO - 14,15; K₂O - 0,86; TiO₂ - 0,60; SO₃ - 0,33; п.п.п. - 0,15.

4. Добавка - метилсиликонат натрия имеет следующую структурную формулу:

где n=11.

Добавка относится к олигомерным этиловым эфирам ортокремниевой кислоты и является анионоактивным веществом.

Добавка - метилсиликонат натрия - выполняет одновременно роль пластификатора и диспергатора глинистых частиц. Благодаря своему строению и размерам цепочек молекул (плоские короткие цепочки с поперечным размером порядка 30×5×2 А°) данная добавка обладает наибольшей проникающей и стабилизирующей способностью по сравнению с добавками ПАВ-продуктом поликонденсации нафталин-сульфокислоты и формальдегида и тем более с техническим лигнином.

Максимальный диспергирующий эффект наблюдается при введении данной добавки - силиконата натрия в каолинито-гидрослюдистые глины, а минимальный - в монтмориллонито-гидрослюдистые глины.

Пример.

Для изготовления образцов использовалась каолинито-гидрослюдистая глина, а в качестве добавочных компонентов - мел, стеклобой и водный раствор метилсиликоната натрия.

Приготовление керамической шихты осуществлялось совместным мокрым помолом всех сырьевых компонентов в фарфоровых шаровых мельницах. Из полученного шликера влажностью 50% изготавливался пресс-порошок в башенной распылительной сушилке. Из пресс-порошка с влажностью 5...6% формовались образцы цилиндры диаметром и высотой 5 см путем прессования под давлением 20...25 МПа на гидравлическом прессе. Затем образцы высушивались и подвергались обжигу в муфельной печи с выдержкой при максимальной температуре 950°С, в течение 1 часа.

Изобретение иллюстрируется конкретными составами керамических шихт, приведенными в таблице 1, и свойствами полученных изделий, представленными в таблице 2.

Таблица 1 Примеры составов керамических шихт
Компоненты шихты, условия обжига					Содержание компонентов, мас.%
					1			2		3		4	5
Глина каолинито-гидрослюдистая					83,9			76		78		81	84
Метилсиликонат натрия					0,05			0,1		0,2		0,2	0,3
Стеклобой					10,05			19,9		19,8		14,8	9,7
Мел					6			4		2		4	6
Температура обжига, °С					950			950		950		950	950
Таблица 2 Физико-механические свойства обожженных изделий
Физико-механические свойства	№ шихты										Известный (А.С. №1511242 прототип)
	1	2	3			4			5
Предел прочности при сжатии, МПа	28	31,5	35,8			33,2			29		27...28,3
Усадка, %	2...3	0,5...1	0,5...1,5			0,5...1			2...3		-
Водопоглощение, %	6-7	5-6	5-6			5-6			6-7		-
Цвет черепка	светло-кремовый	кремовый							светло-кремовый		-
Морозостойкость, циклов	75	85		90			85		80		58...65