керамическая масса

Формула изобретения

Керамическая масса, содержащая кембрийскую глину и песок, отличающаяся тем, что дополнительно содержит фибру на основе ПАН-волокна, термообработанного при t=3000°С, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

глина кембрийская	70-80
песок	20-30
фибра на основе ПАН-волокна,
термообработанного при t=3000°С	0,1 сверх 100%

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве керамических строительных материалов, например, для кирпича.

Известны керамические массы, содержащие в качестве отощителя песок, металлургические шлаки и другие твердые техногенные продукты (Роговой М.И. Технология искусственных пористых заполнителей и керамики. М.: Стройиздат, 1974, с.179-185). Недостатком таких составов является невысокая прочность при сжатии.

Наиболее близкой к предлагаемому составу является керамическая масса (RU № 2281925, C04B 33/02, С04B 33/16, опубл. 20.08.2006), содержащая кембрийскую глину и отощитель, в качестве которого используется песок, предварительно обработанный потоком ускоренных электронов при оптимальном значении поглощенной дозы, находящемся в диапазоне 50-150 кГр, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

глина кембрийская	65-75
отощитель, обработанный потоком ускоренных электронов	25-35

Недостатком указанного состава является недостаточно высокая прочность керамического кирпича при сжатии.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности керамического кирпича.

Поставленная задача достигается тем, что керамическая масса, содержащая кембрийскую глину и песок, дополнительно содержит фибру на основе ПАН-волокна, термообработанного при t=3000°С, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

глина кембрийская	70-80
песок	20-30
фибра на основе ПАН-волокна,
термообработанного при t=3000°С	0,1 сверх 100%

Техническим результатом изобретения является повышение прочности керамического кирпича.

Повышение прочности материала при сжатии и изгибе определяется присутствием углерода в шихте, являющегося сильным восстановителем. В связи с этим более раннее появление жидкой фазы приводит к интенсивному спеканию и повышению прочности образцов.

Пример конкретного выполнения

Изделия изготавливаются по общепринятой технологии производства керамического кирпича пластическим формованием с обжигом при температуре плюс 1000°С.

В качестве глинистого сырья для керамического кирпича может быть использована легкоплавкая красножгущаяся кембрийская глина любого месторождения, например месторождения Красный Бор.

В качестве отощителя используется песок и фибра на основе ПАН-волокна, термообработанного при t=3000°С. Фибру на основе ПАН-волокна, термообработанного при t=3000°С, получают из углеродных волокон из полиакрилонитрила, которые нагревают в воздушной среде до температуры 200-300°С. В ходе такого процесса происходит частичное окисление углеродных волокон. Затем окисленные волокна подвергаются высокотемпературному прогреву до 3000°С, что приводит к карбонизации или графитизации волокон. Окисление в воздушной среде придает волокнам огнестойкость за счет частичного дегидрирования или окисления, межмолекулярного сшивания и других процессов. При этом повышается стойкость волокон к плавлению при прогревании и сдерживается чрезмерное удаление атомов углерода. В процессе карбонизации по мере роста температуры происходит газификация и удаление всех атомов органического полимера за исключением атомов углерода. Образовавшиеся углеродные волокна состоят из фрагментов полициклических ароматических молекул, имеющих плоскую шестиугольную сотовую структуру.

Образцы кирпича, отформованные вручную в формах размером 160×40×40 мм, сушили при температуре плюс 100°С до влажности 4-6% и обжигали при максимальной температуре плюс 1000°С с выдержкой не менее 1 часа. После обжига определялись следующие показатели образцов: предел прочности при сжатии и при изгибе по ГОСТ 8462-85. Результаты представлены в таблице.

Таблица
Физико-технические показатели образцов
Состав керамической массы		Предел прочности при сжатии, МПа	Предел прочности при изгибе, МПа
Прототип	мас.%
глина кембрийская	65-75	Ср. 15,9	Ср. 6,3
отощитель, обработанный потоком ускоренных электронов	25-35	Мин. 13,1	Мин. 5,1
глина кембрийская	70
песок	30
фибра на основе ПАН-волокна, термообработанного		Ср. 18,1	Ср. 7,2
при t=3000°С	0,1 сверх 100%	Мин. 15,4	Мин. 6,1
глина кембрийская	75
песок	25
фибра на основе ПАН-волокна, термообработанного		Ср. 20,0	Ср. 7,5
		Мин. 16,4	Мин. 6,2
при t=3000°С	0,1 сверх 100%
глина кембрийская	80
песок	20
фибра на основе ПАН-волокна, термообработанного		Ср. 19,5	Ср. 7,1
		Мин. 16,1	Мин. 5,9
при t=3000°С	0,1 сверх 100%

Анализ результатов, приведенных в таблице, свидетельствует о том, что введение в состав керамической массы фибры на основе ПАН-волокна, термообработанного при t=3000°С, приводит к более интенсивному образованию жидкой фазы в керамическом кирпиче, что способствует повышению прочности в сравнении со значениями, достигаемыми при использовании в качестве отощителя песка, обработанного потоком ускоренных электронов.