Способ приготовления сырьевой смеси для изготовления строительных изделий

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при производстве облицовочных строительных изделий. Сущность изобретения: способ включает смешение магнезиального вяжущего с заполнителем с последующим затворением солевым раствором бишофита. До затворения смеси раствор бишофита предварительно обрабатывают в магнитном поле напряженностью 160-340 кА/м при скорости течения раствора в магнитном поле 0,6-1,5 м/с. Компоненты вводят в смесь в следующем соотношении, мас.%: магнезиальное вяжущее 40-50, раствор бишофита плотностью 1,17-1,22 г/см³ - 22-33 и заполнитель остальное. Предварительное омагничивание раствора бишофита способствует получению более плотной и мелкозернистой структуры материала изделий, благодаря чему возрастает на 41% прочность изделий на изгиб и более чем в 3 раза повышается их водостойкость. Отмечается также повышение более чем на 30% морозостойкости указанных изделий.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства облицовочных строительных изделий (облицовочных плиток для внутренней и наружной отделки зданий и помещений), архитектурных элементов, штучных изделий для облицовки строительных конструкций и элементов, а также для устройства монолитных покрытий полов.

Известен способ приготовления сырьевой смеси для изготовления строительных изделий путем смешения каустического магнезита с неизмельченной кострой с последующим затворением раствором хлористого магния [1] Использование в известном способе в качестве жидкости затворения водного раствора хлористого магния (технического бишофита) требует дополнительных затрат времени и труда, связанных с приготовлением указанного раствора из кристаллического хлористого магния или соляной кислоты с добавлением магнезита [2] Это усложняет процесс приготовления сырьевой смеси, снижает его производительность и повышает стоимость смеси и, соответственно, стоимость изготавливаемых из нее изделий. Кроме того, процесс приготовления водного раствора хлористого магния ухудшает экологическую обстановку в зоне приготовления сырьевой смеси и требует применения специальных мер по обеспечению безопасности труда рабочих, занятых приготовлением указанного раствора. Вместе с тем, известный способ приготовления сырьевой смеси не обеспечивает требуемой водостойкости, морозостойкости и прочности строительных изделий и допускает возможность высола, ухудшающего внешний вид изделий.

Известен также способ приготовления сырьевой смеси для изготовления строительных изделий путем смешения каустического магнезита и минерального заполнителя с последующим затворением природным солевым раствором бишофита [3] Использование в данном способе в качестве жидкости затворения природного солевого раствора хлористого магния (природного бишофита Волгоградского месторождения) позволяет исключить известные недостатки [1] и тем самым улучшить технические и биологические свойства строительных изделий.

Вместе с тем, известный способ допускает возможность образования на поверхности изделий пятен солевых отложений (высолов), обусловленных избытком хлористых солей магния. Для исключения данного недостатка необходимо в раствор бишофита добавлять сернистый магний MgSO₄ или в обязательном порядке проводить тщательное выщелачивание поверхности изделий путем промывки их в горячей проточной воде. Указанные меры сопряжены с проведением дополнительных операций и использованием дополнительных материалов, что усложняет технологию и снижает производительность при производстве строительных изделий с одновременным повышением их стоимости. Кроме того, получаемые по известному способу изделия имеют недостаточно высокую водостойкость и морозостойкость, что исключает возможность их применения для наружной отделки зданий и сооружений, а также для внутренней отделки помещений, имеющих повышенную влажность.

Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления сырьевой смеси для изготовления строительных изделий (облицовочной плитки "Сибур") путем смешения магнезиального вяжущего и заполнителя с последующим затворением раствором бишофита [4] прототип.

Недостатком известного способа является недостаточно высокая прочность, водостойкость и морозостойкость получаемых изделий, что ограничивает их функциональные возможности и область применения. В частности, в связи с пониженной водостойкостью и морозостойкостью плитки "Сибур" не могут быть использованы для наружной отделки зданий и сооружений. Ограниченная прочность не допускает применение плиток "Сибур" в конструкциях, подвергаемых повышенным силовым нагрузкам.

Цель изобретения повышение прочности и водостойкости строительных изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного по прототипу способа изготовления сырьевой смеси для изготовления строительных изделий, включающего смешение магнезиального вяжущего с заполнителем с последующим затворением раствором бишофита, по предлагаемому способу раствор бишофита предварительно обрабатывают в магнитном поле напряженностью 160-340 кА/м при скорости течения раствора в магнитном поле 0,6-1,5 м/с, а компоненты вводят в смесь в следующем соотношении, мас.

Магнезиальное вяжущее 40-50 Раствор бишофита плотностью 1,17-1,22 г/см³ 22-33 Заполнитель Остальное Предварительная (до затворения смеси) магнитная обработка водного раствора бишофита приводит к положительным структурным изменениям в жидкости затворения, в результате чего повышается степень гидратации сырьевой смеси, что способствует, в свою очередь, получению более плотной и мелкозернистой структуры материала изделий, получаемых после твердения сырьевой смеси в формах. Благодаря этому повышается прочность, водостойкость и морозостойкость строительных изделий, получаемых из указанной сырьевой смеси. Эффект от предварительного омагничивания раствора бишофита значительно усиливается при введении в указанный раствор до его омагничивания гидрофобизирующей жидкости или технического латекса и железного купороса. При этом существенно возрастает прочность, водостойкость и морозостойкость строительных изделий, изготавливаемых из сырьевой смеси, приготовленной по предлагаемому способу.

На основании проведенных исследований установлено, что наиболее высокие технические характеристики имеют строительные изделия, получаемые из сырьевой смеси, приготовленной по предлагаемому способу при следующем соотношении компонентов, мас.

Магнезиальное вяжущее 40-50 Раствор бишофита плотностью 1,17-1,22 г/см³ 22-33 Заполнитель Остальное Установлено также, что рациональный состав заполнителя имеет следующее соотношение компонентов, мас. (от массы всей смеси): Кварцевый песок 20-30
Или древесные опилки 10-20
Или смесь кварцевого песка и древесных опилок при следующем соотношении, мас. (от массы всей смеси):
Кварцевый песок 10-15
Древесные опилки 10-15
Превышение плотности раствора бишофита свыше 1,22 г/см³ приводит к образованию высолов на поверхности строительных изделий, а ее снижение ниже 1,17 г/см³ приводит к резкому падению прочности указанных изделий.

В результате экспериментальных исследований установлено, что наибольший эффект от предварительного омагничивания раствора бишофита проявляется при магнитной обработке указанного раствора в магнитном поле напряженностью от 160 до 340 кА/м при скорости течения раствора бишофита в магнитном поле, изменяющейся в пределах от 0,6 до 1,5 м/с. Эффект предварительной магнитной обработки раствора бишофита возрастает при его многократном пропускании через магнитное поле при указанной напряженности магнитного поля и скорости течения раствора.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале тщательно смешивают сухие компоненты смеси: магнезиальное вяжущее (например, каустический магнезит, соответствующий ГОСТ 1216-87, или доломит) и заполнитель в виде древесных опилок (из деревьев хвойных пород) крупностью не более 2,5 мм и влажностью не более 20% или в виде кварцевого песка, соответствующего ГОСТ 8736-86, или в виде смеси указанных опилок и кварцевого (или иного вида) песка. При необходимости в смесь сухих компонентов добавляются различные добавки, например тальк, повышающий прочность изделий, асбест, снижающий их теплопроводность, и др. Вид и количество вводимых добавок определяется функциональным назначением строительных изделий, изготавливаемых из получаемой сырьевой смеси, а также техническими требованиями, предъявляемыми к указанным изделиям.

Затем готовят жидкость затворения на основе раствора бишофита, в качестве которого целесообразно использовать природный солевой раствор бишофита Волгоградского месторождения, соответствующий ТУ 39-15-05-88, поскольку данный раствор обеспечивает более высокие биологические и технические свойства получаемых изделий и не требует затрат времени на приготовление в отличие от технического бишофита. При отсутствии природного бишофита может быть использован технический бишофит хлористый магний, соответствующий ГОСТ 7759-73. Раствор бишофита готовят на технической воде, соответствующей ГОСТ 23732-79, доводя плотность получаемого в результате смешения с водой раствора бишофита до 1,17-1,22 г/см³. При необходимости в раствор бишофита вводят красящие минеральные пигменты, растворенные в воде, гидрофобизирующую жидкость (например, ГКЖ-11, ГКЖ-10, ГКЖ-94 по ГОСТ 10834-64) или латекс, растворенный в воде, железный купорос и другие добавки, вид и количество которых определяется функциональным назначением строительных изделий, изготавливаемых из получаемой сырьевой смеси, а также техническими требованиями, предъявляемыми к указанным изделиям. После введения добавок плотность раствора доводят до 1,17-1,22 г/см³ путем добавления воды. Полученную жидкость затворения тщательно перемешивают.

Количество сухих и жидких добавок, вводимых в смесь, составляет 10-15 мас. сверх 100 мас. смеси.

Приготовленную жидкость затворения пропускают через магнитное поле магнитного аппарата. При этом указанную жидкость обрабатывают в магнитном поле аппарата напряженностью от 160 до 340 кА/м при скорости течения жидкости в магнитном поле, изменяющейся в пределах 0,6-1,5 м/с. Для усиления эффекта магнитной обработки раствор бишофита пропускают через указанное магнитное поле несколько раз.

Прошедший магнитную обработку раствор бишофита заливают в смесь сухих компонентов и тщательно перемешивают до получения однородной массы, из которой в дальнейшем формуют различные строительные изделия.

Пример 1. Приготовление сырьевой смеси по предлагаемому способу.

Смешивают 40 мас. каустического магнезита с 30 мас. кварцевого песка и 1,5 мас. талька (сверх 100 мас. смеси). Затем берут 30 мас. природного раствора бишофита и доводят его плотность до 1,2 г/см³ путем растворения водой. Полученный раствор бишофита трижды пропускают через магнитное поле напряженностью 220 кА/м со скоростью течения раствора в магнитном поле, равной 1 м/с. Омагниченный раствор бишофита заливают в сухую смесь каустического магнезита, кварцевого песка и талька и тщательно перемешивают до получения однородной массы. Полученную сырьевую смесь разливают по формам, которые подвергают вибрации для обеспечения уплотнения смеси и исключения образования пустот. После отверждения смеси полученные образцы (плитки) вынимают из форм, просушивают и испытывают по стандартным методикам на прочность и на водопоглощение.

В результате испытаний установлено:
предел прочности образцов на изгиб составляет 15 МПа;
водопоглощение образцов составляет 3,5%
Пример 2. Приготовление контрольной сырьевой смеси по известному способу прототипу.

Берут указанные в примере 1 компоненты в том же количестве и приготавливают сырьевую смесь по указанной в примере 1 технологии, исключая при этом из нее операцию по омагничиванию раствора бишофита. Полученные из смеси контрольные образцы плиток испытывают так же, как и образцы в примере 1.

В результате испытаний установлено:
предел прочности контрольных образцов на изгиб составляет 10,6 МПа;
водопоглощение контрольных образцов составляет 11,2%
Представленные в приведенных примерах результаты показывают, что использование предлагаемого способа приготовления сырьевой смеси позволяет повысить на 41% прочность строительных изделий на изгиб и более чем в 3 раза увеличить их водостойкость. В ходе испытаний было также отмечено повышение более чем на 30% морозостойкости плиток, изготовленных из сырьевой смеси, приготовленной по предлагаемому способу.

Обеспечиваемое за счет эффекта омагничивания раствора бишофита повышение прочности, водостойкости и морозостойкости строительных изделий расширяет диапазон их практического применения по климатическим и нагрузочным условиям и, в то же время, повышает их долговечность, что дает существенный экономический эффект от использования предлагаемого изобретения.

Формула изобретения

Способ приготовления сырьевой смеси для изготовления строительных изделий, включающий смешение магнезиального вяжущего с заполнителем с последующим затворением раствором бишофита, отличающийся тем, что раствор бишофита предварительно обрабатывают в магнитном поле напряженностью 160 340 кА/м при скорости течения раствора в магнитном поле 0,6 1,5 м/с, а компоненты вводят в смесь в следующем соотношении, мас.

Магнезиальное вяжущее 40 50
Раствор бишофита плотностью 1,17 1,22 г/см³ 22 33
Заполнитель Остальноео