Керамическая масса для изготовления строительных изделий

 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для производства строительной керамики, преимущественно кирпича и облицовочных керамических камней. Керамическая масса включает следующие компоненты, мас.%: глина легкоплавкая 25-60, глина цеолитсодержащая смешанного минерального состава, содержащая, мас.%: цеолит 26-36, опал-кристобалит 3-27, кальцит 0-5, кварц 1-10, глауконит 0-4, глинистые минералы 20-65 с размером частиц менее 1 мм, 40-75. Получаемые изделия обладают высокими физико-механическими и теплоизоляционными свойствами. 4 табл.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для производства строительной керамики, преимущественно кирпича и облицовочных керамических камней.

Известна керамическая масса для изготовления стеновых изделий, которая с целью повышения прочности и снижения водопоглощения изделий включает, мас.%: глина 70-80 и отходы дробления кристаллических сланцев фракции менее 0,63 мм 20-30. Предел прочности на сжатие изделий из известной керамической массы составляет 39,0 - 48,3 МПа (Авторское свидетельство СССР N 1054324, МПК 3 CO 4В 33/00, 15.11.82).

Известна керамическая масса для изготовления преимущественно кирпича, включающая, мас. %: глина 72-90, отсев ортофира фракции 0,15-2,0 мм 10-28. Предел прочности на сжатие составляет 24,6-29,3 МПа (Авторское свидетельство N 881066, МПК 3 CO 4B 33/00, 15.11.81).

Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных керамических масс, является то, что изделия из известных керамических масс известного состава обладают невысокими прочностными характеристиками.

Наиболее близким к заявленному изобретению составом того же назначения по совокупности признаков является состав керамической массы для изготовления строительных изделий, включающий, мас. %: легкоплавкая глина 90-95 и природный цеолит 5-10. Предел прочности на сжатие изделий из известной керамической массы 43,0-48,0 МПа (Авторское свидетельство СССР N 485993, МПК 2 CO 4B 33/00, 30.09.75).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной керамической массы, принятой за прототип, относят то, что изделия из нее обладают невысоким пределом прочности к сжатию и довольно высоким значением объемного веса.

С учетом повышенных требований по теплоизоляционным характеристикам к стеновым изделиям необходимо выпускать высокопустотные кирпичи, но с высокими показателями механической прочности на сжатие.

Задачей изобретения является получение керамического кирпича с высокими прочностными характеристиками и теплоизоляционными свойствами с вовлечением в производство нового вида местного сырья.

Технический результат - повышение предела прочности на сжатие и улучшение теплоизоляционных свойств.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известная керамическая масса для изготовления строительных изделий, включающая легкоплавкую глину и технологическую минеральную добавку, согласно изобретению в качестве технологической минеральной добавки содержит глину цеолитсодержащую смешанного минерального состава, содержащую, мас.%: цеолит 26-36, опал-кристобалит 3-27, кальцит 0-5, кварц 1-10, глауконит 0-4, глинистые минералы 20-65, с размером частиц менее 1 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина легкоплавкая 25-60, глина цеолитсодержащая 40-75.

Месторождения и проявления цеолитсодержащих глин Альбского возраста приурочены к Ульяновско-Саратовскому прогибу и обнаружены в Ульяновской области, Чувашской Республике, Республике Татарстан (Кушкувайское и Городищенское проявление). В таблице 1 приведен химический состав цеолитсодержащей глины и легкоплавкой глины. Следует отметить высокое содержание в цеолитовой глине опалового вещества (SiO_{2 раст вори мого 10 -25%}).

Использование цеолитсодержащей глины в заявленной керамической массе способствует образованию в процессе обжига силикатов натрия, калия и кальция за счет наличия в ней в оптимальном соотношении цеолита и аморфного кремнезема, что обеспечивает получение высокопрочной мелкопористой кристаллической структуры. Это приводит к повышению прочностных характеристик при меньшей объемной массе образцов, обеспечивающей хорошие теплоизоляционные свойства.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемая керамическая масса от известной отличается новым компонентом, а именно цеолитсодержащей глиной. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "Новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "Изобретательский уровень" заявитель провел поиск по патентным и научно-техническим источникам информации известных решений, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного вещества.

Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "Изобретательский уровень".

Пример, подтверждающий возможность осуществления изобретения.

Изделия из заявленной керамической массы изготовляются по общепринятой технологии керамического производства, способом полусухого прессования или пластического формования.

Подготовка глинистого сырья при пластическом способе включает в себя сушку сырья, дробление на щековой дробилке, замачивание водой из расчета получения нормальной формовочной влажности, вылеживание массы в течение суток. При полусухом способе прессования из увлажненной массы получают гранулы на шнековом смесителе диаметром 10 мм, сушат гранулы при 100-110^oC до влажности 9-11%, измельчают гранулы и получают пресс-порошок, состоящий из двух примерно одинаковых в количественном отношении фракций с размером частиц от 2,5 до 1,25 мм и менее 1,25 мм.

Приготовление минеральной добавки включает в себя сушку, дробление цеолитсодержащей глины до размеров частиц менее 1 мм, затем ее смешивают с глиной (при пластическом способе) или глинистым пресс-порошком (при полусухом способе) с влажностью 7-10% и полученную шихту выдерживают в течение 2 суток.

Формование образцов при полусухом прессовании проводят при давлении 20-25 МПа. Сушат образцы в сушильной камере при 35-80^oC, обжигают в печах при температуре 1000-1050^oC.

В таблице 2 приведены составы сырьевой смеси для изготовления керамических изделий.

В таблице 3 приведены физико-механические показатели, полученные из заявленной керамической массы, в зависимости от состава исходных компонентов.

Из приведенных данных следует, что оптимальные значения физико-механических показателей изделий из заявляемой керамической массы достигаются при соотношении компонентов, приведенных в составах N 2 и N 3.

В таблице 4 показано влияние размеров частиц цеолитсодержащей глины на прочность к сжатию в получаемых изделиях из керамической массы для состава N 3.

Как следует из данных таблицы 4, при заявляемом составе керамической массы оптимальным размером частиц породы является менее 1 мм, т.к. мелкие частицы равномерно распределяются по объему глиномассы. Она становится более гомогенизированной, и процесс обмена протекает более интенсивно, что способствует получению достаточно прочных образцов и удовлетворяющих по внешнему виду стандартам. При введении в глину добавки с размером частиц более 1 мм образцы не соответствуют требованиям ГОСТа (на поверхности наблюдаются точечные разрушения), а значение прочности к сжатию несколько снижается.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий: средство, воплощающее заявленную керамическую массу при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в производстве строительных материалов; заявленная керамическая масса обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно увеличение прочности изделий к сжатию; для заявленной керамической массы в том виде, как она охарактеризована в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность ее получения с помощью описанных в заявке примеров.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "Промышленная применимость".

Использование заявляемого изобретения позволит производить кирпич с высокими прочностными и теплоизоляционными свойствами. Прочность на сжатие у кирпича из заявляемой керамической массы в 1,1-1,4 раза выше, чем у прототипа.

Формула изобретения

Керамическая масса для изготовления строительных изделий, включающая легкоплавкую глину и технологическую минеральную добавку, отличающаяся тем, что в качестве технологической минеральной добавки содержат глину цеолитсодержащую смешанного минерального состава, содержащую, мас.%: Цеолит - 26 - 36 Опал-кристобалит - 3 - 27 Кальцит - 0 - 5 Кварц - 1 - 10 Глауконит - 0 - 4
Глинистые минералы - 20 - 65
с размером частиц менее 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глина легкоплавкая - 25 - 60
Глина цеолитсодержащая смешанного минерального состава с размером частиц менее 1 мм - 40 - 75

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4