Шихта для изготовления армированных керамических изделий

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано в производстве армированных керамических изделий на основе глинистого сырья. Техническим результатом изобретения является получение трещиностойких армированных керамических изделий повышенной прочности. Указанный результат достигается тем, что шихта включает лессовидный суглинок, стальные опилки длиной до 2,5 мм, молотое тарное стекло и воду при следующем соотношении компонентов в мас.%: лессовидный суглинок - 68-77; стальные опилки - 10-15; молотое тарное стекло - 3-5; воду - 10-12. 2 табл.

 

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано в производстве армированных керамических изделий на основе глинистого сырья.

Известна керамическая масса для изготовления армированных керамических изделий, включающая глинистый компонент - Кембрийскую глину, флюсующий компонент - шлак и воду [А.С. SU 1397420 А1, МКИ С04В 33/36, 33/32, Способ изготовления армированных керамических изделий. Опубл. 1988, бюл. №19 - прототип]. Для армирования керамических изделий из этой массы используют круглую стальную проволоку марки Ст3 диаметром 6,5 мм. Арматуру укладывают в форму, в которой формуются образцы, после чего их сушат и обжигают при температуре 940-960°С. Изобретение может быть применено для изготовления крупноразмерных керамических изделий.

Технической задачей, решаемой изобретением, является получение трещиностойких армированных керамических изделий, например кирпича, повышенной прочности из низкокачественного глинистого сырья - лессовидных суглинков при полусухом способе прессования.

Армированные керамические изделия, изготавливаемые из предлагаемой шихты, представляют собой материал, в глинистой матрице которого хаотично распределены волокна стальных опилок.

Техническая задача решается следующим образом.

В шихте для изготовления армированных керамических изделий, включающей глинистый и армирующий компоненты, плавень и воду в качестве глинистого компонента используют лессовидный суглинок, в качестве армирующего компонента - стальные опилки длиной до 2,5 мм, а в качестве плавня - молотое тарное стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Лессовидный суглинок	68-77
Стальные опилки	10-15
Молотое тарное стекло	5-3
Вода	10-12

Для снижения температуры обжига и получения необходимого количества стеклофазы в обожженном изделии предлагается применять молотое тарное стекло, которое рекомендовано применять в производстве строительной керамики в качестве плавня, позволяющего достигнуть необходимую степень спекания сырца [Строительные материалы. /Справочник под ред. А.С.Болдырева, П.П.Золотова/. М.: Стройиздат, 1989, с.184].

Вместо Кембрийской высококачественной глины предлагается использовать лессовидный суглинок. Лессовидные суглинки широко распространены в РФ и практически применяются для производства керамического кирпича на любом кирпичном заводе, хотя повышенное содержание пылеватой фракции в суглинках не позволяет получать керамический кирпич высокого качества и кирпич на основе суглинков имеет трещины и является низкомарочным.

Стальные опилки позволяют улучшить структурно-механические свойства лессовидных суглинков, повысить трещиностойкость и прочность изделий за счет высокого модуля упругости. Сталь с большим модулем упругости (Е>200 МПа) принимает на себя напряжения, возникающие при обжиге керамических изделий.

Предлагаемая шихта для изготовления армированных керамических изделий, например кирпича, позволяет значительно повысить их прочность, трещиностойкость и получить качественные керамические изделия из низкокачественного сырья.

Пример подготовки шихты для армированных керамических изделий.

Глинистое сырье - лессовидный суглинок после технологической переработки поступает в смеситель, например, с плотностью p_нас=1320 кг/м³ и влажностью W=3%, где происходит сухое перемешивание со стальными опилками и молотым тарным стеклом. Сухая, тщательно перемешенная масса поступает во второй смеситель, где она увлажняется паром до влажности 9-12%. При полусухом прессовании должны соблюдаться технологические параметры: относительная влажность пресс-порошка 9-12%; давление прессования 25-45 МПа. Изделия формуют, отформованные изделия сушат в течение 24 часов при температуре 100°С и обжигают при температуре 950-960°С в течение 26 часов.

Составы шихты и свойства изделий приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1
Свойства шихты
Фактор	Номер состава
1	2	3
Содержание стальных опилок, мас.%	10	15	20
Содержание молотого тарного стекла, мас.%	5	3	0
Давление прессования, МПа	35	45	25

Физико-механические показатели изделий из указанных составов приведены в таблице 2.

Таблица 2
Физико-механические свойства обожженных изделий
№ состава	Водопоглощение по массе, Wm,%	Плотность, ρ, г/см3	Предел прочности при сжатии, Rсж, МПа
1	11,690	2,058	33,25
2	12,404	2,099	30,3
3	11,969	2,127	23,44

Из представленных таблиц видно, что по результатам испытаний составы 1 и 2 показывают повышенные прочностные характеристики (30,3-33,25 МПа), при этом средняя плотность и водопоглощение удовлетворяют требованиям ГОСТ, трещин на поверхности образцов не обнаружено.

Стальные опилки в количестве 10-15% армируют керамический черепок, повышая его прочность до 30,3-33,25 МПа. Дальнейшее повышение процентного содержания опилок к заметному увеличению прочности не приводит.

Плавень в виде тарного молотого стекла дает достаточный эффект при введении его в количестве 5-3%. Содержание менее 3% приводит к неравномерному распределению его в глинистом порошке и частичному спеканию сырца. Увеличение содержания молотого стекла не целесообразно, так как это ведет к перерасходу добавки, а температура обжига 950°С достигается уже при 5-3%.

Давление прессования 25-45 МПа влияет на прочность армированного керамического изделия. Увеличение давления не целесообразно, так как для конструкционных керамических изделий марка «300» является достаточной.

Таким образом, предлагаемый состав шихты для изготовления армированных керамических изделий позволяет получить трещиностойкие армированные керамические изделия, например кирпич, повышенной прочности из низкокачественного глинистого сырья - лессовидных суглинков при полусухом способе прессования.

Шихта для изготовления армированных керамических изделий, включающая глинистый и армирующий компоненты, плавень и воду, отличающаяся тем, что в качестве глинистого компонента используют лессовидный суглинок, в качестве армирующего компонента - стальные опилки длиной до 2,5 мм, а в качестве плавня - молотое тарное стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Лессовидный суглинок	68-77
Стальные опилки	10-15
Молотое тарное стекло	5-3
Вода	10-12