Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к сырьевой смеси для изготовления строительных материалов, используемых в производстве гипсокартонных, гипсоволокнистых изделий, а также декоративно-отделочных мелкоштучных изделий на их основе. Технический результат - создание легких и прочных листовых строительных изделий, имеющих повышенную прочность при изгибе, с сохранением при этом низкой теплопроводности и средней плотности. Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий, включающая гипс и обожженный кремнеземистый мергель, дополнительно содержит концентрат маложелезистого асбеста, полученного из руды Аспагашского месторождения, при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипс 40-70, обожженный кремнеземистый мергель 22-55, концентрат маложелезистого асбеста 5-8. 2 табл.

 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к гипсовым смесям, используемым в производстве гипсокартонных, гипсоволокнистых изделий, а также декоративно-отделочных мелкоштучных изделий на их основе.

Известна сырьевая смесь для изготовления литых гипсовых изделий, включающая мас.%: полуводный гипс 24,2-27,6; суперпластификатор 0,9-1,2; двуводный гипс 0,8-1,2; известь 4,0-5,0; цеолитсодержащую породу 0,9-1,4; ангидрит - высокообожженный гипс 24,23-27,6; воду 36,0-45,0 (патент №20577366, C04В 28/14, БИ №10, 1996).

Недостатком известной смеси является то, что получаемые изделия обладают невысокой прочностью при изгибе.

Известна масса для изготовления теплоизоляционного материала, включающая, мас.%: асбест 10-20; известь 35-50; природный кремнеземистый наполнитель 8-24; золу ТЭС 30-45; гипс полуводный 0,5-3,0 (А.С. 3434067, С04В 15/16, БИ №24, 1974).

Известен также состав сырьевой смеси для изготовления строительных изделий, который содержит, мас.%: гипсовое вяжущее 26-32; отход известнякопиления 19-23; топливный шлак фракции 5-15 мм 19-23; промывные воды 2-6; вода остальное (а.с. №1293148, МПК C04В 28/14, БИ №8, 1987).

Известна также композиция для изготовления строительных изделий, включающая строительный гипс 87-96; отход производства реагента антигололедного 2-5; армирующее волокно - остальное (а.с. №1392053, МПК С04В 28/14, БИ №16, 1988).

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известных сырьевых смесей, относят то, что получаемые изделия не обладают достаточной прочностью при изгибе и имеют высокую плотность.

Известен также состав формовочной смеси, включающий гипсовое вящущее 80, асбест марки П6-45 10; песок кварцевый 10; метилцеллюлозу 0,7; УПБ 3; воду 30-33 (Гипсовые материалы и изделия. Сб. трудов ВНИИСТРОМ 67/95 М.6 1989. С.28-31).

Недостатком известного состава является то, что получаемые изделия имеют невысокую прочность при изгибе.

Наиболее близкой к заявленному изобретению смесью того же назначения является сырьевая смесь для изготовления строительных изделий, которая содержит, мас.%: гипс 22-43; обожженный кремнеземистый мергель 18-33; вода остальное (патент РФ №2212385, 7 С04В 28/14 // С04В 111/20, БИ №26, 2003).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного состава сырьевой смеси, принятого за прототип, относят то, что получаемые изделия из известной смеси обладают высокой плотностью, теплопроводностью и низкой прочностью при изгибе.

Задачей изобретения является создание легких и прочных листовых строительных изделий из гипсовых смесей с хорошими теплоизоляционными свойствами.

Технический результат - увеличение прочности при изгибе гипсоволокнистых изделий при сохранении низкой теплопроводности и средней плотности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной сырьевой смеси для изготовления листовых строительных изделий, включающей гипс и обожженный кремнеземистый мергель, особенность заключается в том, что она дополнительно содержит концентрат маложелезистого асбеста, полученного из руды Аспагашского месторождения, при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипс 40-70, обожженный кремнеземистый мергель 22-55, концентрат маложелезистого асбеста 5-8.

Концентрат маложелезистого асбеста выступает в данной композиции как добавка, обладающая хорошей смачиваемостью, которая равномерно распределяется между гипсом и мергелем и тем самым обеспечивает изделиям высокую формоустойчивость. Агрегаты асбеста в водной среде имеют хорошую распушку на тонкие однородные по качеству волокна, которые за счет большой тонины имеют меньше неоднородностей и микротрещин на своей поверхности и сохраняют при этом высокую прочность. Асбест создает в предлагаемой смеси каркас, обеспечивающий повышенную прочность при изгибе. По химическому составу маложелезистый асбест ближе к теоретическому, т.к. в его структуре имеется незначительное количество примесных элементов. За счет меньшего количества инородных включений (оксидов железа, алюминия, титана, калия, магния) структура волокон маложелезистого асбеста менее деформирована и поэтому он является более прочным по механическим свойствам в сравнении с другими асбестами с меньшим содержанием основных структурообразующих оксидов SiO₂ и MgO (например, с товарным асбестом марки П-6-45, табл.1).

Таблица 1
Вид асбеста	Химический состав, %
SiO2	Al2O	TiO2	Fe2O3	FeO	CaO	MgO	Na2O	K2O	SO3	MnO	п.п.п.
Теоретический состав	44,1	-	-	-	-	-	43,0	-	-	-	-	12,9
П6-45	36,7	1,21	-	4,71	2,49	0,84	39,28	0,07	0,02	0,33	0,13	14,22
Маложелезистый	43,17	-	-	0,23	-	0,36	42,41	0,15	-	0,26	-	13,40

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентной и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из отобранных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемой сырьевой смеси, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленной сырьевой смеси. Результаты поиска показали, что поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

- замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Примеры осуществления изобретения

Вещества, используемые в заявляемой смеси:

- гипс марки Г - 4, ГОСТ 125-79;

- порода кремнеземистый мергель проявления Республики Татарстан, обожженная при температуре 1000°С в течение 15 минут, раздробленная до класса меньше 5,0 мм, модуль крупности 3,2, содержащая, мас.%: SiO₂ 63,86; Al₂О₃ 5,52; TiO₂ 0,26; Fe₂O₃ 1,59; MnO 0,01; CaO 12,93; MgO 0,83; Na₂O 0.06; K₂O 0,97; Р₂O₅ 0,08; SO₃ 0,06; CO₂ 9,07; вода остальное и представленная в природном состоянии минералами, мас.%: монтмориллонит 17, кварц 57, клиноптилолит 13, кальцит 12, полевой шпат 1, средней плотностью в обожженном состоянии 790 кг/м³, морозостойкостью М_рз 25;

- концентрат маложелезистого асбеста, полученный из руды Аспагашского месторождения по технологической схеме обогащения сухим гравитационным способом путем многостадийного дробления асбестовой руды с последующим рассевом дробленого продукта на ситах с одновременным извлечением волокна асбеста в концентрат. Химический состав: мас.% SiO₂ 43,17; Al₂О₃ не обнар., TiO₂ не обнар., Fe₂О₃ 0,23; FO не обнар., CaO 0,36; MgO 42,41; Na₂O 0.15; К₂О не обнар., MnO не обнар., SO₃ 0,26; п.п.п 13,40.

Смеси готовят при комнатной температуре. Смешивают исходные компоненты - гипс, обожженный кремнеземистый мергель и концентрат маложелезистого асбеста, размешивают в течение 5 минут до полного смешения трех компонентов. Затем сухую смесь увлажняют до нормальной густоты при тщательном перемешивании и заливают образовавшуюся массу в форму. После окончания процесса схватывания образцы извлекают из формы и подвергают сушке при 60°С до постоянной массы. Содержание компонентов и данные физических показателей образцов приведены в таблице 2. Из представленных данных видно, что оптимальным соотношением компонентов в смеси являются составы 1-16 (таблица 2).

Таблица 2
Состав, №п/п	Содержание компонентов, мас.%	Физические показатели
гипс	мергель	асбест маложелезистый	Прочность при изгибе, МПа	Прочность при ударе (ударная вязкость), кДж/м2	Теплопроводность, Вт/(м·К)	Плотность, кг/м3
1	70	25	5	6,2	5,2	0,335	1060
2	70	24	6	6,26	5,3	0,331	1055
3	70	23	7	6,28	5,25	0,330	1051
4	70	22	8	6,3	5,31	0,330	1010
5	59	36	5	6,16	5,43	0,328	980
6	59	35	6	6,2	5,43	0,326	980
7	59	34	7	6.2	5,43	0,326	975
8	59	33	8	6.24	5.45	0,324	970
9	50	45	5	6,15	5,6	0,30	950
10	50	44	6	6,11	5.6	0,30	950
11	50	43	7	6.16	5,81	0,29	945
12	50	42	8	6,17	5,9	0,281	936
13	40	55	5	6,0	5,0	0,24	920
14	40	54	6	6,1	5,0	0,241	921
15	40	53	7	6,15	5,2	0,243	922
16	40	52	8	6,18	5,3	0,245	922
17	70	20	10	разрушается	-	-	-
18	70	28	2	4,8	3,8	0.338	1190
Прототип	70	30	-	4,79	3,6	0,33	1067
ГОСТ 6428	100	-	-	3,1		0,34	Не >1100 - выс.кат.
							Не >1350 - 1 кат.

Содержание концентрата маложелезистого асбеста в смеси больше 8% ведет к уменьшению прочности изделий, а меньше 5% - к увеличению теплопроводности и к уменьшению прочности при изгибе.

Таким образом, листовые гипсоволокнистые изделия, полученные на основе заявленного состава, обладают большей в 1,3-1,4 раза прочностью при изгибе.

Предлагаемое изобретение является промышленно применимым, так как удовлетворяет следующим условиям:

- заявленный состав сырьевой смеси предназначен для использования в промышленности, а именно в промышленности строительных материалов при производстве листовых гипсоволокнистых изделий;

- для заявляемой сырьевой смеси в том виде, как она охарактеризована в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность получения смеси с помощью описанных в заявке примеров.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Использование заявляемого изобретения обеспечивает возможность получения гипсоволокнистых изделий (плит) со средней плотностью 920-1060 кг/м³ и прочностью при изгибе 6,0-6,3 МПа, что важно при использовании их в качестве теплоизоляционных конструкционных материалов.

Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий, включающая гипс и обожженный кремнеземистый мергель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит концентрат маложелезистого асбеста, полученного из руды Аспагашского месторождения, при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипс 40-70; обожженный кремнеземистый мергель 22-55; указанный концентрат маложелезистого асбеста 5-8.