Керамическая масса
Владельцы патента RU 2354628:
Бондарюк Анна Григорьевна (RU)
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный строительный университет" (РГСУ) (RU)
Котляр Владимир Дмитриевич (RU)
Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к стеновым керамическим изделиям, и может быть использовано при производстве керамического кирпича и камней. Техническим результатом изобретения является получение лицевых керамических изделий светлых оттенков с пониженными показателями средней плотности и теплопроводности. Керамическая масса включает опал-кристобалитовую породу, измельченную до крупности менее 1 мм, суперпластификатор С-3, воду и мергелистую глину с крупностью частиц менее 0,1 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: опал-кристобалитовая порода - 50-80; мергелистая глина - 5-30; суперпластификатор С-3 - 0,1-1,2; вода - остальное. 4 табл.
Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к стеновым керамическим изделиям, и может быть использовано при производстве керамического кирпича и камней.
Известна керамическая масса на основе кремнистых пород (опок) с незначительным количеством легкоплавких примесей (В.Н.Иваненко. Строительные материалы и изделия из кремнистых пород. Киев, Будевельник, 1978, стр.10, 22-23).
Наиболее близким техническим решением является керамическая масса, включающая опал-кристобалитовую породу - опоку, измельченную до крупности 0,315-2,5 мм, дополнительно содержащую в составе в качестве поверхностно-активного вещества суперпластификатор С-3, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная опока - 80-90, суперпластификатор С-3 - 0,2-2,0, вода - остальное (з. №2005116592 от 2006.11.20).
Недостатком известной массы являются относительно высокие показатели средней плотности и теплопроводности строительных материалов, невозможность получения изделий более светлых оттенков.
Задачей настоящего изобретения является получение лицевых керамических изделий светлых оттенков с пониженными показателями средней плотности и теплопроводности.
Сущность изобретения заключается в том, что керамическая масса, включающая опал-кристобалитовую породу, суперпластификатор С-3, воду, при этом используется опал-кристобалитовая порода измельченная до крупности менее 1 мм, дополнительно содержит в составе мергелистую глину с крупностью частиц менее 0,1 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Опал-кристобалитовая порода | - 50-80; |
| Мергелистая глина | - 5-30; |
| Суперпластификатор С-3 | - 0,1-1,2; |
| Вода | - остальное. |
Введение С-3 позволяет в значительной степени снизить внутреннее и внешнее трение при прессовании и, как следствие, достичь максимальной равноплотности керамического черепка, что в свою очередь значительно повышает прочность как свежеотформованных изделий, так и обожженных.
Измельченная до крупности менее 1 мм опал-кристобалитовая порода способствует лучшему спеканию при обжиге и, как следствие, улучшению прочностных показателей, а также активному взаимодействию с частицами мергелистой глины.
Использование мергелистой глины с крупностью частиц менее 0,1 мм позволяет избегать образование свободного оксида кальция, что предотвращает появление дефектов в обожженном изделии («дутиков», известковый распад). Данная степень измельчения определена в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||
| Влияние степени измельчения мергелистой глины на свойства обожженных изделий | ||||
| Свойства обожженных изделий | Степень измельчения, мм | |||
| 1-1,5 | 0,5-1 | 0,1-0,5 | менее 0,1 | |
| Rсж, кгс/см2 | 120 | 170 | 210 | 390 |
| Плотность, г/см | 1,31 | 1,28 | 1,26 | 1,24 |
| Наличие «дутиков» | присутствуют | присутствуют | присутствуют | отсутствуют |
Характеристики исходных материалов
1. Опал-кристобалитовая порода
Легкие плотные тонкопористые породы, состоящие в основном из мельчайших (менее 0,005 мм) частиц опал-кристобалита. Средняя плотность их составляет 1100-1600 кг/м3, пористость достигает 55% (обычно 30-40%).
Это не чистые силициты, а многокомпонентные системы. Постоянной составляющей их наряду с аморфным кремнеземом являются глинистые минералы, содержавшиеся в том или ином количестве. В качестве примеси могут присутствовать песчано-алевритовый и карбонатный материал, частички которого обычно не превышают 0,01 мм. В связи с этим выделяются различные литологические разности кремнистых пород - глинистые, песчанистые, карбонатные и смешанные. Разнообразие состава обуславливает широкий диапазон физико-технических и технологических свойств. Усредненный химический состав опал-кристобалита приведен в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||||||
| Усредненный химический состав опал-кристобалитовой породы | |||||||||
| Порода | П.п.п. | SiO2 | Al2О3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | K2O | Na2O |
| Опал-кристобалитовая порода | 5,20 | 74,90 | 11,25 | 3,47 | 2,19 | 0,83 | 0,45 | 1,02 | 0,69 |
Россия располагает крупнейшей сырьевой базой кремнистых опал-кристобалитовых пород. На территории России широко встречаются в районах Поволжья и Дона, Западной Сибири, на юге России, в центральных и западных областях Европейской части России, Ленинградской области, на Дальнем Востоке, Кольском полуострове, Камчатке. Способствуют получению изделий светлых оттенков.
2. Суперпластификатор С-3 (ТУ 6-36-020429-635) получают на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. Жидкость или водорастворимый порошок (нами использовался порошок) не выделяет при хранении вредных газов и паров. Водные растворы С-3 не изменяют свойств при нагревании до 85°С, пожаро- и взрывобезопасны.
3. Мергелистые глины содержат в своем составе 70-90% тонкодисперсного карбонатного компонента - карбоната кальция и глинистого компонента - 10-30%, представленного чаще всего монтморелланитом. Размокают в воде. Легкоплавки. Способствуют упрочнению черепка. Используют как осветляющий компонент. Усредненный химический состав мергелистых глин приведен в таблице 3.
| Таблица 3 | |||||||||
| Усредненный химический состав мергелистой глины | |||||||||
| Порода | П.п.п. | SiO2 | Al2O3 | Fe2О3 | CaO | MgO | SO3 | K2O | Na2O |
| Мергелистая глина | 33,89 | 16,1 | 7,2 | 0,95 | 37,33 | 2,94 | 0,31 | 0,87 | 0,41 |
Пример. Для экспериментальной проверки заявляемых составов масс были изготовлены стандартные образцы кирпича полнотелого размером 250×120×65 мм с различным соотношением вышеперечисленных компонентов. В качестве сырья была использована опал-кристобалитовая порода Авилофедоровского месторождения Ростовской области.
Образцы изготовлялись следующим образом.
Предварительно опал-кристобалитовая порода подсушивалась до воздушно-сухого состояния, затем измельчалась на щековой дробилке и дезинтеграторе (пропускалась один-три раза) до максимальной крупности частиц менее 1 мм, после чего просеивалась на ситах с заданным размером ячеек. Затем отдозированное ПАВ растворялось в воде, и данным раствором равномерно увлажнялась опал-кристобалитовая порода, предварительно смешанная с мергелистой глиной при необходимом соотношении масс. Приготовленный пресс-порошок вылеживался в герметичных емкостях 6-12 часов и поступал на прессование. Удельное давление прессования составляло 200 кгс/см2. После подсушки изделия обжигались с выдержкой при максимальной температуре 1000°С 2 часа.
Керамическая масса, включающая опал-кристобалитовую породу, суперпластификатор С-3, воду, отличающаяся тем, что используется опал-кристобалитовая порода, измельченная до крупности менее 1 мм, и дополнительно содержит в составе мергелистую глину с крупностью частиц менее 0,1 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Опал-кристобалитовая порода | 50-80 |
| Мергелистая глина | 5-30 |
| Суперпластификатор С-3 | 0,1-1,2 |
| Вода | Остальное |
