Керамическая масса для изготовления стеновых материалов

Керамическая масса относится к составам керамических масс для изготовления стеновых материалов, преимущественно кирпича, и может быть использована в промышленности строительных материалов. Техническим результатом изобретения является повышение прочности и уменьшение водопоглощения изделий. Керамическая масса для изготовления стеновых материалов включает глину и отсев цеолитсодержащей породы фракции менее 0,31 мм, характеризующийся объемной массой 960 кг/м³, плотностью 2720 кг/м³, огнеупорностью 1180°С, минералогическим составом, включающим клиноптилолит, ортоклаз, кварц, глинистые минералы и железистые соединения, химическим составом, включающим, мас.%: SiO₂ - 61,16; Аl₂O₃ - 11,64; Fе₂O₃ - 4,82; CaO - 5,45; MgO - 1,92; R₂O - 4,88; п.п.п. 9,86, при следующем соотношении компонентов массы, мас.%: глина - 65-90; отсев цеолитсодержащей породы фракции менее 0,31 мм - 10-35. 3 табл.

 

Изобретение относится к составам керамических масс для изготовления стеновых материалов, преимущественно кирпича, и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Известна керамическая масса для изготовления стеновых материалов, включающая глину (в мас.%) - 93,5-97,5 и кварцевый песок, термообработанный при 500-900°С - 2,5-6,5 (а.с. №814962). Недостатком данной массы является то, что изделия на ее основе имеют высокое водопоглощение (21-22%) и обладают незначительной прочностью - 19-25 МПа. Кроме того, термическая обработка кварцевого песка требует дополнительных энергетических затрат и обуславливает увеличение себестоимости изделий.

Другая керамическая масса (а.с. №1054324), содержащая 70-80% глины и 20-30% отходов дробления кристаллических сланцев фракции менее 0,63 мм не позволяет получить керамические материалы высокой прочности (R_сж - 25-27 МПа).

Наиболее близким аналогом к предлагаемой является масса для изготовления керамических стеновых материалов, включающая глину (в мас.%) - 72-90; отсев ортофира фракций менее 2,0 мм - 10-28 (а.с. 881066). Недостатком данной массы является то, что изделия на ее основе после обжига имеют незначительную прочность при сжатии (24-26 МПа) и высокое водопоглощение 18-19%.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение прочности и уменьшение водопоглощения керамических стеновых материалов.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что керамическая масса для изготовления стеновых материалов, включающая глину и наполнитель, отличается тем, что в качестве наполнителя она содержит отсев цеолитсодержащей породы фракции менее 0,31 мм при следующем соотношении компонентов массы, мас.%: глина - 65-90, отсев цеолитсодержащей породы - 10-35.

Отсев цеолитсодержащей породы представляет собой тонкоизмельченный порошок красно-коричневого цвета, полученный в результате дробления и измельчения горной породы при получении мелкофракционной дорожной засыпки. Объемная масса - 960 кг/м³, плотность - 2720 кг/м³. Огнеупорность - 1180°С. В минералогический состав входят клиноптилолит, ортоклаз, альбит, кварцит, гетит и монтмориллонит. Химический состав отсева цеолитсодержащей породы приведен в таблице 1.

Таблица 1
SiO2	Аl2O3	Fe2O3	СаО	MgO	R2O	п.п.п.
61,16	11,64	4,82	5,45	1,92	4,88	9,86

В качестве глинистой породы принята шеминская гидрослюдистая глина с химическим составом, включающим, мас.%: SiO₂ 61,22, Аl₂О₃ 16,24, Fe₂O₃ 7,68, TiO₂ 0,97, СаО 0,60, MgO 2,58, К₂O 2,16, Na₂O 1,55, п.п.п.6,65. Температура огнеупорности глины 1200°С. Глина является основным компонентом, обеспечивающим пластичность и спекание керамической массы.

Из научной и технической литературы, а также из известного перечня информации заявителем не обнаружены технические решения с применением отсева пород с малым содержанием цеолита (в пределах 10-12%) при значительном присутствии полевых шпатов (55-60%) или с аналогичными наполнителями подобного химического состава.

Химическое взаимодействие основных элементов (клиноптилолита и ортоклаза) отсева цеолитсодержащей породы при указанной совокупности оксидов с продуктами разложения глинных минералов обуславливает более раннее протекание реакции в твердой фазе с образованием соединений типа шпинелей и формированием большого количества жидкой фазы за счет взаимодействия оксидов щелочных и щелочно-земельных элементов с оксидами железа, кремнезема и глинозема. Поскольку жидкая фаза практически является цементирующим веществом, то образование ее в большем количестве, чем в известных составах при пониженных температурах обжига, обуславливает получение искусственного камня более плотной структуры, что снижает водопоглощение и повышает прочность изделий.

Таким образом, совокупность предлагаемых признаков, по мнению заявителя, отвечает критерию «существенных отличий», приобретает новые свойства, заключающиеся в получении искусственного камня более плотной структуры, обуславливающей прочность и низкое водопоглощение материала.

Пример конкретного выполнения

Керамические массы готовились согласно известной методике (Книгина Г.И., Вершинина З.Н., Тацки Л.Н. Лабораторные работы по технологии строительной керамики и искусственных пористых заполнителей. - М.: Высшая школа, 1977. - 208 с). Высушенные сырьевые материалы подвергались помолу до зерен 0,63 мм. Смесь в необходимых соотношениях тщательно смешивались всухую. С добавлением воды приготовили массы с требуемой формовочной влажностью. Образцы-цилиндрики размерами h=d=40 мм отформовались пластическим способом. Высушенные при 100-105°С образцы обжигались при температуре 1050°С с изотермической выдержкой 2 часа. Определение водопоглощения и предела прочности при сжатии образцов проводились согласно ГОСТ 13449-82 и 473.6-81. Шихтовой состав масс приведен в табл.2.

Таблица 2
Компоненты	Составы
I	II	III	IV	V	VI
Глина	95	90	80	70	65	60
Отсев цеолитсодержащей породы фракции менее 0,31	5	10	20	30	35	40

Результаты испытаний приведены в табл.3.

Таблица 3
Номера составов	Предел прочности при сжатии, МПа	Водопоглощение, %
I	27,1	17,6
II	29,8	16,4
III	34,9	13,5
IV	40,2	10,7
V	43,4	8,8
VI	46,7	7,6
прототип	24-26	18-19

Результаты испытаний показали эффективность введения отсева цеолитсодержащей породы фракции менее 0,31 мм в количестве 10-35% по сравнению с прототипом и отходами дробления кварцитов. При добавке 5% предлагаемого отсева существенного роста прочности не наблюдается. При увеличении содержания вводимой добавки более 35% водопоглощение образцов снижается ниже требований ГОСТа (не менее 8%). По сравнению с прототипом прочность полученных образцов из предлагаемой массы больше на 40-60% и снижается водопоглощение. В результате спекания указанной керамической массы кристаллизуются новообразования, такие как железистые шпинели, анортит и муллитоподобная фаза.

Применение предлагаемой керамической массы позволяет следующее.

1. Получить стеновые керамические изделия с повышенной прочностью и малым водопоглощением.

2. Снизить энергетические затраты на подготовку сырья за счет использования готовой тонкоизмельченной добавки.

3. Утилизировать отходы камнедробления.

4. Благодаря утилизации отходов предотвращается загрязнение окружающей среды.

Керамическая масса для изготовления стеновых материалов, включающая глину и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит отсев цеолитсодержащей породы фракции менее 0,31 мм, характеризующийся объемной массой 960 кг/м³, плотностью 2720 кг/м³, огнеупорностью 1180°С, минералогическим составом, включающим клиноптилолит, ортоклаз, кварц, глинистые минералы и железистые соединения, химическим составом, включающим мас.%: SiO₂ - 61,16; Аl₂O₃ - 11,64; Fе₂О₃ - 4,82; CaO - 5,45; MgO - 1,92; R₂O - 4,88; п.п.п. 9,86 при следующем соотношении компонентов массы, мас.%:

глина	65-90
отсев цеолитсодержащей породы
фракции менее 0,31 мм	10-35