СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1997 года по МПК C04B28/26 C04B111/20 

Изобретение относится к области промышленности строительных материалов, в частности к способу изготовления строительных изделий, например, облицовочных материалов.

Известен способ изготовления строительных изделий путем смешения вяжущего с последующим горячим прессованием под давлением [1] С целью ускорения процесса твердения и повышения прочности изделий молотую силикат-глыбу смешивают с тонкомолотым кварцевым песком и кремнефтористым натрием. Полученную массу с влажностью 12-15% подвергают горячему прессованию при температуре 180-190^oC и давлении 150-200 кг/см² в течении 4-5 мин на 1 мм толщины изделия.

К недостаткам данного способа следует отнести следущее:
ступенчатое прессование с выдержкой 4-5 мин на каждый миллиметр толщины изделия приводит к низкой производительности машин, т.е. при средней толщине изделия 5 мм время формовки составит 20-25 мин и т.д.

создание условий горячего прессования при температуре 180-190^oC требует значительных затрат на специальное оборудование, т.е. в таких условиях необходимо, чтобы производилось нагревание смеси, форм и прессующего органа, что весьма сложно в осуществлении.

Известен также способ изготовления кислотоупорных бетонных изделий [2] заключающийся в формовке с применением вибрации предварительно выдержанной в течении 4-х сут и термообработанной по режиму:
30-70^o 3 ч;
80-100^o 2 ч;
120-150^o 3 ч.

сырьевой смеси, состоящей из жидкого стекла, перлита и андезита. Однако известный способ имеет следующие недостатки:
предварительная выдержка изделий в формах приводит к низкой оборачиваемости форм и требует значительных площадей для складирования;
смесь плохо формуется, что приводит к снижению прочности изделий;
для ее уплотнения необходимы виброплощадки специальной конструкции;
для облегчения извлечения изделий из форм необходимы специальные смазки или обильное смачивание форм, что будет сказываться на поверхностной фактуре готового изделия;
технически трудно осуществить ступенчатое нагревание изделия в определенном температурном и временном режиме.

Наиболее близким аналогом является способ изготовления изделий, предусматривающий смешение заполнителей с жидким стеклом, прессование изделий при давлении 100 и более кг/см², последующую термообработку в течении 1-4 ч [3]
Недостатками указанного способа является недостаточная прочность, а также то, что продолжительность сушки не подходит для объемных изделий, вследствие чего, что при такой скорости подъема температуры изделие разрушится из-за возникающих температурных перепадов, а также из-за воздействия паров воды.

Целью заявленного способа является увеличение прочности и экономичности изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления строительных изделий путем смешения заполнителей с жидким стеклом, прессования изделий и их термообработки, прессование осуществляют при влажности смеси 7-10% и давлении 200-300 кг/см², а термообработку в закрытом объеме нагревом до 350^oC со скоростью исключающей деформирования изделий.

Способ осуществляется следующим образом.

Отдозированное количество молотого песка с удельной поверхностью S_уд.= 250м²/кг смешивают в течении 2,5 мин в бетономешалке, например, марки СБ-142, с 6-10% от массы песка жидкого стекла ( γ_уд. 1,34). Полученная смесь укладывается в металлические пресс-формы необходимых размеров таким слоем, чтобы после прессования под давлением 20-30 МПа обеспечить необходимую толщину изделия. Количество жидкого стекла в пределах 6-10 от массы песка обеспечивает получение рыхло-связанной смеси, которая после прессования приобретает прочность, позволяющую производить немедленную распалубку и удаление готового изделия из пресс-формы. Отформованный "сырец" укладывается на поддон и помещается в закрытую форму, где производится термостатирование образца при температурах до 350^oC в течении 3-4 ч. При медленном подъеме температуры, вследствие наличия в жидком стекле определенного количества воды, последняя постепенно удаляется из формуемой массы и создает парогазовую атмосферу, способствующую эффективному набору прочности за счет направленного структурообразования.

Сопоставимый анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что он не требует предварительной выдержки образцов в формах в течении необходимого времени, позволяет снизить цикл тепловой обработки в 2 раза, получать необходимую первоначальную прочность, позволяющую производить съем "сырца" немедленно после формовки. В результате пропадает надобность применения специальных смазок и значительно увеличивается оборачиваемость оснастки. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что способ изготовления изделий путем смешения дисперсных материалов с жидким стеклом с последующим формованием и термостатированием является широко известным приемом.

Изготовление изделий по предлагаемому способу позволяет значительно упростить технологию, увеличить прочность, снизить себестоимость готовой продукции. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

Для осуществления предложенного способа было приготовлено несколько вариантов смесей, отличающихся содержанием ингредиентов (табл. 1).

В приготовленных вариантах примеров количество молотого песка бралось постоянным, равным 2,2 кг, а количество жидкого стекла варьировалось ступенями по 2% от 4 до 12% от массы песка. Из приготовленных смесей прессовались образцы балочки 4х4х16 см, одна часть из которых после термообработки и остывания испытывалась на изгиб, а половиночка на сжатие, а другая на морозостойкость и водопоглощение.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Анализ табл. 2 показывает, что во всех предложенных примерах по предлагаемому способу изготовления достигается значительное увеличение прочности (в 2 и более раза) на сжатие и изгиб (1,2-1,5 раза). Полученные изделия имеют высокую марку по морозостойкости и низкое водопоглощение.

Технико-экономические преимущества предложенного технического решения по сравнению с аналогом и прототипом очевидны, т.к. использование его для изготовления изделий обеспечивает следующие преимущества:
позволяет повысить оборачиваемость пресс-форм за счет немедленной распалубки изделий;
пзволяет снизить время на тепловую обработку;
позволяет избавиться от вибрирования смесей;
позволяет улучшить лицевую поверхность готовых изделий.

Закрытый объем представляет собой (см. чертеж) закрытый объем в виде ящика 1, состоящего из верхней 2 и нижней 3 части. Верхняя часть короб 2, выполнен из листового металла с герметично проваренными швами, нижняя 3 выполнена в виде поддона с загнутыми краями. Размер в плане поддона, как видно на чертеже, больше размера в плане верхней части. Изделия 4 в кассетах устанавливаются на нижнюю часть, сверху надевается короб 2, в образовавшийся желобок 5 засыпается песок для относительной герметичности. Ящик 1 устанавливается в печь 6 и подвергается термообработке с постепенным подъемом температуры до 350^oC, со скоростью исключающей растрескивание изделий.

При подъеме температуры влага, распределенная в объеме материала, начинает испаряться, при этом в ящике образуется парогазовая атмосфера с уникальными свойствами, небольшое избыточное давление которой не позволяет наружному воздуху попасть в короб. Поддерживаемая таким образом паро-газовая среда участвует в процессе структурообразования материала изделия. Во всех других случаях выделявшиеся в процессе тепловой обработки газы смешиваются и удаляются, т.е. процесс происходит без их участия.

Использование: изобретение относится к области промышленности строительных материалов, в частности к способу изготовления строительных изделий. Сущность изобретения: упрощение технологии, ускорение времени структурообразования, увеличение прочности и экономичности изделий. Достигается путем перемешивания молотого песка с жидким стеклом с последующим прессованием под давлением 200-300 кг/см² и термообработкой при температурах до 350^oC, исключающих деформирование изделия. 1ил., 2 табл.

Способ изготовления строительных изделий путем смешения заполнителей с жидким стеклом, прессования изделий и их термообработки, отличающийся тем, что прессование осуществляют при влажности смеси 7 10% и давлении 200 300 кг/см², а термообработку в закрытом объеме нагревом до 350^oС со скоростью, исключающей деформирование изделий.