СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1999 года по МПК C04B38/00 C04B33/32 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к производству керамических конструкционно-теплоизоляционных изделий пористой структуры.

Известен способ изготовления пористых строительных изделий, заключающийся в следующем.

Из природного глинистого сырья путем комкования, дробления или формовки на ленточных прессах готовят отдельные элементы (кусочки) массы длиной 2... 50 мм и 5...20 мм диаметром. Во вращающейся печи при температуре 1100-1200^oC в течение 40. . . 60 мин кусочки вспучивают в гранулы. Гранулы с указанной температурой загружают в формы. Склеивание зерен осуществляют путем опыления или обрызгивания поверхности зерен сухим порошком или водной суспензией легкоплавкой смеси в момент выхода зерен из печи в формы. После этого производят подогрев и выдержку деталей в формах при температуре, достаточной для оплавления поверхностного слоя порошка и соединения отдельных зерен в местах их соприкосновения друг с другом. (см. Авторское свидетельство СССР N 75102, C 04 B 38/00, 1949 г.)
Известен также способ изготовления керамзитовых блоков из керамзитовых шариков (хейдита).

Керамзит широко применяют для легких бетонов. Известный способ позволяет получать более легкий и менее теплопроводный материал, чем бетон на керамзитовых заполнителях. Подобный материал со средней плотностью от 0,32 до 0,60 кг/см³ при прочности от 14 до 32 кг/см² и соответствующей их средней плотности теплопроводностью может быть получен путем горячего прессования керамзитового гравия непосредственно на выходе его из обжиговой печи, т.е. при температуре 900 - 1100^oC.

Раскаленные находящиеся в пиропластическом состоянии шарики поступают из печи в специальную металлическую форму с откидными боковыми стенками. После наполнения формы шариками ее подводят под пуансон пресса, плотно входящий в форму. При незначительном нажиме пуансона на шарики они сплющиваются и слепляются между собой, образуя блок. После окончания процесса прессования пуансон из формы выводят, форму по рельсам откатывают и вместо нее устанавливают следующую, загруженную шариками.

Запрессованную форму раскрывают, горячий блок вынимают из формы специальными клещами и устанавливают в туннельную печь для охлаждения и отжига. [см. Авторское свидетельство СССР N 62030, В 28 В 3/00, 1940].

В основу способа изготовления пористых строительных изделий положен принцип горячего формования вспученных гранул керамзита, баротелита, обсидиана и подобных им пористых материалов. Технологический процесс производства включает подготовку сырья и его обжиг до вспучивания. Эти переделы осуществляют известными способами с использованием в основном серийного оборудования. Гранулы вспученного материала, находящегося в пиропластическом состоянии, из печи обжига перегружают в печь дополнительной тепловой обработки, где путем кратковременного теплового воздействия при температуре на 100...200^oC выше температуры вспучивания, на поверхности гранул образуется оплавленная пленка. Обработанные таким образом гранулы загружают в пресс-формы и подвергают прессованию.

Отформованные изделия в виде блоков, плит, скорлуп и т.п. подают в холодильник и охлаждают по режиму, при котором деструктивные изменения в материале сводятся к минимуму. Для таких изделий вяжущим веществом является оплавленная пленка на поверхности гранул. За счет пластической деформации гранул в процессе прессования изделий увеличивается контактная зона между гранулами и сыпучий материал превращается в монолит с прочностью, необходимой для стеновых блоков, теплоизоляционных плит, скорлуп и других изделий, [см. Патент РФ N 2085545, C 04 B 38/00,33/32,1997.]
Наиболее близким к заявляемому является способ получения керамзита в кольцевой печи.

Обжигу подвергали сырцовые образцы плотной структуры, отформованные из легкоплавкой глины, имеющей склонность вспучиваться при обжиге. Образцы имели размеры нормального кирпича (250х120х65 мм).

Максимально разреженную садку кирпича- сырца выполняли на полную высоту печи (18 рядов). В качестве топлива использовали каменноугольный штыб, загружаемый в печь сверху. Тепловую обработку производили по следующему режиму:
Сушка 5-6 ч.

Нагрев до 800^oC 2-3 ч.

Выдержка при 800-900^oC 0,5-1 ч.

Подъем температуры до 1100^oC 1-2 ч.

Выдержка при 1100-1200^oC 0,5-1 ч.

Охлаждение 5-6 ч.

В результате обжига произошло вспучивание глины, причем размеры камней увеличились в основном в сторону свободных ложковых плоскостей. Средняя плотность полученного керамзита неравномерная и колеблется от 600 до 1200 кг/куб. м. После дробления и сортировки керамзитовый щебень был использован при производстве легких бетонов. [см. Еворенко Г.И. "Строительные материалы Забайкалья", Читинское книжное издательство, Чита, 1961, с.56, 57]
Недостатком двух первых аналогов является непроизводительное поштучное изготовление изделий в индивидуальных дорогостоящих формах из огнеупорных материалов. Недостаток третьего в том, что для его реализации необходимо два нагревательных аппарата, причем в перерывах между двумя нагревами возможна ощутимая потеря тепла, которую необходимо восполнять.

Недостатки прототипа:
- цикличность технологии;
- большая продолжительность высокотемпературных технологических переделов;
- нестабильность свойств вспученного продукта;
- применимость полученного керамзита только в качестве заполнителя для бетона.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и получение конструкционно-теплоизоляционных изделий с заданными физико-механическими свойствами.

Указанную цель достигают благодаря обжигу в печи глиняных сырцовых заготовок, выполненных в виде кирпича со сквозными отверстиями в ложковой плоскости, что позволяет увеличить площадь нагреваемой поверхности и устранить препятствия для увеличения объема материала при вспучивании, а формование изделий осуществляют методом проката или прессованием. Управление плотностью и прочностью материала регулируют температурным режимом и величиной прилагаемого при формовании давления.

На термообработку подают сырцовые заготовки при формовочной влажности и нагревают до 450-600^oC со скроростью 100-120 град/мин. Дальнейшее нагревание до 1100-1250^oC осуществляется со скоростью 150-200 град/мин и при этой температуре заготовки выдерживают до вспучивания материала и образования на его поверхности оплавленной пленки. При такой температуре заготовки находятся в пиропластическом состоянии, поэтому прилагая к ним механическое воздействие в виде прессования или проката, можно их формовать, придавая заданную форму.

Пример 1. В качестве исходного сырья для изготовления строительного изделия использовали глиняно-сырцовые заготовки влажностью 29% в виде кирпича со сквозными отверстиями по ложковой поверхности. Обжиг производили в камерной печи. Высота садки 250 мм, размеры в плане 270х250 мм. Заготовки укладывали таким образом, чтобы соблюдалась соосность сквозных отверстий в соприкасающихся ложковых поверхностях. Температуру заготовок до 450-500^oC поднимали со скоростью 100-200 град/мин, при дальнейшим нагревание заготовок до 1100-1150^oC со скоростью 150-200 град/мин. При 1100-1150^oC образцы выдерживали до вспучивания и в пиропластическом состоянии придавали им заданную форму методом прессования, после чего быстро охлаждали до 500-700^oC, затем накрывали слоем минеральной ваты и охлаждали со скоростью 60-120 град/мин. Свойства изделия: средняя плотность 300 кг/м³; прочность при сжатии 2,4 МПа.

Пример 2. Исходное сырье, печь и условия садки и охлаждения те же, что и в примере 1. Влажность сырцовых заготовок 10,5%.

Нагревание заготовок до 500-600^oC со скоростью 100-120 град/мин, дальнейшее нагревание до 1150-1250^oC со скоростью 150-200 град/мин. При температуре 1150-1250^oC заготовки выдерживали до вспучивания и в пиропластическом состояния прессовали их, придавая заданную форму.) Свойства изделия: средняя плотность 700 кг/м³; прочность при сжатии 12 МПа.

Способ изготовления пористых строительных изделий относится к промышленности строительных материалов, изделий и конструкций. Он включает в единый технологический процесс формование сырцовых заготовок в виде кирпичей с отверстиями в ложковой поверхности, загрузку их на под печи и быстрый обжиг до вспучивания. Из вспученного материала методом проката или прессования изготовляют строительные изделия в виде плит, блоков, скорлуп и т.п. и охлаждают, не допуская возникновения в них разрушающих термических напряжений. Нагревание заготовок проводят до 450-600^oC со скоростью 100-120 град/мин, дальнейшее нагревание до 1100-1250^oC - со скоростью 150 - 200 град/мин. После прессования или проката в пиропластичном состоянии проводят быстрое охлаждение до 500-700^oC с последующим охлаждением со скоростью 60-120 град/мин. Способ позволяет получать конструкционно-теплоизоляционные изделия с заданными физико-механическими свойствами в едином технологическом процессе.

Способ изготовления пористых строительных изделий путем формования из способного вспучиваться природного глинистого сырья сырцовых заготовок в виде кирпича, их обжига при разреженной садке и охлаждения, отличающийся тем, что сырцовые заготовки формуют в виде кирпича со сквозными отверстиями в ложковой плоскости, укладывают в печь при высоте садки 250 - 800 мм, располагая заготовки так, чтобы по образованным сквозными отверстиями каналам и в промежутках между заготовками имел возможность перемещаться поток разогретых газов, обеспечивая нагревание заготовок до 450 - 600^oС со скоростью 100 - 120 град/мин, дальнейшее нагревание до 1100 - 1250^oС со скоростью 150 - 200 град/мин, выдерживают до вспучивания и в пиропластическом состоянии придают им заданную форму методом прессования или проката, после чего проводят быстрое охлаждение до 500 - 700^oС и последующее охлаждение со скоростью 60 - 120 град/мин.