КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА Российский патент 2009 года по МПК C04B35/14 

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 R_сж, 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.

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.

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