СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕАВТОКЛАВНОГО СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА Российский патент 2024 года по МПК C04B28/18 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к изготовлению неавтоклавного силикатного кирпича.

Известен способ получения силикатного кирпича из сырьевой смеси содержащей, мас. %: известково-песчаное вяжущее 29,5 – 32,6, кварцевый песок 32,7 – 33,3, обожженный кремнеземистый мергель класса 5,0 – 0,0 мм 21,5 – 44,9 и заключающийся в совместном помоле комовой извести и кварцевого песка, смешении полученной смеси с обожженным при температуре 1000 °С в течение 15 минут мергелем, увлажнении, гашении смеси, формовании при давлении 20 МПа, автоклавировании при давлении пара 1 МПа и температуре 175 °С по режиму 2+8+2 ч [Патент РФ № 2212386, бюл. № 26, опубл. 20.09.2003].

Недостатком данного способа является – длительность (время), высокие температура и давление тепловой обработки.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ получения сырьевой смеси, описанный в патенте «Сырьевая смесь для получения силикатных изделий с использованием вскрышных пород горнодобывающей промышленности», и заключающийся в перемешивании негашеной извести, песчаной пелито-алевритовой породы с добавкой тонкомолотой песчаной пелито-алевритовой породы, с удельной поверхностью 800 м²/кг, увлажнении полученной смеси, гашении, формовании и тепловлажностной обработки при температуре 95±5 °С по режиму 1,5+9+1,5 [Патент РФ № 2439022, бюл. № 1, опубл. 10.01.2012].

Недостатком данного технического решения является длительность времени тепловлажностной обработки.

Изобретение направлено на сокращения времени тепловлажностной обработки, повышение прочности сырца при высоких показателях качества готового продукта.

Это достигается тем, что способ получения неавтоклавного силикатного кирпича, включает смешивание исходных компонентов, увлажнение, выдерживание в герметичной камере, формование при давлении 20 МПа, тепловлажностную обработку при температуре 95±5 °С, и отличается тем, что первоначально получают активную минеральную добавку путем раздельного измельчения 65 мас. % песчаной пелито-алевритовой породы и 35 мас. % мела до удельной поверхности 300 м²/кг, их смешивания, обжиг при 1000 °С в течение 3 ч, измельчение до удельной поверхности 500 м²/кг; смешивания негашеной извести с удельной поверхностью 600 м²/кг, песчаной пелито-алевритовой породы с удельной поверхностью 1000 м²/кг, песчаной пелито-алевритовой породы с удельной поверхностью 80-110 м²/кг и увлажнение полученной смеси, выдержка в герметичной камере до полного гашения извести; смешивание полученной смеси с активной минеральной добавкой, доувлажнение до формовочной влажности 10 - 12 %, выдержка сформованного кирпича-сырца в герметичной камере в течение 2 ч, тепловлажностная обработка в пропарочной камере по режиму 1,6+6+1,5 ч, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

молотая негашеная известь 5–10

песчаная пелито-алевритовая порода с удельной поверхностью 1000 м²/кг 10–20

активная минеральная добавка 11–15

песчаная пелито-алевритовая порода с удельной поверхностью 80–110 м²/кг – остальное.

В табл. 1 приведен химический состав песчаной пелито-алевритовой породы.

Таблица 1

Химический состав породы, мас. %

SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO K₂O Na₂O п.п.п. 79,4 10,26 2,57 0,05 0,02 1,28 1,15 5,27

Минеральный состав песчаной пелито-алевритовой (ПП-А) породы показывает, что порода содержит преимущественно кварц. В качестве второстепенных минералов содержатся полевые шпаты, каолинит, монтмориллонит, гидрослюда и смешаннослойные образования.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается от известного получением активной минеральной добавки путем раздельного измельчения 65 мас. % песчаной пелито-алевритовой породы и 35 мас. % мела (содеражние СаСO₃ + МgCO₃ не менее 95 %) до удельной поверхности 300 м²/кг, их смешивания, обжиг при 1000 °С в течение 3 ч, измельчение до удельной поверхности 500 м²/кг; смешивания измельченной до удельной поверхности 600 м²/кг негашеной извести (активность СаО + МgО не менее 90 %), измельченной до удельной поверхности 1000 м²/кг песчаной пелито-алевритовой породы, измельченной до 80-110 м²/кг песчаной пелито-алевритовой породы и увлажнение полученной смеси, выдержка в герметичной камере до полного гашения извести; смешивание полученной смеси с активной минеральной добавкой, доувлажнение до формовочной влажности 10 - 12 %, выдержка сформованного кирпича-сырца в герметичной камере в течение 2 ч; тепловлажностная обработка (ТВО) в пропарочной камере по режиму 1,6+6+1,5 ч, и как следствие, снижением энергоемкости получения неавтоклавного силикатного кирпича за счет сокращения времени тепловлажностной обработки. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в данной области техники не подтвердило наличия в последних признаков, совпадающих с его отличительными признаками, или признаков, влияющих на достижение указанного технического результата. Это позволило сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».

Предложенный способ получения неавтоклавного силикатного кирпича с использованием указанных компонентов в разработанных пропорциях позволяет сократить общее время тепловлажностной обработки с 12 до 9 ч.

Активную минеральную добавку (АМД) получают смешиванием предаврительно просеяной через сито с ячейками 2 мм и размолотой до удельной поверности 300 м²/кг песчаной пелито-алевритовой породы, а также мела (содеражние СаСO₃ + МgCO₃ не менее 95 %) измельченного до удельной поверности 300 м²/кг. Полученную сырьевую смесь обжигают при температуре 1000 °С, в течение 3 час. После обжига производится дополнительный помол обоженной сырьевой смеси до удельной поверхности 500 м²/кг.

В таблице 2 приведены состав сырьевой смеси для получения активной минеральной добавки.

Таблица 2

Состав сырьевой смеси для получения активной минеральной добавки

№ Наименование Состав сырьевой смеси, мас. % песчаная
пелито-алевритовая порода мел 1 АМД 65 35

Использование в качестве сырья для получения активной минеральной добавки песчаной пелито-алевритовой породы, характеризующийся наличием глинистых минералов незавершенной стадии минералообразования и высокодисперсного корродированного кварца с дефектной кристаллической решеткой предопределяет возможность более активного взаимодействия составляющих ПП-А породы с мелом при обжиге и последующим образованием силикатов кальция. Формирующиеся на их основе гидросиликаты кальция будут иметь сродство к новообразованиям, образующимся за счет взаимодействия гидроксида кальция и компонетов ПП-А породы в условиях тепловлажностной обработки, что достигается за счет использования ПП-А для получения, как активной минеральной добавки, так и для получения неавтоклавного силикатного кирпича.

Введение активной минеральной добавки в количестве 11-15 мас. % в сырьевую смесь для получения неавтоклавного силикатного кирпича (НСК), способствует до процесса тепловлажностной обработки изделий образованию гидросиликатов кальция – выступающих центрами кристаллизации. Это позволяет интенсифицировать процесс формирования кристаллического вещества на начальных этапах твердения НСК, что способствует сокращению времени тепловлажностной обработки, при сохранении требуемых эксплуатационных свойств. Формирование в структуре неавтоклавного силикатного кирпича до ТВО кристаллических новообразований за счет гидратации АМД, наряду с определенной дисперсностью используемых компонентов способствует повышению прочности кирпича-сырца.

Использование активной минеральной добавки позволяет снизить расход негашеной извести при сохранении прочностных показателей неавтоклавного силикатного кирпича, так как цементирующее вещество образуется не только в результате реакции гидроксида кальция с компонетами песчаной пелито-алевритовой породы в условиях тепловлажностной обработки, но и в результате гидратации компонентов активной минеральной добавки – силикатов кальция.

На первом этапе получают активную минеральную добавку путем раздельного измельчения песчаной пелито-алевритовой (ПП-А) породы и мела до удельной поверхности 300 м²/кг, их смешивания, обжиг при 1000 °С в течение 3 ч, измельчение до удельной поверхности 500 м²/кг. Смешивают негашеную известь с удельной поверхностью 600 м²/кг, песчаную пелито-алевритовую породу с удельной поверхностью 1000 м²/кг, песчаную пелито-алевритовую породу с удельной поверхностью 80-110 м²/кг, увлажняют полученную смесь, с последующей выдержкой в герметичной камере до полного гашения извести. Затем производят смешивание полученной смеси с активной минеральной добавкой и доувлажняют до формовочной влажности 10 - 12 %. Формуют кирпич-сырец при прессовом давлении 20 МПа и выдерживают его герметичной камере в течение 2 ч. Затем подвергают кирпич-сырец тепловлажностной обработки по режиму 1,5+6+1,5 при температуре 95±5 °С.

После семи суток выдержки в естественных условиях неавтоклавный силикатный кирпич испытывают на прочность при сжатии и изгибе по ГОСТ 8462-85.

В таблице 3 приведены составы сырьевой смеси для изготовления неавтоклавного силикатного кирпича по предлагаемому способу.

Таблица 3

Состав сырьевых смесей для получения

неавтоклавного силикатного кирпича

№ состава Состав сырьевой смеси, мас. % молотая негашеная известь,
Sуд = 600 м²/кг Песчаная пелито-алевритовая порода Активная минеральная добавка Удельная поверхность
1000 м²/кг Удельная поверхность
80–110 м²/кг 1 5 10 75 10 2 5 10 70 15 3 6 12 67 15 4 8 16 66 10 5 8 16 61 15 6 10 20 55 15 7 5 10 85 – 8 6 12 82 – 9 10 20 70 –

В таблице 4 приведены составы сырьевой смеси для изготовления неавтоклавного силикатного кирпича в сравнении с прототипом.

Таблица 4

Состав сырьевых смесей для получения неавтоклавного силикатного кирпича (ПРОТОТИП)

№ состава Состав сырьевой смеси, мас. % негашеная известь Песчаная пелито-алевритовая порода молотая песчаная пелито-алевритовая порода
(Sуд = 800 м²/кг) исходная песчаная пелито-алевритовая порода 1 6 12 77 2 10 20 70

Результаты физико-механических испытаний представлены в табл. 5.

Из табл. 5 видно, что использование предлагаемого способа обеспечивает сохранение прочностных характеристик неавтоклавного силикатного кирпича, в сравнении с прототипом, при снижении общего времени ТВО с 12 до 9 часов, что способствует снижению энергозатрат на производство.

Введение активной минеральной добавки, наряду с определенной дисперсностью компонентов обеспечивает прочность кирпича-сырца 2,3–3,2 МПа. Водопоглощение неавтоклавного силикатного кирпича составляет 12,5 – 13,7 мас. %. Морозостойкость 15 циклов, что отвечает требованиям для рядового силикатного кирпича.

Показатели значения коэффициента размягчения 0,7–0,8 свидетельствуют о водостойкости изделий; без активной минеральной добавки данный показатель составляет 0,6–0,7. Это достигается за счет того, что активная минеральная добавка способствует формированию в композите цементирующего вещества обладающего большей водостойкостью, и в том числе, проявляющего гидравлические свойства.

Полученный по предлагаемому способу неавтоклавный силикатный кирпич имеет среднюю плотность 1840–1960 кг/м³, которая сопоставима с показателями прототипа. Увеличение доли содержания активной минеральной добавки одновременно с увеличением извести, приводит к снижению средней плотности, и как следствие, уменьшению прочности.

При таком составе вследствие протекания реакций взаимодействия всех указанных компонентов в разработанных пропорциях позволяет снизить расход вяжущего компонента (негашеной извести) при сохранении прочностных показателей. Повышение содержания негашеной извести свыше 8 мас. %, при указанном содержании АМД будет приводить к снижению прочностных показателей изделий, причем тем больше, чем больше содержание негашеной извести в смеси.

Таблица 5

Физико-механические характеристики неавтоклавного силикатного кирпича

Показатель № состава № состава по прототипу 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 Предел прочности при сжатии, МПа 17,2 20 21 22,4 22,7 21 14 15,5 16,8 23,2 19,2 Предел прочности при изгибе, МПа 4,1 5 5,5 4,7 5 5 3 4 4 6,9 5 Средняя плотность, кг/м³ 1960 1950 1945 1900 1890 1840 1970 1940 1900 1960 1870 Водопоглощение, % 13,7 13,4 13,3 13 12,7 12,5 16,3 16 15 11,72 14,18 Коэффициент размягчения 0,7 0,8 0,8 0,75 0,8 0,75 0,6 0,65 0,65 0,85 0,78 Морозостойкость, в циклах, не менее 15 15 15 15 15 15 10 10 10 15 15 Предел прочности при сжатии кирпича-сырца, МПа 2,6 2,7 2,8 2,7 2,8 3,2 2,1 2,25 2,5 1,92 2,1

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к изготовлению неавтоклавного силикатного кирпича. Технический результат заключается в сокращении времени тепловлажностной обработки, повышении прочности кирпича-сырца при высоких показателях качества готового продукта. Способ получения неавтоклавного силикатного кирпича включает смешивание исходных компонентов, увлажнение, выдерживание в герметичной камере, формование при давлении 20 МПа, тепловлажностную обработку при температуре 95±5 °С, при этом первоначально получают активную минеральную добавку путем раздельного измельчения 65 мас. % песчаной пелито-алевритовой породы и 35 мас. % мела до удельной поверхности 300 м²/кг, их смешивания, обжиг при 1000 °С в течение 3 ч, измельчение до удельной поверхности 500 м²/кг; смешивание негашеной извести с удельной поверхностью 600 м²/кг, песчаной пелито-алевритовой породы с удельной поверхностью 1000 м²/кг, песчаной пелито-алевритовой породы с удельной поверхностью 80-110 м²/кг и увлажнение полученной смеси, выдержка в герметичной камере до полного гашения извести; смешивание полученной смеси с активной минеральной добавкой, доувлажнение до формовочной влажности 10 - 12 %, выдержка сформованного кирпича-сырца в герметичной камере в течение 2 ч, тепловлажностная обработка в пропарочной камере по режиму 1,6+6+1,5 ч, при следующем соотношении компонентов, мас. %: молотая негашеная известь 5–10; песчаная пелито-алевритовая порода с удельной поверхностью 1000 м²/кг 10–20; активная минеральная добавка 11–15; песчаная пелито-алевритовая порода с удельной поверхностью 80–110 м²/кг – остальное. 5 табл.

Способ получения неавтоклавного силикатного кирпича, включающий смешивание исходных компонентов, увлажнение, выдерживание в герметичной камере, формование при давлении 20 МПа, тепловлажностную обработку при температуре 95±5 °С, и отличающийся тем, что первоначально получают активную минеральную добавку путем раздельного измельчения 65 мас. % песчаной пелито-алевритовой породы и 35 мас. % мела до удельной поверхности 300 м²/кг, их смешивания, обжиг при 1000 °С в течение 3 ч, измельчение до удельной поверхности 500 м²/кг; смешивание негашеной извести с удельной поверхностью 600 м²/кг, песчаной пелито-алевритовой породы с удельной поверхностью 1000 м²/кг, песчаной пелито-алевритовой породы с удельной поверхностью 80-110 м²/кг и увлажнение полученной смеси, выдержка в герметичной камере до полного гашения извести; смешивание полученной смеси с активной минеральной добавкой, доувлажнение до формовочной влажности 10 - 12 %, выдержка сформованного кирпича-сырца в герметичной камере в течение 2 ч, тепловлажностная обработка в пропарочной камере по режиму 1,6+6+1,5 ч, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

молотая негашеная известь 5–10;

песчаная пелито-алевритовая порода с удельной поверхностью 1000 м²/кг 10–20;

активная минеральная добавка 11–15;

песчаная пелито-алевритовая порода с удельной поверхностью 80–110 м²/кг – остальное.