Технологическая линия по производству кладочных сухих строительных смесей для клинкерного кирпича Российский патент 2024 года по МПК C04B28/00 

Изобретение относится к области производства сухих строительных материалов, предназначено для изготовления кладочных сухих строительных смесей на основе опоко-цементного вяжущего для клинкерных изделий.

Известна технологическая линия для производства сухих строительных смесей, например, линия, содержащая установленные в технологической последовательности емкость для хранения вяжущего, емкость для хранения наполнителя, общий накопительный бункер, бункер добавок и смеситель компонентов вяжущего, наполнителя и добавок, при этом линия установлена на мобильном основании и снабжена механоактиватором подготовки добавок, сообщенным продуктопроводом с бункером добавок, а емкости для хранения соответственно вяжущего и наполнителя выполнены раздвижными по высоте и при помощи индивидуальных продуктопроводов сообщены с общим накопительным бункером, вывешенным на тензодатчиках на системе замера веса, снабженной пультом управления дозированной весовой выдачи компонентов, причем общий накопительный бункер и бункер добавок при помощи индивидуальных продуктопроводов сообщены со смесителем компонентов вяжущего, наполнителя и добавок, при этом линия выполнена с бункером готовой смеси, сообщенным со смесителем и снабжена узлом расфасовки и упаковки (см. патент № RU110680 U1, B28C 5/00, опубл. 27.11.2011).

Наиболее близким техническим решением является технологическая линия по производству сухих строительных смесей, содержащая расположенные последовательно по ходу технологического процесса и технологически связанные между собой загрузочное устройство для загрузки песка c устройством его предварительного отсева, сушильный агрегат, вибросито, приемные бункеры для разделенного на фракции песка, по меньшей мере один бункер для портландцемента и по меньшей мере один бункер для добавок, при этом бункеры снабжены дозировочными устройствами и сообщены со смесителем, дополнительно имеющая для опоковидного сырья последовательно установленные зубчатую дробилку, молотковую дробилку, вибросито с максимальным размером ячеек 1,2 мм и бункер для хранения опоковидного сырья, сообщенным со смесителем (см патент RU № 2801997 С1 B28C 5/00, C04B 40/00, опубл. 22.08.2023).

Недостатками известной технологической линии является применение природного необожжённого опоковидного сырья, которое всегда в небольшом количестве содержит глинистые минералы, водорастворимые соли, что будет являться причиной низкой прочности кладочных растворов, пониженной адгезии к поверхности кирпича и риски появления высолов на лицевой кирпичной кладке и, как следствие, такую смесь будет невозможно применить для высокопрочных кладок, например, клинкерного кирпича.

Технической задачей данного изобретения является создание технологической линии для приготовления смесей сухих строительных кладочных имеющих высокую стойкость к высолообразованию, повышенную прочность растворов на их основе и повышенную адгезию с керамическим кирпичом за счёт применения опоковидного сырья, обожжённого при низких температурах.

Сущность изобретения заключается в том, что технологическая линия по производству кладочных сухих строительных смесей для клинкерного кирпича, содержащая расположенные последовательно по ходу технологического процесса и технологически связанные между собой загрузочное устройство для загрузки песка c устройством его предварительного отсева, сушильный агрегат, вибросито, приемные бункеры для разделенного на фракции песка, по меньшей мере, один бункер для портландцемента и, по меньшей мере, один бункер для добавок, при этом бункеры снабжены дозировочными устройствами и сообщены со смесителем, снабженная для опоковидного сырья последовательно установленными зубчатой дробилкой, молотковой дробилкой, виброситом с максимальным размером ячеек 1,2 мм и бункером для хранения опоковидного сырья, сообщенным со смесителем при этом дополнительно содержит барабанную вращающуюся печь для низкотемпературного обжига от 550°С до 650°С опоковидного сырья, установленную после зубчатой дробилки.

Предлагаемая технологическая линия даёт возможность применять в производстве кладочных сухих строительных смесей опоковидное сырье, которое является вскрышной и невостребованной породой при добыче других полезных ископаемых, имеющих в составе различное количество глинистых минералов. Введение обожжённой опоки - легкого заполнителя с развитой пористостью различного минералогического состава в рецептуру кладочных смесей позволит снизить высолообразование на поверхности затвердевшего раствора, повысить его прочность как на сжатие, так и сцепления с основанием и, соответственно, улучшить прочность самой кирпичной конструкции.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена конструктивная схема технологической линии по производству кладочных сухих строительных смесей для клинкерного кирпича.

Технологическая линия по производству кладочных сухих строительных смесей для клинкерного кирпича, имеющая загрузочное устройство для песка 1, содержащее устройство предварительного отсева материала 2, сушильный агрегат 3, вибросито 4, подающее разделенный на фракции песок в приемные бункеры 5, по меньшей мере, один бункер 6 для вяжущего материала и, по меньшей мере, один бункер 7 для добавок, вышеуказанные бункеры, снабжены дозировочными устройствами и сообщены со смесителем 8, при этом в линии предусмотрены последовательно установленные зубчатая дробилка 9, молотковая дробилка 10 и вибросито 11 с максимальным размером ячеек 1,2 мм, барабанная (трубная) вращающаяся печь для низкотемпературного обжига опоковидного сырья 12, бункер 13 для хранения опоковидного сырья, сообщающийся со смесителем 8.

Линия работает следующим образом.

Привезенный из карьера песок просушивается до необходимой влажности и далее рассеивается на несколько фракций следующим образом: из загрузочного устройства 1 песок поступает в приемный бункер, который содержит устройство предварительного отсева материала 2, после этого песок подает в приемное отделение сушильного агрегата 3, выполненного на основе газового сушильного барабана. В сушильном агрегате 3 производится просушка песка до проектной влажности, после чего песок подается на вибросито 4, в котором происходит разделение песка на разные фракции, отличающиеся размером зерен (в кладочные строительные смеси будет применяться разная фракция песка для достижения требуемого качества затвердевшего раствора). Разделенные фракции песка подаются в приемные бункеры 5, цементное вяжущее (по меньшей мере) из одного бункера для вяжущего материала 6 и, по меньшей мере, из одного бункера для добавок 7 добавки (например, эфиры целлюлозы, эфиры крахмала, редиспергируемый порошок) поступают в смеситель 8. После зубчатой дробилки 9 опоку направляют в барабанную (трубную) вращающаяся печь для низкотемпературного обжига опоковидного сырья 12, после - в молотковую дробилку 10 и отсеянное на вибросите 11 с максимальным размером ячеек 1,2 мм обоженное опоковидное сырье направляется в бункер 13 для хранения обоженного опоковидного сырья, сообщающийся со смесителем 8, из которого после смешивания, смесь поступает в упаковочно-фасовочную машину. Готовая продукция транспортируется к месту постоянного или временного хранения. также в смеситель для перемешивания всех загруженных сырьевых компонентов. После следует операция упаковки и транспортировки сухой строительной смеси.

В результате предварительно проведенных испытаний было определено положительное влияние применения, обожжённого именно при температурах 550-650°С опоковидного сырья в составе сухой строительной смеси. Данный эффект достигается за счёт того, что при температурах обжига до 650°С глинистые минералы полностью теряют свою свободную (гигроскопичную) и связанную (кристаллизационную) воду и уже могут классифицироваться как минеральная добавка - глиеж по ГОСТ 31108-2020. Опаловый кремнезём опок также при обжиге полностью теряют свою свободную (гигроскопичную) воду и воду входящую в структуру опалового кремнезёма и может классифицироваться как минеральная техногенная добавка - пуццолана по ГОСТ 31108-2020. Повышенная удельная поверхность зерен аморфного кремнезема обусловливают высокие пуццолановые свойства и повышение физико-механических характеристик сухой строительной смеси на цементном вяжущем. Измельченный аморфный кремнезем и глиеж легко вступают в реакцию с гидроокисью кальция, высвобождаемой в процессе гидратации цемента, повышая тем самым количество гидратированных силикатов. В итоге после окончания гидролиза, гидратации цементного вяжущего при взаимодействии с водой и дальнейшего затвердевания раствора отмечается повышение прочностных характеристик сухой строительной кладочной смеси. Помимо прочего при применении кремнистого опоковидного сырья сухие строительные смеси также будут обладать повышенными теплоизоляционными свойствами в связи с развитой пористостью опоковидной добавки и необходимыми прочностными характеристиками.

Низкотемпературный обжиг опоковидного сырья значительно увеличивает сроки хранения сухих строительных смесей, так как при обжиге опок из них удаляется вся содержащаяся влага и далее опоки за счёт микропористой структуры и наличия опалового аморфного кремнезёма работают как поглотители воды, не позволяя влаге взаимодействовать с минералами цемента, в случае чего цемент может снижать свою активность.

Для подтверждения температурного интервала обжига опоковидного сырья были выполнены образцы балочки кладочного раствора, содержащего 10% обожженной опоки при различных температурах. Хранение образцов производилось в нормальных условиях: при температуре 20±2°С и относительной влажности 60%. Выполнялись испытания по определению прочности при сжатии затвердевшего кладочного раствора и также фиксировалось наличие или отсутствие на поверхности балочек высолов.

Таблица 1

Физико-механические характеристики смесей сухих строительных на цементном вяжущем с применением обожжённого опоковидного сырья

Температура обжига опоковидного сырья, °С Прочность при сжатии затвердевшего кладочного раствора, МПа Наличие высолов на поверхности затвердевшего кладочного раствора 500 11,7 Визуализируются следы солей 550 14,8 Отсутствуют 600 15,5 Отсутствуют 650 16,4 Отсутствуют 700 15,9 Присутствуют следы солей

Обжиг в интервале 550-650°С обусловлен тем, что при этих температурах происходит полная дегидратация содержащихся в опоках глинистых минералов с разрушением их структуры. При этом они теряют свои пластические свойства, становятся по сути гидравлической добавкой к цементам и соответственно не оказывают вредного влияния на свойства сухих строительных смесей. Обжиг выше 650°С не целесообразен, так как это приводит к большим энергозатратам, опаловый кремнезём опок переходит в опал-кристобалит и кристобалит, он становиться менее активным по отношению к минералам цемента, его реакционная способность снижается и соответственно снижается прочность затвердевших сухих строительных смесей.

Таблица 2

Составы смесей сухих строительных на цементном вяжущем с применением обожжённого опоковидного сырья и без опоковидного сырья

Наименование компонентов
в рецептурах Разработанные рецептуры №1
Состав сухой смеси, произведенной на предлагаемой линии Цементное вяжущее 25,0 Песок кварцевый 64,13 Природное необожженное опоковидное сырье фракции 0-1,25 мм - Обоженное опоковидное сырье фракции 0-1,25 мм 10,0 Эфир целлюлозы 0,12 Эфир крахмала 0,05 Редиспергируемый порошок 0,7

Таблица 3

Физико-механические характеристики смесей сухих строительных на цементном вяжущем с применением обоженного опоковидного сырья и без опоковидного сырья

Наименование компонентов
в рецептурах №1
Смесь, произведенная на предлагаемой линии Средняя плотность затвердевшего раствора, кг/м3 1501 Прочность при сжатии,
не менее МПа 15,5 Прочность сцепления с основанием, не менее МПа 0,85 Теплопроводность Вт/мК 0,051 Наличие высолов на поверхности - Отсутствуют

Таким образом, предлагаемая технологическая линия по производству сухих смесей строительного назначения обеспечивает изготовление многокомпонентных строительных смесей заданного состава. При этом данное техническое решение позволяет выпускать высококачественные строительные смеси и обеспечивает непрерывный цикл работы. Применение после зубчатой дробилки барабанной (трубной) вращающейся печи низкотемпературного обжига (550-650°С) позволяет вводить в сухие строительные смеси, по сути, комплексные активные минеральные добавки, обладающие пуццоланическими свойствами, что обеспечивает снижение высолообразования на поверхности затвердевшего кладочного раствора, повышение прочности и его адгезии с клинкерным кирпичом и, соответственно, увеличение прочности самой кирпичной кладки, кроме того, повысить сроки хранения сухих строительных смесей.

Применение в технологической линии данного технического решения обеспечивает получение кладочных сухих строительных смесей для клинкерного кирпича с широкими физико-механическими характеристиками и возможностью применения широко распространённых на территории России кремнистых пород.

Изобретение относится к области производства сухих строительных материалов, предназначено для изготовления кладочных сухих строительных смесей на основе опоко-цементного вяжущего для клинкерных изделий и заключается в том, что технологическая линия по производству кладочных сухих строительных смесей для клинкерного кирпича содержит расположенные последовательно по ходу технологического процесса и технологически связанные между собой загрузочное устройство для загрузки песка c устройством его предварительного отсева, сушильный агрегат, вибросито, приемные бункеры для разделенного на фракции песка, по меньшей мере, один бункер для портландцемента и, по меньшей мере, один бункер для добавок, при этом бункеры снабжены дозировочными устройствами и сообщены со смесителем, снабжена для опоковидного сырья последовательно установленными зубчатой дробилкой, молотковой дробилкой, виброситом с максимальным размером ячеек 1,2 мм и бункером для хранения опоковидного сырья, сообщенным со смесителем, при этом дополнительно содержит барабанную вращающуюся печь для низкотемпературного обжига от 550°С до 65°С опоковидного сырья, установленную после зубчатой дробилки, для приготовления смесей сухих строительных кладочных, имеющих высокую стойкость к высолообразованию, повышенную прочность растворов на их основе и повышенную адгезию с керамическим кирпичом за счёт применения опоковидного сырья, обожжённого при низких температурах. 1 ил., 3 табл.

Технологическая линия по производству кладочных сухих строительных смесей для клинкерного кирпича, содержащая расположенные последовательно по ходу технологического процесса и технологически связанные между собой загрузочное устройство для загрузки песка c устройством его предварительного отсева, сушильный агрегат, вибросито, приемные бункеры для разделенного на фракции песка, по меньшей мере, один бункер для портландцемента и, по меньшей мере, один бункер для добавок, при этом бункеры снабжены дозировочными устройствами и сообщены со смесителем, снабженная для опоковидного сырья последовательно установленными зубчатой дробилкой, молотковой дробилкой, виброситом с максимальным размером ячеек 1,2 мм и бункером для хранения опоковидного сырья, сообщенным со смесителем, отличающаяся тем, что содержит барабанную вращающуюся печь для низкотемпературного обжига от 550°С до 650°С опоковидного сырья, установленную после зубчатой дробилки.