сырьевая смесь для изготовления керамических строительных изделий

Формула изобретения

Сырьевая смесь для изготовления керамических строительных изделий различного назначения, включающая зольную микросферу, глинистое сырье, отличающаяся тем, что дополнительно содержит молотое стекло с плотностью 2500 кг/м³ при отношении зольной микросферы к смеси глинистого сырья и молотого стекла 1,5-0,724 и следующем соотношении компонентов, мас.%:

Зольная микросфера	42-60
Глинистое сырье	13-41
Молотое стекло	10-43

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности керамических, и может быть использовано при изготовлении стеновых теплоэффективных строительных изделий.

Известна смесь для изготовления стеновых керамических изделий на основе глины, соломы мелко порезанной и вермикулита [1].

Известна сырьевая смесь для изготовления строительных изделий, содержащая зольную микросферу плотностью 300-500 кг/м ³ при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная зольная микросфера 60-70, глина 20-30, жидкое стекло плотностью 1,5 кг/м³ - остальное [2].

Известна сырьевая смесь для изготовления золокерамических теплоизояционных изделий, включающая, мас.%: глина 47-50, зольная микросфера 47-50, гумат калия 10%-ной концентрации 1-3 [3].

Гумат калия, взаимодействуя с кремнеземом глинистых минералов, образует вязкую стекловидную фазу, повышающую в результате плотность черепка без значительного повышения прочности изделий.

Наиболее близкой к предлагаемому решению является сырьевая смесь для изготовления изделий для теплоизоляции печных агрегатов и энергетического оборудования с температурой изолируемой поверхности до 1150°С, включающая огнеупорную глину 2-50 мас.% и легкую фракцию золы-уноса 50-98 мас.% Получаемый из данной сырьевой смеси материал характеризуется плотностью 0,5-0,75 г/см³ , прочностью 0,5-4,0 МПа, теплопроводностью 0,17-0,25 Вт/м. [4].

Недостатком известной керамической массы являются низкие показатели прочности и удельной прочности (отношение прочности материала к его плотности) изделий, что существенно увеличивает материалоемкость строительства зданий.

Задача предлагаемого решения - улучшение прочностных характеристик изделий при сохранении их плотности и теплозащитных свойств, снижение материалоемкости строительства и повышение энергосбережения при эксплуатации жилых и промышленных зданий.

Техническим результатом является улучшение конструкционного качества изделий за счет повышения удельной прочности (отношение прочности к плотности) материала при сохранении его теплозащитных характеристик.

Технический результат достигается тем, что известная сырьевая смесь для изготовления керамических строительных изделий, включающая зольную микросферу, глинистое сырье, отличающаяся тем, что дополнительно содержит молотое стекло с плотностью 2500 кг/м³ при отношении зольной микросферы к смеси глинистого сырья и молотого стекла 1,5-0,724 и следующем соотношении компонентов, мас.%:

Зольная микросфера	42-60
Глинистое сырье	13-41
Молотое стекло	10-43

Использование молотого стекла плотностью 2500 кг/м³ в сочетании с глиной плотностью 2500 кг/м³ при отношении зольной микросферы к смеси глинистого сырья и молотого стекла 1,5- 0,724 позволяет в процессе обжига сформировать структуру с гексагональной упаковкой микросфер, пустоты между которых заполнены смесью расплавленного стекла и глины, что гарантирует получение изделий с высокими удельными прочностями при сохранении теплозащитных свойств. Так как стекло обладает высокой механической прочностью (прочность при сжатии стекол разного вида находится в пределах от 5 до 200 кГ/мм ², т.е. приближается к прочности стали), то его добавка в состав глинистого сырья и зольной микросферы увеличивает прочность каркаса материала, а шаровая форма пустот обеспечивает повышенную структурную прочность (известно, что купола и арки обладают повышенной конструктивной прочностью). Таким образом, при сохранении плотности значительно повышается прочность материала, т.е. увеличивается удельная прочность.

Для изготовления изделий использовали зольные микросферы с насыпной плотностью 300-400 кг/м³ , глину с плотностью 2500 кг/м³, молотое стекло с плотностью 2500 кг/м³ и удельной поверхностью 1500-6000 см²/г.

Керамические изделия изготавливали по известной технологии полусухого формования, сырец формовали при давлении 5-10 МПа.

Обжиг вели при температуре 950-1150°С

Конкретные примеры составов сырьевой смеси для изготовления керамических изделий и физико-механические показатели представлены в таблице.

№ по пор.	Зольные микросферы, %	Глина	Молотое стекло	Прочность на сжатие, МПа	Плотность кг/м3	Удельная прочность, МПа·см3/г
1	60	30	10	16,4	862	19,0
2	47,6	39,3	13,1	18,4	941	19,6
3	43,5	14,1	42,4	26,3	1324	19,9
4	47,6	13	39,4	38,1	1300	29,3
5	43,5	14,1	42,4	28,2	1329	21,2
6	47,6	39,3	13,1	22,2	1012	21,9
7	42	15	43	18,3	1018	18,0
8	40	15	45	16,8	1125	14,9
9	65	27	8	9,3	796	11,7

Примеры 1, 7 выполнены при граничных значениях параметров и давлении формования 5 МПа.

Примеры 1, 2, 3 выполнены при оптимальных параметрах предлагаемого решения и давлении при формовании 5 МПа, примеры 4, 5, 6 при давлении формования 10 МПа.

Примеры 8, 9 выполнены с запредельными параметрами предлагаемого решения.

Из таблицы видно, что использование только приведенных в составе сочетаний компонентов и отношений зольной микросферы к смеси глинистого сырья и молотого стекла от 1,5 до 0,724 (примеры 1-7) позволяют изготавливать керамические изделия различного назначения, а именно конструкционно-теплоизоляционного вида для теплоизоляции печных агрегатов и энергетического оборудования увеличенной высоты (примеры 1, 2), а также конструкционного вида с высокими удельными прочностями (примеры 3, 7) для возведения зданий и сооружений повышенной этажности, что обеспечит снижение материалоемкости строительства и повышение энергосбережения при эксплуатации жилых и промышленных зданий. Выполнение примеров с запредельными параметрами предлагаемого решения (8, 9) не позволит достичь технического результата, так как с уменьшением отношения зольной микросферы к сумме глинистого сырья и молотого стекла 0,66 (пример 8) прочность материала снижается при высокой плотности, то есть уменьшается удельная прочность, а с увеличением отношения зольной микросферы к сумме глинистого сырья и молотого стекла 1,86 (пример 9) значительно снижается удельная прочность материала.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо и может быть использовано при производстве керамических изделий различного назначения без каких-либо особых условий.

Источники информации

1. RU 2205812, С04В 38/08, опубл. 2003 г.

2. RU 2200138, С04В 33/00, опубл. 2000 г.

3. RU 2308439, С04В 33/16, опубл. 2006 г.

4. RU 2057742, С04В 38/08, опубл. 1996 г.