КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА

КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА


RU (11) 2303020 (13) C2

(51) МПК
C04B 35/14 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 27.09.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.07.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2005116592/03 
(22) Дата подачи заявки: 2005.05.31 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.05.31 
(43) Дата публикации заявки: 2006.11.20 
(45) Опубликовано: 2007.07.20 
(56) Аналоги изобретения: ИВАНЕНКО В.Н. Строительные материалы и изделия из кремнистых пород. - Киев: Будевельник, 1978, с.22, 23. RU 2081092 C1, 10.06.1997. RU 2096389 C1, 20.11.1997. RU 2105735 С1, 27.12.1998. US 2004060479 А, 01.04.2004. 
(72) Имя изобретателя: Лапунова Кира Алексеевна (RU); Иванюта Григорий Николаевич (RU); Талпа Борис Васильевич (RU); Михайлов Дмитрий Юрьевич (RU); Козлов Григорий Александрович (RU); Котляр Владимир Дмитриевич (RU); Бондарюк Анна Григорьевна (RU); Щеголькова Евгения Николаевна (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Иванюта Григорий Николаевич (RU); Котляр Владимир Дмитриевич (RU); Бондарюк Анна Григорьевна (RU); Ростовский государственный строительный университет (RU) 
(98) Адрес для переписки: 344022, г.Ростов-на-Дону, ул.Социалистическая, 162, РГСУ, патентный отдел 

(54) КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА
Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности стеновым керамическим изделиям, и может быть использовано при производстве керамического кирпича и камней. Техническим результатом изобретения является получение стеновых керамических изделий пониженной средней плотностью. Указанный результат изобретения достигается тем, что керамическая масса, включающая опоку, дополнительно содержит в составе в качестве поверхностно-активного вещества суперпластификатор С-3, при следующем соотношении компонентов, мас.%: опока 80-90; суперпластификатор С-3 0,2-2,0; вода остальное. 4 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности стеновым керамическим изделиям, и может быть использовано при производстве керамического кирпича и камней.

Основным сырьем для производства стеновой керамики является легкоплавкое глинистое сырье, однако черепок на его основе обладает повышенной средней плотностью 1,7-2,1 г/см3 и соответственно повышенной теплопроводностью 0,7 - 0,9 Вт/(м·К).

Известны способы изготовления стеновых керамических изделий на основе кремнистых опал-кристобалитовых пород - опок. Однако в силу того, что кремнистые породы являются камневидным сырьем, они обладают даже в измельченном виде малой пластичностью, связующей способностью и, как следствие, плохими формовочными свойствами при пластическом способе формования. Но в силу их высокой пористости керамический черепок на их основе имеет невысокую среднюю плотность 1,25-1,55 г/см3. Для улучшения формовочных свойств вводят большое количество глинистого компонента. Однако это приводит к увеличению средней плотности керамического черепка и изделия в целом.

Известна керамическая масса для получения керамического кирпича (см. А.С. СССР 800161) на основе одной из разновидностей кремнистых опал-кристобалитовых пород (диатомит, трепел, опока) 66-72%, отходов производства хлористого кальция 6-12% и подмыльного щелока 20-24%.

Недостатком этой массы является использование хлористого кальция, который вызывает быструю коррозию металлических поверхностей технологического оборудования на стадии подготовки массы и прессования изделий, а на стадии обжига часть хлора улетучивается, что вызывает высокую агрессивность дымовых газов. Кроме того, в силу высокой растворимости хлорного кальция и его повышенного содержания в керамической массе на гранях изделий образуются высолы и оплавление поверхности.

Наиболее близким техническим решением является керамическая масса на основе кремнистых пород (опок) с незначительным количеством легкоплавких примесей (В.Н.Иваненко. Строительные материалы и изделия из кремнистых пород. Будевельник, Киев, 1978, стр.10, 22-23).

Недостатком известной массы является повышенная температура обжига (до 1300°С), пониженная степень спекаемости, невысокие показатели по прочности, относительно высокое давление прессования, тонкое измельчение пресс-порошка.

Задачей настоящего изобретения является получение стеновых керамических изделий на основе кремнистых опал-кристобалитовых пород - опок, пониженной средней плотности, измельченной до крупности 0,315-2,5 мм. Учитывая неудовлетворительные формовочные свойства опок при пластическом способе формования, изделия получают полусухим способом. Помимо воды затворения пресс-порошок на основе опок включает поверхностно-активное вещество и, в частности, суперпластификатор С-3.

Сущность изобретения заключается в том, что керамическая масса, включающая опал-кристобалитовую породу - опоку, измельченную до крупности 0,315-2,5 мм, дополнительно содержит 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 


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 0,315-2,5 мм опока дает удешевление технологического процесса, уменьшение усадочных деформаций, позволяет повысить прессуемость массы.

Характеристики исходных материалов

1. Опока

Опоки - легкие плотные тонкопористые породы, состоящие в основном из мельчайших (менее 0,005 мм) частиц опал-кристобалита. Средняя плотность их составляет 1100-1600 кг/м 3, пористость достигает 55% (обычно 30-40%).

Опоки - 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 обусловливает широкий диапазон физико-технических и технологических свойств. Усредненный химический состав опок приведен в таблице 1.

Россия располагает крупнейшей сырьевой базой кремнистых опал-кристобалитовых пород, наибольшим распространением среди которых пользуются опоки. На территории России опоки широко встречаются в районах Поволжья и Дона, Западной Сибири, на юге России, в центральных и западных областях Европейской части России, Ленинградской области, Дальнем Востоке, Кольском полуострове, на Камчатке.

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.

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 были использованы глинисто-карбонатные опоки Журавского месторождения. Зерновой состав измельченных проб опок и влияние степени измельчения опок и формовочной влажности на среднюю плотность и прочность при сжатии приведены в таблицах 2 и 3.

Образцы изготовлялись следующим образом.

Предварительно опока подсушивалась до воздушно-сухого состояния, затем измельчалась на щековой дробилке (пропускалась один-три раза) до максимальной крупности 2,5-0,315 мм, после чего просеивалась на ситах с заданным размером ячеек. Затем отдозированное ПАВ растворялось в воде, и данным раствором равномерно увлажнялась измельченная опока. Приготовленный пресс-порошок вылеживался в герметичных емкостях 6-12 часов, после чего снова просеивался через сита 2,5 мм. Подготовленный пресс-порошок поступал на прессование. Удельное давление прессования составляло 200 кгс/см2. После подсушки изделия обжигались с выдержкой при максимальной температуре 1000°С 2 часа.

Изобретение применимо при производстве стеновой керамики. Средняя плотность пустотелых изделий при сохранении требований ГОСТ 530-95 может достигать 800 кг/м3.

Таблица 1

Усредненный химический состав опок 
Порода П. п.п SiO2 AI2O3 Fe2O3+FeO CaO MgO SO 3 общ. К2O Na2O SiO2 раст-й в 5% КОН 
Опоки 1,7-17,6 62,3-89,8 3,2-16,5 1,0-7,6 0,1-22.8 0,03-5,6 0,0-0,55 0,6-3,08 0,02-1,79 12,0-76,0 


Таблица 2

Влияние степени измельчения опок и формовочной влажности на среднюю плотность и прочность при сжатии

Шифр зернового состава Содержание пластификатора С-3 Формовочная влажность, % Средняя прочность, г/см 3 Предел прочности при сжатии, кгс/см 2 
I 0.5 12 1,21 78,3 
18 1,34 99,0 
II 0.5 12 1,22 91,1 
18 1,36 149,5 
III 0.5 12 1,22 137,7 
18 1,37 220,1 
IV 0.5 12 1,24 195,9 
18 1,41 377,0 


Таблица 3

Зерновой состав измельченных проб опок 
Группа порошка Содержание фракций, мм, в % 
2,5-1,25 1,25-0,63 0,63-0,315 0,315-0,14 0,14-0,071 Менее 0,071 
I 12,7-13,8 10,5-12,9 14,8-16,3 13,6-15,1 20,6-22,3 21,6-27,8 
II - 14,3-17,9 15,4-17,0 16,5-19,4 21,0-24,2 26,5-32,8 
III - - 18,1-21,8 23,5-27,0 23,9-26,4 28.8-34,5 
IV - - - 27,0-31,1 30,1-33,2 42,9-49,7 


Таблица 4

Составы и свойства изделий

№ Состав предлагаемый Физико-механические характеристики 
Опока, % Суперпластификатор С-3, % Вода, % Rсж, кгс/см2 Плотность, г/см3 Коэффициент теплопроводности ( ), Вт/(м·К) 
1 78 0,1 21,9 180,6 1,29 0,51 
2 80 0,2 19,8 365,3 1,39 0,59 
3 85 1,0 14,0 370,2 1,48 0,62 
4 90 2,0 8,0 192,0 1,31 0,56 
5 92 2,5 5,5 70,4 1,25 0,47 
Состав известный 
1 80,2-92 - 8,0-19,8 90-160 1,31-1,43 0,60 






ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Керамическая масса, включающая опал-кристобалитовую породу - опоку, отличающаяся тем, что используется опока, измельченная до крупности 0,315-2,5 мм, и масса дополнительно содержит 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