Результат интеллектуальной деятельности: СИЛИКАТНАЯ МАССА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности стеновым силикатным изделиям автоклавного твердения.

Известна сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича и стеновых материалов, включающая известь, песок, добавку, содержащая в качестве добавки керамзитовый гравий фракции 5-10 мм, при следующем соотношении компонентов, вес.%: известь 10,2-12,2, песок 39,8-47,8, керамзитовый гравий 40-50 (RU №2243180 С2).

Известен кирпич с нанодобавками на основе массы, включающей 1-20 частей вяжущего, 0,1-5 частей добавки и 0,5-5 частей нанодобавок (CN 101318796 (А).

Наиболее близким техническим решением является формовочная смесь для производства прессованных силикатных изделий, включающая кварцевый песок, известково-кремнеземистое вяжущее с высококонцентрированной суспензией кремнеземсодержащего сырья влажностью 12-20% и содержанием частиц менее 5 мкм 20-50%, полученной мокрым помолом кварцевого песка, и молотой негашеной известью, при следующем соотношении компонентов, мас.%: кварцевый песок 70-84; известково-кремнеземистое вяжущее 16-30 при соотношении, мас.%: известь 75-85 и ВКВС кремнеземсодержащего сырья 15-25 (RU 2376258 C1).

Недостатком известной массы является относительно низкие физико-механические характеристики силикатных изделий.

Задачей настоящего изобретения является получение стеновых силикатных изделий с более высокими показателями предела прочности и морозостойкости.

Указанная задача решается тем, что силикатная масса, включающая кварцевый песок, известково-кремнеземистое вяжущее, состоящее из молотой негашеной извести и молотого песка, содержит известково-кремнеземистое вяжущее, которое дополнительно включает песок с удельной поверхностью не менее 20000 см²/г, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

при следующем соотношении, мас.%:

кварцевый песок 66,0-85,0;

указанное известково-кремнеземистое вяжущее 15,0-34,0.

Также указанная задача решается тем, что силикатная масса, включающая кварцевый песок, известково-кремнеземистое вяжущее, состоящее из молотой негашеной извести и молотого песка, содержит известково-кремнеземистое вяжущее, которое дополнительно включает песок с удельной поверхностью не менее 20000 см²/г при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная известь 30,0-34,0; молотый песок 62,0-69,9; песок с удельной поверхностью не менее 20000 см²/г 0,1-4,0, а смесь дополнительно содержит пигмент при следующем соотношении компонентов, мас.%: кварцевый песок 65,9-85,0, указанное известково-кремнеземистое вяжущее 14,0-34,0, пигмент 0,1-1,0.

Кварцевый песок (65,9-85,0%) является одним из основных компонентов силикатной смеси. Добавление песка к известково-кремнеземистому вяжущему в количестве менее 65,9% ведет к образованию усадочных трещин в изделиях, снижению физико-механических характеристик кирпичей вследствие недостаточного количества заполнителя, а также к большему расходу известково-кремнеземистого вяжущего, что в свою очередь повышает стоимость готовых изделий. Содержание песка более 85% не приводит к получению изделий с пониженными показателями по теплопроводности и средней плотности.

Известково-кремнеземистое вяжущее в производстве силикатного кирпича получают совместным помолом негашеной извести с кварцевым песком. При автоклавной обработке при повышенной температуре и влажности это вяжущее способствует образованию низкоосновных гидросиликатов кальция, цементирующих зерна песка. Содержание в массе указанного вяжущего менее 14,0% обуславливает получение силикатных изделий относительно низких прочностных характеристик. Ввод известково-кремнеземистого вяжущего более 34% существенно не улучшает физико-механические характеристики готовых изделий и приводит к повышенным экономическим затратам.

Молотая негашеная известь является одним из компонентов известково-кремнеземистого вяжущего. Дозу извести в силикатной массе определяют по содержанию той ее активной части, которая будет участвовать в реакции твердения, то есть окиси кальция. Поэтому норму извести устанавливают в первую очередь в зависимости от ее активности. Ввод указанной извести менее 30,0% не обеспечит получения требуемой активности известково-кремнеземистого вяжущего, и, как следствие, силикатные изделия не обладают необходимыми прочностными свойствами. Содержание молотой негашеной извести более 34,0% повышает себестоимость и в то же время не оказывает положительного влияния на качество изделий.

Молотый песок является активной кремнеземистой добавкой, которая повышает гидравлическую активность вяжущего, улучшает зерновой состав смеси, заполняя пустоты между зернами кварцевого песка, повышает формовочные свойства смеси и прочность сырца. Содержание молотого песка менее 62,0% в известково-кремнеземистом вяжущем является недостаточным для полного связывания извести и образования максимального количества гидросиликатов кальция. Превышение содержания указанного песка более 69,9% ведет к уменьшению содержания молотой негашеной извести и снижению активности вяжущего.

Молотую негашеную известь и молотый песок получают методом измельчения в шаровой мельницы сухого помола.

В случае увеличения степени помола извести и песка физико-химические и технологические процессы протекают тем быстрее и полнее, чем больше их удельная поверхность в известково-кремнеземистом вяжущем. В качестве кремнеземистого компонента в известково-кремнеземистом вяжущем преимущественно используют кварцевый песок. Тонкий помол относительно дорог и требует большой затраты энергии, а значительное увеличение удельной поверхности не обеспечивает существенное повышение прочностных характеристик. Недостаточное измельчение песка и извести обуславливает получение готовых изделий с невысокой прочностью, что ограничивает использование кирпича в качестве конструктивного материала в строительстве. Обычно совместный размол осуществляют до удельной поверхности 3000-5000 см²/г (А.В.Волженский, Минеральные вяжущие вещества, Москва, Стройиздат, 1986, с.115).

Введение песка с удельной поверхностью не менее 20000 см²/г способствует повышению прочности и морозостойкости силикатных материалов, влияет на процессы структурообразования на наноуровне, создавая центры кристаллизации и активизируя процессы схватывания и твердения силикатной массы. Ввод указанного песка в силикатную массу менее 0,1% не оказывает заметного влияния на физико-механические показатели готовых изделий. При содержании данного компонента более 4,0% существенно повышается себестоимость изделий. Удельная поверхность дополнительно вводимого песка не менее 20000 см²/г обеспечивает получение исключительно прочного (марка М-300 и выше), низкопористого, цвето-, износо-, морозостойкого (более 75 циклов) и долговечного изделия.

Введение песка с удельной поверхностью менее 20000 см²/г не способствует повышению физико-механических показателей готовых изделий, не позволяет повысить марку изделий более 300 и получить кирпич с морозостойкостью выше 75 циклов.

Зависимость физико-механических характеристик готовых изделий от степени удельной поверхности дополнительно вводимого песка приведена в таблице 1.

Ввод в силикатную массу пигмента позволяет получать изделия различных цветов. При добавлении пигмента менее 0,1% силикатные кирпичи не обладают цветом необходимой интенсивности. Присутствие пигмента в массе более 1% приводит к существенному повышению себестоимости готовых изделий.

Характеристики исходных материалов

1. Кварцевый песок

Для производства силикатных изделий песок должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия». В предлагаемой силикатной массе использовался песок Глубокинского I месторождения.

2. Молотая негашеная известь

Известь должна удовлетворять требованиям ГОСТ 9179-77 "Известь строительная. Технические условия".

Используемая известь содержит:

активные CaO+MgO 80-90%;

активный MgO не более 5%;

не погасившие зерна не более 11%,

не содержит известь с размерами кусков более 20 мм, загрязненную инородными материалами.

3. Песок с удельной поверхностью не менее 20000 см²/г.

Для получения песка с удельной поверхностью 20000 см²/г использовался кварцевый песок Глубокинского I месторождения. Диспергирование (измельчение) проводилось на высокоскоростной мельнице планетарного типа «PULVERISETTE 6 FRITSCH».

4. Пигмент. Пигмент (оксид железа), обладающий высокой укрываемостью и красящей способностью, устойчивый к действию света, солей, слабых кислот, температуры, влажности и щелочей. Может быть использован любой другой пигмент из числа обычно используемых при изготовлении силикатного кирпича (Л.М.Хавкин, Технология силикатного кирпича, Москва, Стройиздат, 1982, с.340).

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемых составов масс были изготовлены стандартные образцы кирпича полнотелого размером 250×120×65 мм на ОАО "Глубокинский кирпичный завод" с различным соотношением вышеперечисленных компонентов. В качестве сырья были использованы песок Глубокинского I месторождения (РФ, Ростовская область), известь ООО «Донстройкомплект» (РФ, г.Россошь), пигмент (Китай).

Образцы изготовлялись следующим образом.

Для изготовления известково-кремнеземистого вяжущего производят совместный помол песка и негашеной молотой извести согласно рецептурному составу и добавляют предварительно подготовленный кварцевый песок с удельной поверхностью не менее 20000 см²/г. Затем полученное вяжущее смешивают с кварцевым песком, в случае изготовления цветного силикатного кирпича, также и пигментом, увлажняют до необходимой влажности и направляют для гашения в силосы. Гашеную массу подают в двухвальные смесители, для дополнительного увлажнения, перемешивания, и далее - на прессование.

Прессование изделий производят на гидравлических прессах под давлением до 18-20 МПа, обеспечивающим получение плотного и прочного кирпича. Отформованный сырец укладывают на вагонетку, которую направляют в автоклав для твердения. С повышением температуры (до 174-180°С) ускоряется реакция между известью и песком. Быстрое твердение происходит не только при высокой температуре, но и высокой влажности (пар давлением до 0,8 МПа).

Благодаря введению песка с удельной поверхностью не менее 20000 см²/г улучшаются показатели прочности и морозостойкости изделий за счет повышения реакционной способности компонентов силикатной смеси и более равномерного распределения частиц в смеси.

Состав и свойства силикатных изделий на основе предлагаемой массы представлены в таблицах 2 и 3.

Изобретение применимо при производстве силикатных изделий. Готовые изделия соответствуют ГОСТ 379-95 «Кирпич и камни силикатные. Технические условия».