Результат интеллектуальной деятельности: Способ изготовления гипсовых изделий на основе отходов производства базальтовых волокон

Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно - способам повышения прочности гипсовых изделий, которое может найти применение при производстве стеновых блоков, плит, панелей, мелкоштучных изделий из гипса.

Известен способ получения гипсовых изделий низко- и среднемарочных стеновых и мелкоштучных блоков, перегородочных плит и перемычек (RU, №2584018, МПК С04В 11/26, 20.05.2016), включающий перемешивание в течение 40-50 минут следующих компонентов масс. ч.: негашеной извести 0,04-0,12, фосфогипса 0,46-0,54 и воды при температуре 80-90°С и наполнителя - молотого кварцевого песка 0,19-0,23 до температуры 70°C с получением гомогенной смеси. Затем смесь формуют при расчетном давлении. После прессования образцы хранят при комнатной температуре и естественной влажности среды 7-28 суток.

Недостатком данной технологии является высокая трудоемкость ввиду необходимости определенной степени помола, сложность, большое количество компонентов.

Известен способ изготовления гипсовых изделий (RU, №2203235, МПК С04В 11/28/, 27.04.2003), включающий дробление кусковой до удельной поверхности 6400 см²/г⋅с последующей сушкой, смешивание молотого гипса со шлакопортландцементом и затворение полученной сухой смеси насыщенным раствором извести. Из полученной смеси формовали образцы методом двухстадийного прессования. На первой стадии прессования давление составляло 1/3 полной нагрузки и поддерживалось одну минуту. На второй стадии давление доводилось до расчетного значения и поддерживалось в течение трех минут. Компоненты брали в следующем соотношении, мас.%: двуводный вторичный гипс 65-75, шлакопортландцемент 10,5-13,5, указанная известь гашеная (на сухое) 0,0135-0,019, вода - остальное. Твердение происходило при влажности воздуха не менее 95% и температуре 20°С в течение 28 суток.

Недостатком этого изобретения также является энергоемкость технологического процесса, и как следствие, высокая стоимость изделий.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является способ изготовления гипсовых изделий на основе отходов производства базальтовых волокон, указанный в патенте №2601700 (RU, №2601700, МПК С04В 28/14, 10.11.2016), включающий дозирование, смешивание полуводного гипса с отходами производства базальтовых волокон в течение 1 минуты при следующем соотношении компонентов, мас. %: полуводный гипс 62,400-62,452, отход производства базальтового волокна 6,24-6,25, вода-остальное.

Недостатком изобретения является низкая прочность и плотность изделий из предложенной смеси.

Технической проблемой, решаемой при создании настоящего изобретения, является разработка способа изготовления гипсовых изделий на основе отходов производства базальтовых волокон с получением прочных и экономически выгодных гипсовых изделий.

Техническим результатом является повышение прочности, снижение стоимости изделий из гипса, а также снижение трудо- и энергоемкости, упрощение технологии их производства.

Поставленная проблема и технический результат достигаются тем, что в способе изготовления гипсовых изделий на основе отходов производства базальтовых волокон, включающем дозирование, смешивание полуводного гипса с отходами производства базальтовых волокон в течение 1 минуты, согласно изобретению, затворяют смесь полуводного гипса с отходами производства базальтовых волокон насыщенным раствором извести при следующем соотношении, мас.%:

затем полученную сырьевую смесь перемешивают в течение 30-40 секунд, формуют и выдерживают изделие, полученное из этой смеси, при температуре 20-25°С и влажности 50-60% в течение 6-7 суток в диоксиде углерода при давлении 0,010-0,015 МПа.

Присутствие ионов растворенного вещества отхода производства базальтовых волокон дополнительно упрочняет и уплотняет структуру гипсового изделия, участвуя в процессе структурообразования.

Выдерживание в среде диоксида углерода твердеющих гипсовых изделий, содержащих в своем составе насыщенный раствор гашеной извести, способствует образованию карбоната кальция на поверхности изделий, а также частично во внутренней структуре за счет открытой пористости. Карбонат кальция, закупоривая открытые поры, создает жесткую матрицу гипсового изделия. Таким образом, кольматация способствует снижению пористости на поверхности изделия, упрочнению его структуры, при этом не мешая дальнейшей кристаллизации, и набору прочности материала внутри изделия.

Процентное содержание полуводного гипса, отходов производства базальтовых волокон, насыщенного раствора извести гашеной выбраны экспериментально. Уменьшение процентного содержания полуводного гипса менее 66,4% приводит к снижению прочности гипсового изделия, а увеличение выше 66,8% - к снижению прочности и увеличению энергоемкости технологического процесса. При уменьшении содержания отходов производства базальтовых волокон менее 6,64% наблюдают снижение плотности и прочности, а при увеличении выше 6,7% - разуплотнение структуры гипсового материала. Уменьшение процентного содержания насыщенного раствора извести гашеной менее 66,4% приводит к к снижению прочности гипсового изделия и увеличению трудозатрат за счет снижения формуемости смеси, а увеличение выше 66,8% - к снижению плотности и прочности (добавить).

Способ изготовления гипсовых изделий на основе отходов производства базальтовых волокон осуществляется следующим образом.

Пример 1

Для приготовления сырьевой формовочной смеси для производства гипсовых изделий отвешивали 600 г (что соответствует 66,8 мас.%) полуводного гипса и 60 г (что соответствует 6,7 мас.%) отходов производства базальтовых волокон. Полученную смесь порошков перемешивали вручную в течение 1 минуты. После чего затворяли сухую смесь за счет добавления 250 мл (что соответствует 0,03 мас.%) насыщенного раствора извести и перемешивания в течение 30 секунд ручной мешалкой.

Далее затворенную смесь заливали в подготовленную форму. Формование образцов осуществляли литьевым способом. Твердение гипсовых образцов осуществляли при температуре 20°С и влажности 60% в течение 1 суток, далее в течение 6 суток образцы выдерживали в эксикаторе при том же температурно-влажностном режиме в диоксиде углерода при давлении 0,01 МПа.

При применении описанного способа прочность гипсовых изделий на 7 сутки твердения достигает 35,5 МПа, что на 33% выше по сравнению с контрольными изделиями из чистого гипса, плотность достигает 1595 кг/м.

Пример 2

Пример осуществляли аналогично примеру 1, но твердение гипсовых образцов осуществляли в течение 7 суток в нормальных условиях, без присутствия диоксида углерода.

В ходе эксперимента получены следующие результаты: предел прочности при сжатии - 27,5 МПа и плотность - 1548 кг/м³.

Пример 3

Пример осуществляли аналогично примеру 1, но твердение гипсовых образцов осуществляли в течение 7 суток в диоксиде углерода при давлении 0,001 МПа.

В ходе эксперимента получены следующие результаты: предел прочности при сжатии - 29,5 МПа и плотность - 1573 кг/м³.