Результат интеллектуальной деятельности: Сырьевая смесь для производства строительных растворов и безобжиговых строительных изделий

Настоящее изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в основном для производства строительных растворов и безобжиговых строительных изделий, например, фасадной плитки.

Известна сырьевая смесь, которая содержит песок, цемент, пресс-порошок, пигмент «РЕД» (RU №2243952, С04В 28/02//С04В 111:20, 01.10.2005) при следующем соотношении компонентов, мас.%: Цемент 13,0-20,0, пресс-порошок 10,0-26,0, пигмент "РЕД" 3,0-7,0, песок 40,0-55,0, вода 12,0-14,0.

Недостатком данной смеси является недостаточно высокие теплозащитные свойства по параметру теплопроводности материала.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является сырьевая смесь для производства строительных растворов и безобжиговых строительных изделий (RU №2647541, С04В 28/02, 16.03.2018), которая содержит цемент, дробленый бой огнеупорных форм, пресс-порошок, пигмент «РЕД», отсев вторичного щебня, воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Недостатком данной смеси является недостаточно высокие теплозащитные свойства по параметру теплопроводности материала.

Задачей изобретения является создание новой смеси, обеспечивающей получение безобжиговых строительных материалов и растворов с улучшенными теплотехническими характеристиками, а именно с пониженным коэффициентом теплопроводности.

Поставленная техническая задача достигается тем, что сырьевая смесь для производства строительных растворов и безобжиговых строительных изделий, содержащая цемент, пресс-порошок состава, мас.%: кембрийская глина - 63,0, бентонит - 1,5, стеклобой - 4,0, череп - 5,0, гранитные отсевы - 13,0, доломит - 13,5, углекислый натрий - Na₂CO₃ - 0,18-0,28 сверх 100% и жидкое стекло - 0,36 сверх 100%, пигмент «РЕД» и воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит гранулированный доменный шлак, отсеянный на сите №1,25, дробленый бой керамического кирпича, отсеянный на сите №2,5, и комплексную добавку, представленную водным раствором с плотностью ρ=1,037 г/см³, значением водородного показателя рН=6,5, в виде смеси карбоксилатов сополимера метакриловой кислоты, сополимера малеиновой кислоты и золя кремниевой кислоты с плотностью ρ=1,021 г/см³, значением водородного показателя рН=4,0, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

В работе используются следующие материалы:

Портландцемент марки М 400. Пигмент "РЕД", ТУ2322-003-49990652-99, разработанный на основе железосодержащих отходов, имеет следующий состав: Fe₂O₃ - 98%, ZnO - 2%. Пресс-порошок для производства керамической плитки имеет следующий состав, мас.%: кембрийская глина - 63,0, бентонит - 1,5, стеклобой - 4,0, череп - 5,0, гранитные отсевы - 13,0, доломит - 13,5, Na₂CO₃ сверх 100% 0,18-0,28, жидкое стекло сверх 100% - 0,36. В качестве заполнителя используется гранулированный доменный шлак с размером частиц менее 1,25 мм и кирпичный бой, представленный боем керамического кирпича любых марок на основе кембрийской глины с температурой обжига плюс 980 градусов, который подвергался дроблению и отсеву на сите №2,5.

При выплавке чугуна и стали образуется около тонны гранулированного доменного шлака на каждую тонну металла. При быстром охлаждении (грануляции) в шлаке присутствует стекло, содержание которого достигает 80% по массе и более. Так, например, гранулированный доменный шлак (г. Череповец) обладает аморфной структурой, содержит геленит, монтичеллит, шпинель и другие силикаты, алюминаты и алюмосиликаты кальция и магния и небольшое количество соединений железа и марганца. Череповецкий доменный шлак подвергался отсеву на сите с размером ячеек 1,25 мм. Гранулированный доменный шлак имеет собственную пористость, его насыпная плотность 800-900 кг/м³. Проведенные исследования пористости методом ртутной порометрии гранулированного доменного шлака показали преобладание пор размером около 50 мкм. Такие поры улучшают теплотехнические характеристики и в меньшей мере влияют на снижение прочностных характеристик.

Комплексная добавка представляет собой водный раствор, плотностью ρ=1,037 г/см³ и значением водородного показателя рН=6,5, смеси поликарбоксилатов сополимера метакриловой кислоты, сополимера ангидрида малеиновой кислоты и золя кремниевой кислоты с плотностью ρ=1,021 г/см³ и значением водородного показателя рН=4,0.

1. Приготовление пластифицирующей добавки

1.1 Дозируют поликарбоксилат сополимера метакриловой кислоты

1.2 Дозируют поликарбоксилат сополимера ангидрида малеиновой кислоты

1.3 Дозируют золь кремниевой кислоты

1.4 Дозируют воду.

Все компоненты, отдозированные по пунктам 1.1-1.4, транспортируют в лопастной смеситель, где перемешиваются в течение 30 минут. Затем осуществляется контроль плотности водного раствора и значения водородного показателя рН. Готовую к употреблению добавку транспортируют в накопительную емкость. Комплексная добавка дозируется вместе с водой затворения. Совместное использование поликарбоксилатных сополимеров придает добавке гиперпластифицирующий эффект, что позволяет приготовить растворную смесь с меньшей водопотребностью. Наличие в добавке золя кремниевой кислоты приводит к увеличению гидратационной активности смеси с образованием низкоосновных гидросиликатов, что сказывается на улучшении прочностных показателей.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемый состав сырьевой массы неизвестен и данное техническое решение обладает новизной.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат. Присутствие в составе сырьевой смеси дробленого боя керамического кирпича и гранулированного доменного шлака в совокупности с керамическим пресс-порошком и комплексной добавкой, содержащей поликарбоксилатные сополимеры, способствует усложнению структуры цементной матрицы и образованию дополнительной, более равномерной пористой структуры с размером пор менее 50 мкм, что приводит к уменьшению плотности и снижению коэффициента теплопроводности без снижения прочности. Оптимальное содержание дробленого кирпичного боя составляет 3,0-7,0%. При уменьшении содержания дробленого боя кирпича менее 3,0% ухудшается структура смеси, а при увеличении более 7% ухудшается лицевая поверхность изделия. Оптимальное содержание пигмента "РЕД" составляет 1-3%. При выходе за границы оптимального содержания менее 1% ухудшается окраска лицевой поверхности и замедляются процессы твердения, а увеличение содержания более 3,0% не рационально. Оптимальное содержание цемента 12,0-22,0%. При уменьшении его содержания менее 12,0% снижается прочность при сжатии готового изделия, а при увеличении более 22,0% увеличивается плотность. Оптимальное содержание гранулированного доменного шлака 40,0-56,0%. При уменьшении содержания гранулированного доменного шлака менее 40,0% увеличивается плотность, а при увеличении более 56,0% снижается трещиностойкость. Оптимальное содержание пресс-порошка 8,0-10,0%. При уменьшении содержания пресс-порошка менее 8,0% снижается пластичность смеси, а при увеличении более 10,0% снижается удобоукладываемость сырьевой смеси. Оптимальное содержание комплексной добавки 0,05-0,15% сверх 100%. При уменьшении содержания добавки менее 0,05% увеличивается водопотребность смеси и снижается прочность при сжатии, а увеличение содержания комплексной добавки более 0,15% сверх 100% увеличивает плотность изделия. Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что предлагаемый состав сырьевой смеси явным образом не следует из уровня техники, и вся совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, позволяющее достичь указанный технический результат, т.е. изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", т.к. оно может быть использовано в промышленном изготовлении строительных растворов и безобжиговых изделий: фасадной плитки и кирпича с пониженной плотностью и более низким коэффициентом теплопроводности.

Пример конкретного выполнения.

1. Сырьевую смесь готовят следующим образом:

Мелкодисперсные компоненты: цемент М400, пресс-порошок, пигмент «РЕД», а также гранулированный доменный шлак, отсеянный на сите №1,25, дробленый кирпичный бой, отсеянный на сите №2,5, дозируют в необходимых количествах, перемешивают в бетоносмесителе, добавляют воду, соответствующую ГОСТ 23732-79, вместе с комплексной добавкой до необходимой формовочной влажности, и далее используют в виде строительного раствора или транспортируют на участок прессования и формуют изделия.

2. Изделия выдерживают в формах в течение суток при комнатной температуре, вынимают из пресс-форм и подвергают нормальному твердению в течение 28 суток.

Образцы полученных изделий размером 150*150*20 мм подвергаются испытаниям на теплопроводность (ГОСТ 31359-2007), результаты представлены в таблице.

Анализ полученных результатов показывает, что образцы на основе сырьевой смеси предлагаемого состава имеют пониженный коэффициент теплопроводности, кроме того, попутно достигается эффект утилизации минеральных отходов в виде гранулированного доменного шлака и боя керамического кирпича.