Керамическая масса

Керамическая масса

Реферат

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

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

Наиболее близким техническим решением является керамическая масса, включающая опал-кристобалитовую породу - опоку, измельченную до крупности 0,315-2,5 мм, дополнительно содержащую 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 (з. №2005116592 от 2006.11.20).

Недостатком известной массы являются относительно высокие показатели средней плотности и теплопроводности строительных материалов, невозможность получения изделий более светлых оттенков.

Задачей настоящего изобретения является получение лицевых керамических изделий светлых оттенков с пониженными показателями средней плотности и теплопроводности.

Сущность изобретения заключается в том, что керамическая масса, включающая опал-кристобалитовую породу, суперпластификатор С-3, воду, при этом используется опал-кристобалитовая порода измельченная до крупности менее 1 мм, дополнительно содержит в составе мергелистую глину с крупностью частиц менее 0,1 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Опал-кристобалитовая порода	- 50-80;
Мергелистая глина	- 5-30;
Суперпластификатор С-3	- 0,1-1,2;
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 менее 1 мм опал-кристобалитовая порода способствует лучшему спеканию при обжиге и, как следствие, улучшению прочностных показателей, а также активному взаимодействию с частицами мергелистой глины.

Использование мергелистой глины с крупностью частиц менее 0,1 мм позволяет избегать образование свободного оксида кальция, что предотвращает появление дефектов в обожженном изделии («дутиков», известковый распад). Данная степень измельчения определена в таблице 1.

Таблица 1
Влияние степени измельчения мергелистой глины на свойства обожженных изделий
Свойства обожженных изделий	Степень измельчения, мм
1-1,5	0,5-1	0,1-0,5	менее 0,1
Rсж, кгс/см2	120	170	210	390
Плотность, г/см	1,31	1,28	1,26	1,24
Наличие «дутиков»	присутствуют	присутствуют	присутствуют	отсутствуют

Характеристики исходных материалов

1. Опал-кристобалитовая порода

Легкие плотные тонкопористые породы, состоящие в основном из мельчайших (менее 0,005 мм) частиц опал-кристобалита. Средняя плотность их составляет 1100-1600 кг/м³, пористость достигает 55% (обычно 30-40%).

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 обуславливает широкий диапазон физико-технических и технологических свойств. Усредненный химический состав опал-кристобалита приведен в таблице 2.

Таблица 2
Усредненный химический состав опал-кристобалитовой породы
Порода	П.п.п.	SiO2	Al2О3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	K2O	Na2O
Опал-кристобалитовая порода	5,20	74,90	11,25	3,47	2,19	0,83	0,45	1,02	0,69

Россия располагает крупнейшей сырьевой базой кремнистых опал-кристобалитовых пород. На территории России широко встречаются в районах Поволжья и Дона, Западной Сибири, на юге России, в центральных и западных областях Европейской части России, Ленинградской области, на Дальнем Востоке, Кольском полуострове, Камчатке. Способствуют получению изделий светлых оттенков.

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.

3. Мергелистые глины содержат в своем составе 70-90% тонкодисперсного карбонатного компонента - карбоната кальция и глинистого компонента - 10-30%, представленного чаще всего монтморелланитом. Размокают в воде. Легкоплавки. Способствуют упрочнению черепка. Используют как осветляющий компонент. Усредненный химический состав мергелистых глин приведен в таблице 3.

Таблица 3
Усредненный химический состав мергелистой глины
Порода	П.п.п.	SiO2	Al2O3	Fe2О3	CaO	MgO	SO3	K2O	Na2O
Мергелистая глина	33,89	16,1	7,2	0,95	37,33	2,94	0,31	0,87	0,41

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 была использована опал-кристобалитовая порода Авилофедоровского месторождения Ростовской области.

Образцы изготовлялись следующим образом.

Предварительно опал-кристобалитовая порода подсушивалась до воздушно-сухого состояния, затем измельчалась на щековой дробилке и дезинтеграторе (пропускалась один-три раза) до максимальной крупности частиц менее 1 мм, после чего просеивалась на ситах с заданным размером ячеек. Затем отдозированное ПАВ растворялось в воде, и данным раствором равномерно увлажнялась опал-кристобалитовая порода, предварительно смешанная с мергелистой глиной при необходимом соотношении масс. Приготовленный пресс-порошок вылеживался в герметичных емкостях 6-12 часов и поступал на прессование. Удельное давление прессования составляло 200 кгс/см². После подсушки изделия обжигались с выдержкой при максимальной температуре 1000°С 2 часа.

Керамическая масса, включающая опал-кристобалитовую породу, суперпластификатор С-3, воду, отличающаяся тем, что используется опал-кристобалитовая порода, измельченная до крупности менее 1 мм, и дополнительно содержит в составе мергелистую глину с крупностью частиц менее 0,1 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Опал-кристобалитовая порода	50-80
Мергелистая глина	5-30
Суперпластификатор С-3	0,1-1,2
Вода	Остальное