СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий на основе щелочных вяжущих. Технический результат - расширение сырьевой базы за счет использования для производства отходов промышленности с одновременным сохранением высокого качества продукции. По первому варианту смесь для получения силикатного кирпича, включающая песок, щелочной активатор, известь негашеную, подвергнутые совместному помолу, содержит в качестве щелочного активатора сульфат-карбонат натрия - отход производства глинозема, состава, мас.%: сульфат натрия не менее 60, карбонат натрия не более 30, оксид кремния не более 0,5, оксид алюминия не более 3,0, оксид железа не более 0,4, влажность не более 30%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: известь негашеная 5-10, указанный активатор 0,5-2,0, песок остальное. Указанная смесь предпочтительно содержит песок, известь негашеную, указанный активатор, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2 /г. Указанная смесь дополнительно содержит золу-унос в количестве 30-40 мас.%, предпочтительно содержит песок, известь негашеную, указанный активатор, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2/г перед добавлением золы-уноса. По второму варианту смесь для получения силикатного кирпича, включающая песок, щелочной активатор, известь негашеную, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2/г, и песок, содержит в качестве щелочного активатора сульфат-карбонат натрия - отход производства глинозема, состава, мас.%: сульфат натрия не менее 60, карбонат натрия не более 30, оксид кремния не более 0,5, оксид алюминия не более 3,0, оксид железа не более 0,4, влажность не более 30%, а песок размером не более 2 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: совместный помол: песок 38-63,5, известь негашеная 5-10, указанный активатор 0,5-2,0; песок размером не более 2 мм остальное. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий на основе щелочных вяжущих.

Известно известково-песчаное вяжущее для изготовления силикатного кирпича (Патент РФ №2212386, МПК 7 С04В 28/22, 2003) с использованием специального оборудования автоклавов.

Недостатком вяжущего являются большие энергозатраты при термовлажностной обработке изделия.

Известен способ с использованием автоклавов, в котором вяжущее готовят обработкой карбидной извести или ее смеси с песком для изготовления силикатного кирпича (Патент РФ №2235076, МПК7 С04В 28/20, 2004).

Вяжущее обладает недостатками описанного выше вяжущего.

Известен способ получения облицовочного силикатного кирпича (Патент РФ №2237641, МПК7 С04В 28/18, 2004). Вяжущее получают помолом феррохромового шлака до удельной поверхности 5500-6500 см2/г.

Недостатком является также то, что технология получения кирпича с использованием заявленного вяжущего энергоемкая.

Известна сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича (Заявка РФ №93043897, МПК6 С04В 28/22, 1995), которая содержит известь, кварцевый песок, фторидсодержащий отход суперфосфатного производства, щелочь, гипс и жидкое стекло при определенном соотношении.

Прочность кирпича при сжатии достаточно высока, однако недостатком смеси является многокомпонентность и повышенная энергоемкость, что приводит к удорожанию изделий.

Известная сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича и стеновых материалов (Патент РФ №2243180, МПК7 С04В 28/22, 2004), включающая известь, песок и добавку - керамзитовый гравий.

Недостатком смеси является повышенная энергоемкость, недостаточно высокая прочность изделий, получаемых с ее использованием.

Известен способ получения гидравлического вяжущего (Патент РФ №2200137, МПК С04В 7/44, 2003). Для приготовления вяжущего используют смесь оксидов кремнезема, кальция, магния, алюминия, железа, смесь подвергают помолу после термической обработки, восстановлению и грануляции расплава. После помола смеси возможно введение мелкодисперсных наполнителей: золошлаковых отходов угольных тепловых электростанций, отходов глиноземного производства - красного шлама. К полученной смеси возможно добавление воды и растворов щелочей натрия, калия и/или их солей в виде сульфатов, карбонатов.

Недостатком вяжущего является сложный способ получения и большие энергозатраты.

Известно вяжущее для производства силикатного кирпича, включающее песок и известь комовую (негашеную). Известь гасится с влажным песком в силосах в течение 2-4 часов (силосная технология) или производится совместный помол песка и извести, при котором резко сокращается время гашения извести до 10-20 мин (бессилосная технология) (Мамонтов С.Д. Бессилосная технология силикатного кирпича. - М.: Стройиздат, 1975 - с.3).

Затем смесь песка и извести гашеной смешивают в смесителе до влажности 6-10% и методом полусухого прессования прессуют кирпич-сырец. Для набора прочности кирпич-сырец помещают в специальные камеры-автоклавы, в которых происходит процесс термовлажностной обработки паром (Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича. - М.: Стройиздат, 1982 - с.264) при следующих режимах:

Температура, °С не менее 175 
Давление, МПа не менее 0,8 
Время, час не менее 8. 


Минимальная марочность силикатного кирпича, полученная по данной технологии, составляет: М75, прочность на сжатие Псж=7,5 МПа, прочность на изгиб Пизг=1,6 МПа (Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича. - М.: Стройиздат, 1982 - с.4, ГОСТ 379-95 Кирпич и камни силикатные. Технические условия. - М.: МНТКС. - с.5).

Недостатком данной технологии является энергоемкий процесс термовлажностной обработки изделий и низкий предел минимальной прочности.

Наиболее близким аналогом к заявляемому является смесь для получения силикатного кирпича (авт.св. СССР №1423533, С04 В 28/18, 1988), путем совместного помола извести и песка с добавкой, включающей раствор пальмитиновой кислоты и хлорида натрия. Добавка дополнительно содержит глицерин, гидроксид натрия, триметиленгликоль и карбонат натрия и вводят ее в количестве 0,25-1 мас.%. Продукт помола смешивают с песком.

Технический результат - расширение сырьевой базы за счет использования для производства отходов промышленности с одновременным сохранением высокого качества продукции.

По первому варианту смесь для получения силикатного кирпича, включающая песок, щелочной активатор, известь негашеную, подвергнутые совместному помолу, содержит в качестве щелочного активатора сульфат-карбонат натрия - отход производства глинозема, состава, мас.%: сульфат натрия не менее 60, карбонат натрия не более 30, оксид кремния не более 0,5, оксид алюминия не более 3,0, оксид железа не более 0,4, влажность не более 30%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

известь негашеная 5-10 
указанный активатор 0,5-2,0 
песок остальное 


Указанная смесь предпочтительно содержит песок, известь негашеную, указанный активатор, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см 2/г. Указанная смесь дополнительно содержит золу-унос в количестве 30-40 мас.%.

Указанная смесь предпочтительно содержит песок, известь негашеную, указанный активатор, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см 2/г перед добавлением золы-уноса.

По второму варианту смесь для получения силикатного кирпича, включающая песок, щелочной активатор, известь негашеную, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2 /г, и песок, содержит в качестве щелочного активатора сульфат-карбонат натрия - отход производства глинозема, состава, мас.%: сульфат натрия не менее 60, карбонат натрия не более 30, оксид кремния не более 0,5, оксид алюминия не более 3,0, оксид железа не более 0,4, влажность не более 30%, а песок размером не более 2 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

совместный помол: 
песок 38-63,5 
известь негашеная 5-10 
указанный активатор 0,5-2,0 
песок размером не более 2 мм остальное 


Данные варианты смесей для получения силикатного кирпича могут быть использованы в качестве вяжущих для изготовления различных изделий в промышленности строительных материалов.

Сульфат-карбонат натрия является отходом производства глинозема и реализуется по ТУ 5510 РК 0020-1974 (таблица 1).

Смесь для получения силикатного кирпича (вяжущее) получают следующим образом.

Песок, негашеную (комовую) известь, щелочной активатор дозируют в необходимой пропорции и в шаровой мельнице производят совместный помол до удельной поверхности не менее 3000 см 2/г. Затем смесь смешивают в смесителе с водой и прессуют методом полусухого прессования или методом виброформования.

В нашем случае технология основана на формовании строительных изделий методом полусухого прессования, влажность 6-10%. Формовочную массу засыпают в пресс-форму и при давлении не менее 10 МПа прессуют образцы в виде полноразмерных кирпичей. Отпрессованные образцы помещают в камеру, где при атмосферном давлении подвергают термовлажностной обработке при температуре 95-100°С в течение не менее 6 часов.

По стандартной методике измеряют прочности образцов на изгиб и на сжатие. Усредненные минимальные значения прочностей приведены в таблице 2, в которой представлены примеры 1-6, приготовленные по технологии, описанной выше, и пример по прототипу (7).

Из таблицы 2 видно, что технология вяжущих по изобретению значительно проще и дешевле, чем технология вяжущего для силикатного кирпича. Нет необходимости для термовлажностной обработки использовать дорогие, сложные в обслуживании автоклавы, в которых поддерживаются высокие температуры и давление. Достаточно пропарить изделия в простой пропарочной камере при атмосферном давлении и температуре 95-100°С. При этом изделия имеют высокие эксплуатационные характеристики. Предел минимальных прочностей выше, чем у силикатного кирпича.

Техническим результатом предлагаемого решения является получение вяжущего, обладающего высоким качеством, расширение сырьевой базы за счет использования промышленных отходов, снижение экологической напряженности.

Таблица 1

Химический состав сульфат-карбоната натрия 
Содержание компонентов в % (в среднем) 
Na2SO4 Na2CO3 SiO2 Al 2O3 Fe 2O3 влажность 
Не менее 60 Не более 30 Не более 0,5 Не более 30 Не более 0,4 Не более 30 


Таблица 2 
Характеристики кирпичей из вяжущего по изобретению и силикатного кирпича 
Рецептура Показатели 
Технологические характеристики По изобретению (примеры) Прототип (кирпич силикатный ГОСТ 379-95) 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 
1. Рецептура: 
1.1. Песок молотый 88 94,5 38 64,5 48 64,5 88 88 20-30 
1.2. Известь негашеная 10 5 10 5 10 5 10 10 8-11 
1.3.Сульфат-карбонат натрия 2 0,5 2 0,5 2 0,5 
1.4. Гидроксид натрия - - - - - - 2,0 - - 
1.5. Сульфат натрия - - - - - 2,0 - 
1.6. Зола-унос - - - - 40 30 - - - 
1.7. Песок фракционированный 50 30 59-72 
2. Технологические характеристики пропаривания: 
2.1. Температура, °С 95-100 95-100 95-100 95-100 95-100 95-100 95-100 95-100 175-200 
2.2. Давление, МПа 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,8-1,6 
2.3. Время, час 6 6 6 6 6 6 6 6 8 
3. Прочность минимальная, МПа: 
- на сжатие 10,0 10,0 10,0 10,0 12,5 12,5 12,5 10,0 7,5 
- на изгиб 2,0 2,0 2,0 2,0 2,4 2,4 2,4 2,0 1,6 
4. Марочность минимальная, М 100 100 100 100 125 125 125 100 75 
5. Плотность средняя, кг/м 3 1800 1800 1800 1800 1500 1600 1800 1800 1800 
6. Теплопроводность, вт/м·°С 0,6 0,6 0,6 0,6 0,3 0,5 0,6 0,6 0,6 





ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Смесь для получения силикатного кирпича, включающая песок, щелочной активатор, известь негашеную, подвергнутые совместному помолу, отличающаяся тем, что содержит в качестве щелочного активатора сульфат-карбонат натрия - отход производства глинозема, состава, мас.%: сульфат натрия не менее 60, карбонат натрия не более 30, оксид кремния не более 0,5, оксид алюминия не более 3,0, оксид железа не более 0,4, влажность не более 30%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известь негашеная 5-10 
Указанный активатор 0,5-2,0 
Песок Остальное 


2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит песок, известь негашеную, указанный активатор, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2/г.

3. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит золу-унос в количестве 30-40 мас.%.

4. Смесь по п.3, отличающаяся тем, что она содержит песок, известь негашеную, указанный активатор, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см 2/г перед добавлением золы-уноса.

5. Смесь для получения силикатного кирпича, включающая песок, щелочной активатор, известь негашеную, подвергнутые совместному помолу до удельной поверхности не менее 3000 см2/г, и песок, отличающаяся тем, что содержит в качестве щелочного активатора сульфат-карбонат натрия - отход производства глинозема, состава, мас.%: сульфат натрия не менее 60, карбонат натрия не более 30, оксид кремния не более 0,5, оксид алюминия не более 3,0, оксид железа не более 0,4, влажность не более 30%, а песок размером не более 2 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

совместный помол:

Песок 38-63,5 
Известь негашеная 5-10 
Указанный активатор 0,5-2,0 
Песок размером не более 2 мм Остальное