RU2846446C1

RU2846446C1 - Композиционная керамическая смесь

Info

Publication number: RU2846446C1
Application number: RU2025102515A
Authority: RU
Inventors: Людмила Леонидовна Масленникова; Екатерина Михайловна Грацианова
Filing date: 2025-02-04
Publication date: 2025-09-05

Abstract

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве керамических строительных изделий, например для кирпича. Композиционная керамическая смесь содержит кембрийскую глину, молотый гранулированный доменный шлак с размером частиц менее 0,14 мм, стеклянные микросферы фракций 15-200 мкм, отсев щебеночного производства фельзита с содержанием частиц размером 0,8 мм не менее 90%, при следующем соотношении компонентов, мас. %: кембрийская глина 57-67; указанный молотый гранулированный доменный шлак 14-16; указанные стеклянные микросферы 4-6; указанный отсев фельзита 15-21. Технический результат изобретения - повышение предела прочности при изгибе и сжатии. 3 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве керамических строительных материалов, например, для кирпича.

Известна керамическая шихта для изготовления кирпича, содержащая, об. %: древесные опилки с размером частиц до 10 мм 4-8, гранулированный шлак металлургического производства 7-13, отходы производства минераловатных плит 4-8, суглинок и/или глина - остальное (RU №2052417, С04В 33/00, С04В 33/02, опубл. 20.01.1996).

Недостатком указанного состава являются низкие значения прочности.

Известна также керамическая шихта из сырьевой смеси, содержащая глину, гранулированный доменный шлак и тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком на сите №008 не более 1%, при следующем соотношении компонентов, мас. %: тонкомолотый бой ячеистого бетона с остатком на сите №008 не более 1% 15-20; гранулированный доменный шлак 20-25; глина - остальное (RU №2412131, С04В 33/04, С04В 33/132, опубл. 29.04.2020. Бюл. №13).

Недостатком указанного состава является низкие значения прочности при изгибе и сжатии.

Наиболее близкой к предлагаемому составу является композиционная керамическая смесь, содержащая кембрийскую глину, гранулированный доменный шлак фракций 0,6-5 мм, стеклянные микросферы фракций 15-200 мкм и нефтезагрязненный грунт, с содержанием нефтепродуктов до 14%, при следующих соотношениях компонентов, мас. %: кембрийская глина 59-64; гранулированный шлак 24-25; стеклянные микросферы 6-7; нефтезагрязненный грунт 6-9 (RU №2720340, С04В 33/132, С04В 33/138, опубл. 20.02.2011. Бюл. №5).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности при сжатии и изгибе.

Поставленная задача достигается тем, что композиционная керамическая смесь для изготовления керамического кирпича, содержащая кембрийскую глину, гранулированный доменный шлак и стеклянные микросферы фракций 15-200 мкм, дополнительно содержит отсев щебеночного производства фельзита с содержанием частиц размером 0,8 мм не менее 90%, в качестве гранулированного доменного шлака содержит молотый гранулированный доменный шлак с размером частиц менее 0,14 мм при следующих соотношениях компонентов, мас. %:

кембрийская глина	57-67
указанный гранулированный доменный шлак	14-16
указанные стеклянные микросферы	4-6
указанный отсев фельзита	15-21

Повышение прочностных показателей керамического черепка после обжига определяется совместным присутствием молотого гранулированного доменного шлака, фельзита, и стеклянных микросфер в смеси. Это приводит к более раннему появление жидкой фазы и интенсивному спеканию глиняной матрицы с отощителем - фельзитом в виде точечных контактов по разделу фаз.

Пример конкретного выполнения

Изделия изготавливаются по общепринятой технологии производства керамического кирпича, пластическим формованием с обжигом при температуре плюс 980°С - 1000°С. В качестве глинистого сырья для керамического кирпича используется легкоплавкая красножгущаяся кембрийская глина месторождения Красный Бор (см. таблицу 1).

В качестве отощителя используются отсев щебеночного производства фельзита и молотый гранулированный доменный шлак. 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. В кристаллической составляющей присутствует геленит, монтичеллит, шпинель и другие силикаты, алюминаты и алюмосиликаты Са и Mg. Так, например, череповецкий гранулированный доменный шлак обладает аморфной структурой, содержит 2CaO-SiO₂ и небольшое количество соединений железа и марганца. Шлак подвергался помолу до размера частиц менее 0,14 мм. Химический состав Череповецкого шлака представлен в таблице 2.

Отсев фельзита представляет собой отсев щебеночного производства с содержанием частиц с размером 0,8 мм не менее 90%. Минеральный состав фельзита представлен в основном кварцем (35-40%), плагиоклазом (30-33%), калиевым полевым шпатом (30-33%) и небольшим количеством магнетита (2-3%).

В качестве порообразующего компонента использовались стеклянные микросферы марки МС А 9. Стеклянные микросферы (стеклосферы) представляют собой сферические частицы, наполненные воздухом на основе натриевоборосиликатного стекла, состоящие из отдельных полых частиц сферической формы размером в пределах от 15 до 200 мкм. Производят по ТУ 6-48-108-94. Стеклосферы вырабатывают из натриевоборосиликатного стекла следующего состава мас. %: Na₂O - 25.5-28.2; SiO₂ - 71.7-73.8; B₂O - 3.8-4.4; Al₂O₃+Fe₂O₃ не более 0,4. Насыпная масса не более 0,20 г/см³.

Образцы кирпича, отформованные вручную в формах размером 160×40×40 мм, сушили при температуре плюс 100°С до влажности 4-6% и обжигали при максимальной температуре плюс 1000°С в электропечи с выдержкой не менее 1 часа. После обжига определялся предел прочности при сжатии и изгибе по ГОСТ 8462-85.

Результаты представлены в таблице 3. Анализ результатов, приведенных в таблице 3, свидетельствует о том, что введение в состав керамической массы молотого гранулированного доменного шлака, в сочетании с фельзитом и стеклосферами, приводит к более интенсивному образованию жидкой фазы в керамическом кирпиче, появлению новообразований по границам раздела фаз. Все это способствует повышению предела прочности при сжатии на 30% и при изгибе на 45%, по сравнению со значениями, достигаемыми прототипом.

Использование техногенного сырья в виде гранулированного доменного шлака и отсева фельзита способствует утилизации отходов и расширению сырьевой базы при получении керамического кирпича.

Claims

Композиционная керамическая смесь, содержащая кембрийскую глину, гранулированный доменный шлак, стеклянные микросферы фракций 15-200 мкм, отличающаяся тем, что дополнительно содержит отсев щебеночного производства фельзита с содержанием частиц размером 0,8 мм не менее 90%, в качестве гранулированного доменного шлака содержит молотый гранулированный доменный шлак с размером частиц менее 0,14 мм при следующих соотношениях компонентов, мас. %:
кембрийская глина 57-67 указанный гранулированный доменный шлак 14-16 указанные стеклянные микросферы 4-6 указанный отсев фельзита 15-21