Сировинна суміш для одержання модифікованих силікатних матеріалів та спосіб її приготування

Винахід відноситься до промисловості будівельних матеріалів і може бути використаний для одержання стінових та облицьовочних силікатних матеріалів безавтоклавного твердіння. Відома сировинна суміш для виготовлення силікатної цегли, яка містить, мас. %: вапно - 7-10, молотий пісок 3,8-5,5, метакрилгликольфталат - 0,002-0,004 та немолотий пісок - решта (А.с. СССР 1636388 Сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича МПК5 С04В28/20. Опубл. 23.03.1991.- Бюл. №11). Включення до складу сировинної суміші полімерної добавки метакрилгликольфталату дозволяє скоротити час автоклавної обробки суміші, але не дозволяє спростити технологію одержання будівельного матеріалу за рахунок виключення автоклавної обробки. Найбільш близьким до складу, що заявляється, є склад сировинної суміші для виготовлення силікатної цегли, який містить, мас.%: вапно - 5-7,8; тонкодисперсний пісок - 4,9-7,1; золошлаковий відход електростанцій - 8-17; тонкодисперсний ріоліт - 0,1-6,1 та пісок - решта (А.с. СССР 1463726 Сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича МПК4 С04В28/20. Опубл. 07.03.1989.-Бюл №9). Загальною суттєвою ознакою прототипу та сировинної суміші, що заявляється, є використання мінеральних добавок, гідравлічна активність яких по відношенню до Са (ОН)2 вище ніж активність кварцового піску за рахунок більшої питомої поверхні добавок - за прототипом це золошлаковий відход електростанцій (аморфний) і тонкодисперсний ріоліт (малозакристалізований). Однак ріоліт розчиняється при підвищених температурі та тиску. Тому використання мінеральних добавок за прототипом не дає можливість здійснювати безавтоклавне твердіння сировинної суміші, а тільки скорочує час автоклавного твердіння. В основу винаходу, що заявляється, поставлено задачу створення сировинної суміші для одержання модифікованих силікатних композиційних матеріалів, яка внаслідок заміні мінеральної добавки та проведення механоактивації компонентів, стверджується безавтоклавними способами, внаслідок чого зменшуються енерговитрати, спрощується технологія одержання матеріалів та розширюється асортимент силікатних матеріалів. Поставлена задача вирішується в сировинній суміші, що містить, мас. %: вапно - 22-25, молотий пісок - 22-25, трепел - 22-25, суперпластифікатор "С-3" - 1, воду - 38 (% від маси сухих речовин), при необхідності гіпс в кількості 1-5мас. %, не молотий пісок - решта, та готується шляхом перемішування компонентів при 2400об/хв. Суттєвими ознаками технічного рішення, що заявляється, є використання як мінеральної добавки трепелу тонкості помелу 350-500м2/кг та приготування суміші шляхом перемішування компонентів при 2400об/хв. Для одержання різних за структурою та призначенням силікатних матеріалів використовують модифікації мінеральної добавки, які розрізняються за співвідношенням трепелу різної тонкості помелу (350, 425, 500), а також, в разі необхідності, додають до основного складу суміші гіпс в кількості 1-4мас.%, як додатковий структуроутворювач та пластифікатор. Причинно-наслідковий зв’язок між використанням у складі сировинної суміші трепелу і приготуванням її шляхом перемішування компонентів при 2400об/хв. та виключенням необхідності використання автоклавної обробки полягає в наступному. Трепел є осадочною породою, яка в порівнянні з кварцовим піском характеризується зниженою густиною (відповідно 2000-2100 та 2650кг/м3), розвиненою внутрішньою поверхнею за рахунок пористості (60%), аморфною будовою та наявністю дискретних точок і зон. Трепел вступає в хімічну взаємодію з вапном при температурі 2585°C з утворенням гідросилікатів кальцію. Тому його присутність підвищує гідравлічні властивості сировинної суміші та знижує температуру утворення низько основних кристалогідратів кальцію (Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов.- М.: Высшая школа, 1980.- С.96-106). При перемішуванні компонентів суміші при 2400об/хв. відбувається механоактивація суміші внаслідок викиду або включення атомів, іонів та електронів в кристалічні структури, утворення дислокації, звільнення конструктивних компонентів з СаО та SiO2 в рідке середовище, прискорення дисоціація молекул воді з утворенням активних груп H+ та ОН- (Шинкевич Е.С., Барабані И.В., Гнып О.П., Трибохимические эффекты в технологии силикатных композиций // Тези І Всеукр. наук-практ. конфер. "Науково-практичні проблеми сучасного залізобетону".- С.221-222; Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов.М.: Высшая школа, 1980.- С.151-153). Крім того в турбулентних потоках змішувача-активатора при зіткненні часток виникають значні деформації, які сприяють аморфізації кристалічної структури поверхні компонентів суміші (Хайнике Г. Трибохимия. - М: Мир, 1987.- С.220-260). Внаслідок підвищення хімічної активності компонентів суміші змінюється кінетика структуроутворення - більш інтенсивно відбувається утворення добре закристалізованих низько основних гідросилікатів кальцію, що дозволяє знизити температуру твердіння сировинної суміші. Використання модифікацій мінеральної добавки, які містять трепел різної тонкості помелу, дає можливість одержувати матеріали з різними властивостями внаслідок того, що зміна питомої поверхні трепелу приводить до зміни фізико-хімічних властивостей матеріалу (Шинкевич О.С., Сидорова Н.В. Влияние минеральных добавок на свойства силикатных композиций, подвергнутых гидродинамическому воздействию // Збірн. наук. праць "Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди". - Вип.5. - Рівне: РДТУ, 2000.- С.109-116). Оптимальна кількість вапна, молотого піску та трепелу була встановлена експериментально, підбір модифікацій мінеральної добавки здійснювався також експериментальним шляхом і обумовлювався призначенням матеріалу, кількість інших компонентів визначалась технологічними вимогами до даного виду силікатних матеріалів. Приготування сировинної суміші, що заявляється, здійснюють таким чином. Вапно та кварцовий пісок піддають сумісному помелу в шаровому млині до питомої поверхні 300-350м2/кг. Трепел піддають помелу в шаровому млині до заданої питомої поверхні. Гіпс піддають помелу в шаровому млині до питомої поверхні 250300м2/кг. До змішувача-активатора послідовно додають: воду, суперпластифікатор "С-3" і трепел та здійснюють перемішування протягом 30 секунд; не молотий пісок і гіпс, в разі потреби, та здійснюють перемішування протягом 60-90 секунд; вапно і молотий пісок та здійснюють перемішування протягом 30-40 секунд. Загальний час перемішування становить 2,5-3 хвилини. Перемішування здійснюють при 2400 об/хв. Готову сировинну суміш заливають у форми та проводять твердіння за нормальних умов, шляхом волого-теплової обробки або шляхом поєднання цих режимів. Приклади приготування сировинної суміші, що заявляється представлені в таблиці 1. Характеристика одержаних силікатних матеріалів подана в таблиці 2. Наведені приклади показують, що сировинна суміш, яка заявляється, дозволяє одержувати різноманітні силікатні композиційні матеріали без застосування автоклавного твердіння. Таблиця 1 Вміст компонентів сировинної суміші, мас. % № трепел тонкості пісок не прикладу вапно пісок мелений гіпс помелу, м2/г мелений 350 425 500 1 22 22 11 11 4,0 30,5 2 3 4 5 6 7 8 9 суперпластифікатор С-3 Вода, % від маси сухих речовин 1 38 22 22 11 11 3,5 30 1 38 22 22 11 11 2 32 1 38 22 22 14 7 34 1 38 22 22 14 7 34 1 38 22 22 14 7 34 1 38 22 22 22 34 1 38 22 22 11 11 34 1 38 22 22 22 2,5 31,5 1 38 Режим твердіння Волого-теплова обробка протягом 14 годин Волого-теплова обробка протягом 14 годин Волого-теплова обробка протягом 14 годин Волого-теплова обробка протягом 14 годин Волого-теплова обробка протягом 14 годин Волого-теплова обробка 14, попередня витримка - 6 годин Волого-теплова обробка 14, попередня витримка - 6 годин Нормальне твердіння протягом 28 годин Нормальне твердіння протягом 28 годин Таблиця 2 № Міцність при Міцність при Водостійкість, коефіцієнт приклад стисканні, Rc, вигині, Ru, МПа розм'якшування у МПа 1 17,5 4,4 0,8 2 16,7 4,6 0,88 Морозостійкість, Густина, Теплопровідність, Галузь застосування кількість циклів кг/м3 т/м°С 35 1590 0,7 35 1520 0,62 3 4 5 6 7 13,9 10,5 7,6 6,5 4,0 3,8 3,6 3,0 0,88 0,82 0,8 0,8 25 15 15