EA014480B1 - Способ получения строительного отделочного материала или строительного изделия из кремнистых пород - Google Patents

Abstract

Способ получения строительно-отделочного материала и изделий из кремнистых пород позволяет путем использования песчаника кремнистых пород в условиях его природного образования получить значительное сокращение себестоимости продукции и финансовых вложений, необходимых на организацию производства, устранить выбросы побочных продуктов сгорания в атмосферу при производстве, с одновременным сохранением высоких эксплуатационных, физико-механических и эстетических характеристик строительно-отделочного материала и изделий. Способ включает основной этап: подготовку геологического пласта. В качестве исходного сырья для наполнителя кремнистого состава наиболее часто используется кварцевый песок непосредственно в местах природного образования песчаника кремнистых пород, например в карьере кварцевого песка средней плотностью 2000-3500 кг/м. Подготовка геологического пласта включает в себя выравнивание поверхности путем среза поверхностного слоя с сохранением "рисунка" природной структуры; пропитку поверхности геологического пласта через прокладочный материал (или без него) органическим связующим средством и/или вспомогательным средством. В качестве связующего средства используются органические и химические вещества, например полимерная, дисперсионная или акриловая эмульсия. Расход связующего средства составляет от 0,5 до 2,0 кг/мв зависимости от природных условий и заданных технических характеристик получаемых строительно-отделочного материала и изделий; формирование корообразного слоя толщиной 0,05-2,0 см производится в результате адгезии между минеральным наполнителем и органическим связующим; сушка строительно-отделочного материала и изделий осуществляется непосредственно на поверхности геологического пласта при естественных климатических условиях до образования корообразного слоя при температуре воздуха окружающей среды от +1 до + 50°С. Время сушки составляет от одной минуты до нескольких суток в зависимости от требуемой глубины пропитки, температуры, влажности воздуха и регулируется физико-химическими свойствами связующего средства; формование корообразного слоя, который является строительно-отделочным материалом для изделий толщиной от 0,5 мм до 2 см и весом от 0,5 до 10,0 кг/м, осуществляется за счёт заданных форм и/или размеров прокладочного материала путем отрыва от поверхности пласта кремнистых пород; складирование строительно-отделочного материала осуществляется на паллеты.

Description

Изобретение относится к способу производства строительного отделочного материала или строительных изделий на основе использования кремнистых пород в качестве минерального наполнителя и органического связующего, например природного кварцевого песка и полимерной, дисперсионной или акриловой эмульсии, которые предназначены для внутренней и внешней облицовки стен зданий, полов, колонн, карнизов и других изделий в области строительства, мебельного производства, декора предметов обихода и т.п.

Традиционно для отделки фасадов зданий и внутренних пространств помещений применяют штукатурно-растворные смеси, плитку, кирпич, камень и прочие материалы и изделия из них, при изготовлении которых используют породы как вулканического, так и осадочного происхождения, а также материалы на их основе, сцементированные в плотную массу. При производстве этих материалов и изделий неизбежны большие энергозатраты на дробление компонентов, входящих в их состав, смешивание, тепловую или термическую обработку, что влечёт за собой не только удорожание себестоимости выпускаемой продукции, но и загрязнение окружающей среды.

Известны способы получения строительного отделочного материала и строительных изделий из них на основе природных кварцевых песков. Способ изготовления материала включает смешивание 10-95 об.% частиц аэрогеля диаметром менее 0,5 мм, естественный слоистый силикат, воду и, при необходимости, волокна, связующие и/или вспомогательные средства в смесительном устройстве, формообразование, сушку, при необходимости, чистовую обработку и термическую обработку при 250-1200°С (патент КИ № 2169131, С04В 14/06, оп. 1999 г.).

Известный способ требует больших затрат на производство материала с хорошей механической прочностью на сжатие и изгиб, фасонные тела подвергаются сложной механической, физико-химической и тепловой обработке. Как следствие при известном способе неизбежны большие энергозатраты, кроме того, происходит загрязнение окружающей среды в виде вредных выбросов в атмосферу.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения строительных материалов или строительных изделий из кремнистых природных пород, при котором в смеситель-гомогенизатор одновременно загружают высококонцентрированную вяжущую суспензию, песок и 30%-ный раствор хлористого кальция и перемешивают в течение 2-7 мин. Из полученной смеси формуют изделия, которые оставляют твердеть при температуре 20°С в течение 100-120 мин. Затем готовые изделия извлекают из форм и складируют (патент КН № 2081082, С04В 14/06, оп. 1997 г. - прототип).

Известный способ используют при изготовлении различного строительного материала, изделий и конструкций. Однако данный способ также требует больших финансовых затрат на его реализацию, раствор хлористого кальция не безопасен для экологии, ассортимент применения полученных изделий ограничен по его физико-механическим характеристикам, кроме того, материал мало пригоден для декоративной отделки, поскольку не всегда обладает эстетическим видом.

Задачей предлагаемого изобретения является значительное сокращение себестоимости продукции и финансовых вложений, необходимых на организацию производства, получение экологически чистого строительного отделочного материала или строительных изделий с оригинальной природной структурой и цветовой гаммой путем использования песчаника кремнистых пород в условиях его природного образования, устранения выбросов побочных продуктов сгорания в атмосферу при производстве, с одновременным сохранением высоких эксплуатационных, физико-механических и эстетических характеристик.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе получения строительного отделочного материала или строительного изделия из песчаника кремнистых пород, включающем соединение связующего материала с песчаником, их формование и сушку до затвердения с образованием строительного отделочного материала или строительного изделия, связующий материал соединяют с песчаником непосредственно в местах его природного образования путем пропитки поверхностного слоя геологического пласта песчаника, причем перед пропиткой указанный поверхностный слой выравнивают, затем пропитанный поверхностный слой сушат в естественных климатических условиях до формирования затвердевшего слоя, а строительный отделочный материал или строительное изделие образуют путем обрезки указанного затвердевшего слоя до требуемой формы и размера и его отрывания от поверхности пласта песчаника.

На поверхность пласта песчаника перед пропиткой его поверхностного слоя предварительно накладывают прокладочный материал, соответствующий по форме и размерам получаемому строительному отделочному материалу или строительному изделию, и закрепляют этот прокладочный материал на указанной поверхности.

В качестве прокладочного материала используют хлопчатобумажную или синтетическую ткань.

Пропитку осуществляют с применением вспомогательных материалов.

Перед выравниванием поверхности пласта песчаника осуществляют вскрышные работы по выемке и перемещению пород, покрывающих этот пласт.

Предложенный способ изготовления строительного отделочного материала или изделий из кремнистых пород непосредственно в местах природного образования песчаника кремнистых пород не требует капитальных вложений на строительство и эксплуатацию производственных площадей в виде зданий и сооружений. Способ осуществляют при использовании стандартного промышленного оборудования и

- 1 014480 инструментов, не требует предварительного измельчения песка на фракции, перемешивания и уплотнения смеси.

Применяемые в предложенном способе органические вяжущие являются экологически чистыми продуктами крупнотоннажного производства. Сушка при естественных климатических условиях исключает дорогостоящий процесс тепловой обработки строительного отделочного материала или строительных изделий.

Все вышеприведённые факторы в предложенном способе производства строительного отделочного материала или строительных изделий позволяют значительно сократить себестоимость выпускаемой продукции, повысить рентабельность производства, а также получить экологически чистый продукт, не нанося вред окружающей среде.

Отличительной особенностью полученного строительного отделочного материала или строительных изделий из кремнистых пород является природная структура и цветовая гамма. Возможность получения строительных изделий малой толщины и веса придают гибкость материалу и позволяют изделиям принимать любую форму облицовочных поверхностей, таких как колонны, карнизы, малые архитектурные формы, предметы домашнего обихода и т. п.

Предложенный способ позволяет, при необходимости, дополнительно подвергать лицевую поверхность строительных изделий механической и химической обработке с применением вспомогательных материалов для обеспечения заданных толщины, физико-механических и функциональных свойств материала, из которых они изготовлены в зависимости от назначения и применения (например, напольное покрытие, душевые кабины, кухонная рабочая поверхность и т.п.). В результате чего, строительный отделочный материал или строительные изделия кремнистых пород способны работать на истираемость, отталкивать воду и грязь, масло, жир и приобретать другие заданные характеристики.

Простота в работе с полученным материалом не требует специальной квалификации мастера, строительный отделочный материал или строительные изделия из кремнистых пород легко поддаются наклеиванию на различные поверхности и резке на требуемые размеры.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Технологический процесс производства строительного отделочного материала или строительных изделий из кремнистых пород предусматривает следующие этапы работ.

а. Вскрышные работы по выемке и перемещению пород (вскрыши), покрывающих пласт песчаника кремнистых пород, включают ряд рабочих процессов: рыхление породы буровзрывным или механическим способом, погрузку породы и транспортирование на отвалы, восстановление поверхностного пласта в использованном карьере. Эти работы не проводятся в случае залегания геологического пласта песчаника кремнистых пород непосредственно в действующем карьере.

б. Подготовка геологического пласта является обязательным этапом работы. Подготовка геологического пласта включает в себя выравнивание поверхностного слоя кремнистых пород, например кварцевого песка, непосредственно в местах природного образования песчаника средней плотностью 2000-3500 кг/м³. Выравнивание осуществляют путем среза в одной плоскости (горизонтальной, вертикальной, наклонной) поверхностного слоя. Срез осуществляют с сохранением рисунка природной структуры при помощи землеройных машин с последующей доработкой с использованием инструмента, такого как лопата и т.п.

в. Закрепление (фиксация) прокладочного материла на подготовленный поверхностный слой пласта песчаника кремнистых пород осуществляется, например, с помощью метизов с односторонней заточкой или других крепежных средств: гвоздей, штырей. В качестве прокладочного материала используется как натуральная, так и синтетическая ткань, например хлопчатобумажная марля поверхностной плотности около 30 г/м². Прокладочный материал предотвращает прямой контакт поверхностного слоя песчаника кремнистой породы и кисти (валика) при последующем этапе работ - пропитке связующим материалом, что позволяет сохранить природный рисунок пласта песчаника, а также является армирующим и формовочным слоем для готовых строительных изделий. Количество крепёжных деталей определяется размерами прокладочного материала, при фиксации которого должна быть обеспечена его лёгкая натяжка без провисания и волнообразования. Этот этап работ может не проводиться. В этом случае производимые строительный отделочный материал или строительные изделия получаются без прокладочного слоя.

г. Пропитка поверхностного слоя геологического пласта через прокладочный материал (или без него) органическим связующим материалом является обязательным этапом работ по осуществлению предложенного способа. Пропитка осуществляется как при помощи малярного инструмента кисти (валика), так и разбрызгивающими устройствами с различными приводами. В качестве связующего используются органические и химические вещества, например полимерная, дисперсионная или акриловая эмульсия. Расход связующего материала составляет от 0,5 до 2,0 кг/м² в зависимости от природных условий и заданных технических характеристик получаемых строительного отделочного материала или строительных изделий. Вспомогательные материалы применяются в случае получения строительного отделочного материала или строительных изделий с дополнительными характеристиками. При необходимости, при пропитке добавляют воду. За счет содержания воды могут быть изменены как механические свойства строительного отделочного материала или строительных изделий, так и время осуществления способа.

- 2 014480

д. Формирование поверхностного слоя толщиной 0,05-2,0 см производится при использовании прокладочного материала в результате адгезии между минеральным наполнителем и органическим связующим. Форма и площадь будущего строительного изделия соответствуют прокладочному материалу. Как правило, применяется прокладочный материал прямоугольной формы размером 2,6х1,2 м. Без прокладочного материала адгезия происходит непосредственно между минеральным наполнителем и органическим связующим, а сформированный поверхностный слой обрезают по контуру заданных размеров.

е. Сушка строительного отделочного материала или строительных изделий осуществляется непосредственно на поверхности геологического пласта кремнистых пород при естественных климатических условиях до образования затвердевшего слоя, при температуре воздуха окружающей среды от +1 до +50°С. Время сушки составляет от одной минуты до нескольких суток в зависимости от требуемой глубины пропитки, температуры, влажности воздуха и регулируется физико-химическими свойствами связующего материала. Сушка может проходить как при естественных условиях окружающей среды, так и при помощи принудительного подогрева пропитанного поверхностного слоя с использованием нагревательных устройств (электро-, гидро-, газовых и т.п.). Это значительно повышает адгезию и сокращает период сушки, однако ведёт к удорожанию процесса производства строительного отделочного материала или строительных изделий из него.

ж. Формование затвердевшего слоя, который является строительным отделочным материалом для изделий толщиной от 0,5 мм до 2 см и весом от 0,5 до 10,0 кг/м², осуществляется за счёт форм и размеров прокладочного материала или обрезного контура (без прокладочного материала) путем отрыва затвердевшего слоя от поверхности пласта кремнистых пород. Для этих целей используют специальные приспособления в виде планок с зажимами.

з. Складирование строительного отделочного материала или строительных изделий осуществляется на полеты. Изделия из строительного отделочного материала могут подвергаться финишной обработке и доводке в зависимости от требуемых характеристик, например изменения толщины материала путем механического воздействия, дополнительное покрытие защитным средством и т.д.

Пример 1. При осуществлении способа получения строительного отделочного материала или строительных изделий из кремнистых пород использовался природный кварцевый песок. Проводилась подготовка геологического пласта средней плотностью 2650 кг/м³ в месте его природного залегания в Республике Беларусь, Гомельской области, Добрушском районе, деревне Круговец. Вскрышные работы не проводились, поскольку использовался действующий карьер для стекольного производства. Подготовка поверхности геологического пласта включала выкапывание траншеи шириной 2 м и глубиной 1,5 м при помощи гидравлического экскаватора с последующей ручной доработкой боковых стенок под углом 90°-110°. Закрепление прокладочного материла из хлопчатобумажной ткани проводилось посредством гвоздей длиной 100 мм. Среднедневная температура при осуществлении предложенного способа составляла +24-+26°С. В качестве связующего материала была применена однокомпонентная эмульсия на акриловой основе Μοχνίΐίΐΐι ΌΜ778, которая наносилась при помощи кисти. В результате адгезии было произведено формирование затвердевшего слоя толщиной 2 мм. Время сушки составило 4 ч. Отрыв затвердевшего слоя от поверхности пласта песчаника кремнистых пород осуществлялся в начале при помощи планок с зажимами, затем под действием веса самого затвердевшего слоя.

Было произведено 6000 м² строительного отделочного материала и строительных изделий, которые использовались в качестве обоев и плитки для внутренней отделки помещений.

Пример 2. При осуществлении способа использовался природный кварцевый песок средней плотностью 2700 кг/м³ в месте его природного залегания в Казахстане, Северо-Казахстанской области, ауле Айсаринский. Вскрышные работы по выемке и перемещению пород (вскрыши), покрывающих песчаник, проводились путем выемки вскрыши пород с последующей транспортировкой в отвалы. Подготовка поверхности геологического пласта включала выкапывание траншеи шириной 2 м и глубиной 1,5 м при помощи гидравлического экскаватора с последующей ручной доработкой боковых стенок под углом 90-110°. Среднедневная температура при осуществлении предложенного способа составляла +35-+40°С. Закрепление прокладочного материала не проводилось. В качестве связующего материала была применена однокомпонентная акриловая эмульсия (фирма производитель Се1аие§е), которая наносилась при помощи пневматического краскопульта. Время сушки составило 2 ч. Было произведено 800 м² строительного отделочного материала, толщиной 1 мм, который использовался для дизайнерских работ по отделке предметов обихода и наружных стен.

Таким образом, предложенный способ получения строительного отделочного материала или строительных изделий из кремнистых пород отличается простотой организации производства без значительных финансовых вложений, доступностью всех ингредиентов, а значит и дешевизной с сохранением достаточно высоких эксплуатационных физико-механических характеристик.

Полученные по предложенному способу строительный отделочный материал или строительные изделия из кремнистых пород являются экологически чистыми, так как при их производстве не используется тепловая обработка, не происходят выбросы СО и СО₂, в состав строительного отделочного материала или строительных изделий не входят вредные химические компоненты, а их природная структура с оригинальной цветовой гаммой и физико-механические свойства придают новый эстетический облик с

- 3 014480 широкими возможностями применения в современном строительстве и архитектуре.

В отличие от существующих способов предложенный способ, как правило, не требует дополнительной обработки строительного отделочного материала или строительных изделий из кремнистых пород.

Использование заявляемого способа для производства легкого строительного отделочного материала или строительных изделий из кремнистых пород позволяет не только улучшить экологическую обстановку жилищ за счет применения экологически чистого, легкого, гибкого материала, но и дополнительно защитить их от влаги и грязи.

Claims (6)

1. Способ получения строительного отделочного материала или строительного изделия из песчаника кремнистых пород, включающий соединение связующего материала с песчаником, их формование и сушку до затвердения с образованием строительного отделочного материала или строительного изделия, характеризующийся тем, что связующий материал соединяют с песчаником непосредственно в местах его природного образования путем пропитки поверхностного слоя геологического пласта песчаника, причем перед пропиткой указанный поверхностный слой выравнивают, затем пропитанный поверхностный слой сушат в естественных климатических условиях до формирования затвердевшего слоя, а строительный отделочный материал или строительное изделие образуют путем обрезки указанного затвердевшего слоя до требуемой формы и размера и его отрывания от поверхности пласта песчаника.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что на поверхность пласта песчаника перед пропиткой его поверхностного слоя предварительно накладывают прокладочный материал, соответствующий по форме и размерам получаемому строительному отделочному материалу или строительному изделию и закрепляют этот прокладочный материал на указанной поверхности.

3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что в качестве прокладочного материала используют хлопчатобумажную ткань.

4. Способ по п.2, характеризующийся тем, что в качестве прокладочного материала используют синтетическую ткань.

5. Способ по п.2, характеризующийся тем, что пропитку осуществляют с применением вспомогательных материалов.

6. Способ по одному из пп.1-5, характеризующийся тем, что перед выравниванием поверхности пласта песчаника осуществляют вскрышные работы по выемке и перемещению пород, покрывающих этот пласт.

О Евразийская патентная организация, ЕАПВ

Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2