PL248744B1 - Masa do produkcji wyrobów silikatowych o podwyższonych parametrach wytrzymałościowych i obniżonej gęstości - Google Patents

Abstract

Masa silikatowa do produkcji wyrobów silikatowych o podwyższonych parametrach termoizolacyjnych, charakteryzująca się zwiększoną porowatością otrzymywanych produktów i zwiększoną wytrzymałością na ściskanie w stosunku do wyrobów tradycyjnych, zawierająca mieszaninę piasku kwarcowego i wapna mielonego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera włókna szklane z powloką z tlenku cyrkonu w ilości 1% - 5% wag., korzystnie 1% wagowych.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest masa surowcowa do wytwarzania wyrobów silikatowych, przyjaznych środowisku, o obniżonym, współczynniku przewodzenia ciepła oraz zwiększonej wytrzymałości na ściskanie gotowych wyrobów w stosunku do wyrobów tradycyjnych. Cechą towarzyszącą jest zmniejszenie gęstości objętościowej w stosunku do wyrobu tradycyjnego. Do wykonania wyrobu jako produkt wyjściowy stosowana jest masa wapienno-piaskowa, formowana w elementy budowlane, tj. bloczki i cegły.

Wyrób silikatowy jest produktem mieszaniny piasku kwarcowego (ok. 90-92% masy) i wapna mielonego (udział ok. 5-8%), uzupełnionego niewielką ilością wody, pozwalającą na hydratację składników. Tak przygotowana mieszanka jest formowana i poddawana procesowi 8 godzinnej autoklawizacji w temperaturze 203°C. Proces ten ma na celu zapewnienie właściwego przebiegu reakcji chemicznej miedzy krzemem i wapnem pod wpływem temperatury i ciśnienia pary wodnej. Otrzymany produkt wapienno-piaskowy cechuje duża wytrzymałość na ściskanie rzędu 15-20 N/mm², dobra izolacyjność akustyczna, oraz wysoki współczynnik przewodzenia ciepła (ok. 0,8-1,0 W/(mK)). Ponadto wyroby te charakteryzuje niska zawartość naturalnych pierwiastków promieniotwórczych. Dzięki naturalnym składnikom wyjściowym, gotowe wyroby są przyjazne dla środowiska oraz stanowią zdrowe otoczenie człowieka. Przy wielu zaletach wyrobów wapienno-piaskowych zwraca się uwagę na ich dużą gęstość objętościową, która spostrzegana jest jako wada w transporcie i realizacji.

Znanych jest wiele opisów patentowych autoklawizowanych wyrobów wapienno-piaskowych których modyfikacje wpływają na wzrost wytrzymałości na ściskanie gotowych wyrobów.

Jednym z przykładów jest proces technologiczny znany z opisu patentowego PL289444. Według autorów wzrost wytrzymałości na ściskanie uzyskuje się przy odpowiednim zagęszczeniu mieszanki związanym ze zmianą wielkości jej uziarnienia. W tym celu część mieszanki wapienno-piaskowej (w ilości do 30%), o odpowiedniej proporcji ilości piasku do wapna, poddaje się mieleniu w technologii na mokro lub na sucho, aż do uzyskania powierzchni właściwej 3000-4000 cm²/g. Zmieloną masę łączy się z pozostałą częścią surowca, nawilża i poddaje aktywacji w reaktorze. Z tak otrzymanej mieszanki formuje się wyroby poddawane procesom autoklawizacji w celu ich utwardzenia. Wadą tego wynalazku jest duży ciężar wyrobów, a przy tym - stosunkowa wysoka wartość współczynnika przewodzenia ciepła.

Znany jest z opisu patentowego PL 185500 sposób na wytworzenie masy, z której otrzymywane są autoklawizowane materiały budowlane, składającej się z piasku, wapna oraz domieszki metakaolinitu w ilości 1-10% wagowych. Dzięki procesowi hydratacji, który przebiega w mieszance, otrzymane są wysokie zawartości min. tobermorytu, którego obecność powoduje zmniejszenie porowatości materiałów budowlanych, a tym samym zwiększa ich wytrzymałość na ściskanie. Zastosowanie modyfikatorów o dużym rozmieleniu, zwiększa jednak koszty produkcji, warunki zapylenia powietrza na terenie.

Znane z opisów patentowych są modyfikacje składu mieszanki wapienno-piaskowej, w których substytut masy stanowią kruszywa mineralne, tj. baryt (PL216687), bazalt (PL216688), grafit (PL217354), oraz pochodzenia naturalnego skały magmowe - korzystnie diabaz (DE3808160). Udział tych składników o odpowiedniej frakcji ziaren, w wyznaczonych przez autorów ilościach pozwala na otrzymanie wyrobów o podwyższonej wytrzymałości na ściskanie, jednocześnie nie wykazując szkodliwego wpływu na środowisko. Dodatkowo uznaje się, że udział ostatniego z wymienionych wypełniaczy przyczynia się do skrócenia czasu trwania hydrotermalnego utwardzania o 30%. Użycie tych surowców w wyrobach silikatowych wpływa na zwiększenie kosztów produkcji.

Masa silikatowa do produkcji wyrobów silikatowych o podwyższonych parametrach termoizolacyjnych, charakteryzująca się zwiększoną porowatością otrzymywanych produktów i zwiększoną wytrzymałością na ściskanie w stosunku do wyrobów tradycyjnych, zawierająca mieszaninę piasku kwarcowego i wapna mielonego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera włókna szklane z powloką z tlenku cyrkonu w ilości 1-5% wag., korzystnie 1% wagowych.

Istotę wynalazku stanowi więc mieszanina surowcowa składająca się z wypełniacza w postaci włókien szklanych: z powloką cyrkonową, stanowiących 1-5% wag., oraz mieszaniny piasku kwarcowego i wapna palonego, o stosunku CaO/SiO2=0,09 w ilości 95-99% wag.

Ze stanu techniki nie są znane modyfikacje autoklawizowanych wyrobów wapienno-piaskowych włóknami szklanymi, w tym z powłoką cyrkonową.

Zastosowane włókna szklane z powłoką w postaci tlenku cyrkonu charakteryzuje zwiększona odporność alkaliczna. Dzięki utworzeniu cienkiej warstwy bogatej w ten tlenek, dyfuzja jonów OH^- jest znacznie ograniczona, przez co nie dochodzi do korozji masy szklanej. Odporność ta wzrasta wraz z udziałem tego tlenku.

Wprowadzenie wyżej wymienionego produktu do wyrobów silikatowych na etapie ich produkcji, wg założeń wynalazku, prowadzi do zmian właściwości użytkowych otrzymanych produktów końcowych. Zaletami wyrobu silikatowego, otrzymanego wg wynalazku, jest zmniejszona gęstość objętościowa oraz zwiększona porowatość, wpływająca korzystnie na wartość współczynnika przewodzenia ciepła. Wzrost wytrzymałości na ściskanie związany jest z utworzeniem dobrze wykształconych krystalicznych faz z grupy C-S-H.

Przedmiot wynalazku opisany jest poniżej w przykładzie realizacji masy surowcowej do wytwarzania wyrobów silikatowych.

Do tradycyjnej mieszanki wapienno-piaskowej z dodatkiem wody wprowadzono cyrkonowe włókna szklane w ilości 1-5% wag. z krokiem pomiarowym co 1%. Tak powstała masa poddana została formowaniu i ośmiogodzinnej autoklawizacji w temperaturze 203°C. Właściwości otrzymanych wyrobów z odpowiednio przygotowanej masy porównano z właściwościami tradycyjnych wyrobów wapienno-piaskowych. Wyniki przedstawiono na wykresach 1 i 2 (odpowiednio Fig. 1 i Fig. 2).

Wykres Fig. 1 przedstawia wpływ udziału włókien szklanych z powłoką cyrkonową w masie silikatowej na wytrzymałość na ściskanie badanych elementów. Brak udziału granulatu jest równoznaczny z właściwościami tradycyjnego wyrobu. Zauważono, że 1%-owy dodatek w postaci włókien szklanych wpływa korzystnie na, wartość wytrzymałości na ściskanie gotowych wyrobów zwiększając jego wartość do 24,4 N/mm². Dalsza modyfikacja, polegająca na rosnącym udziale tych włókien w masie wyrobu powodują, że wytrzymałość na ściskanie modyfikowanych wyrobów maleje. Przy 3% udziale włókien w masie wyrobu jest ona bliska wartości charakterystycznej dla wyrobów tradycyjnych, i wynosi 2 1,92 N/mm², natomiast przy 5% udziale włókien szklanych wyroby modyfikowane uzyskują średnią wartość wytrzymałości na ściskanie 9,03 N/mm², co stanowi 43,8% w stosunku do wytrzymałości na ściskanie w wyrobie tradycyjnym.

Wpływ udziału dodatków w postaci cyrkonowych włókien szklanych w masie wyrobu wapienno-piaskowego na gęstość objętościową oraz zmianę współczynnika przenikania ciepła uzyskanego wyrobu, przedstawia wykres Fig. 2.

Wynika stąd, że 1% wagowy udział włókien szklanych pozwolił na obniżenie ciężaru wyrobu z 1743 kg/m³ do 1707 kg/m³. Zmniejszenie ciężaru objętościowego jest związane ze wzrostem porowatości produktu, co z kolei wpływa korzystnie na wartość współczynnika przewodzenia ciepła. Dla wyrobu o korzystnym składzie jakościowym wartość tego współczynnika wynosi 0,339 W/(mK).

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Masa silikatowa do produkcji wyrobów silikatowych o podwyższonych parametrach termoizolacyjnych, charakteryzująca się zwiększoną porowatością otrzymywanych produktów, i zwiększoną wytrzymałością na ściskanie w stosunku do wyrobów tradycyjnych, zawierająca mieszaninę piasku kwarcowego i wapna mielonego, znamienna tym, że zawiera włókna szklane z powłoką z tleniu cyrkonu w ilości 1-5% wag., korzystnie 1% wagowych.