RU2773725C1 - Состав шихты для изготовления армированных керамических изделий - Google Patents
Состав шихты для изготовления армированных керамических изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773725C1 RU2773725C1 RU2021118818A RU2021118818A RU2773725C1 RU 2773725 C1 RU2773725 C1 RU 2773725C1 RU 2021118818 A RU2021118818 A RU 2021118818A RU 2021118818 A RU2021118818 A RU 2021118818A RU 2773725 C1 RU2773725 C1 RU 2773725C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- clay
- charge
- ceramic products
- products
- reinforced ceramic
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000011226 reinforced ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000000996 additive Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000010458 rotten stone Substances 0.000 claims abstract description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 claims description 5
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- HWKQNAWCHQMZHK-UHFFFAOYSA-N Trolnitrate Chemical compound [O-][N+](=O)OCCN(CCO[N+]([O-])=O)CCO[N+]([O-])=O HWKQNAWCHQMZHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000002529 flux Substances 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000010137 moulding (plastic) Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002694 phosphate binding agent Substances 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 230000005483 Hooke's law Effects 0.000 description 1
- -1 Magnesium chromium Chemical compound 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано в производстве армированных керамических изделий на основе глинистого сырья. Технический результат заключается в получении трещиностойких армированных керамических изделий повышенной прочности, сокращении сроков сушки изделий. Состав шихты для изготовления армированных керамических изделий содержит следующие компоненты, мас.%: пластичный компонент - глина 55-75, комплексная добавка: ваграночный шлак - 17-25, диатомит - 6,5-16,5, трепел - 1,5-3,5, в качестве армирующего компонента используют стеклофибру из стекловолокна длиной L=3-8 мм, толщиной d=0,1-0,8 мм, с температурой размягчения стекловолокон, не отличающейся более чем на 30°С от температуры размягчения пластичного компонента - глины, с содержанием стеклофибр в керамической шихте 5-20%, сверх 100%. 4 табл.
Description
Изобретение относится к области строительных материалов и предназначено для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве.
Известен состав шихты для изготовления армированных керамических изделий [SU, патент №590300 А1, МПК С04В 35/78, дата публикации 1978.01.30], включающий стеклоткань, магнезиально-хромистая шпинель, глину огнеупорную и фосфатное связующее, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Стеклоткань | 16-30 |
| Магнезиально-хромистая шпинель | 24-47 |
| Глина огнеупорная | 3-5 |
| Фосфатное связующее | 32-43 |
Недостатком данного состава является низкая термостойкость и механическая прочность. При нагревании изделий происходит образование микротрещин в наружном слое стеклоткани, вследствие чего происходит разупрочнение стеклоткани как армирующего компонента изделий. Eще одним недостатком является трудность формования за счет громоздких размеров стеклоткани.
Наиболее близким по составу к заявляемому является шихта для изготовления керамических изделий [RU, патент №2309926 С1, МПК С04В 33/138, дата публикации 2007.11.10], включающая глину, комплексную добавку, состоящую из 3-х компонентов (ваграночный шлак, диатомит, трепел), бентонит, фосфорный шлак при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Глина 10-26
Комплексная добавка, состоящая из следующих компонентов:
| - Ваграночный шлак | 6-9 |
| - Диатомит | 8-12 |
| - Трепел | 4-5 |
| Бентонит | 12-18,5 |
| Фосфорный шлак | 29,5-60 |
Основным недостатком прототипа является низкая прочность и трещиностойкость при сушке и обжиге.
Задачей изобретения является получение шихты для изготовления трещиностойких армированных керамических изделий, повышенной прочности из пластичного компонента (глин) при полусухом, пластическом и литьевом способе формования.
Технический результат изобретения заключается в получении такого состава шихты, который позволит производить армированные керамические изделия с высокими прочностными характеристиками, но с сокращением сроков сушки изделий за счет повышения трещиностойкости.
Технический результат изобретения достигается тем, что в шихте для изготовления армированных керамических изделий, включающей пластичный (глинистый) и армирующий компоненты, плавень и воду в качестве армирующего компонента выступают стеклофибры из стекловолокна длиной L=3-8 мм, толщиной d=0,1-0,8 мм с температурой размягчения стекловолокон, не отличающейся более чем на 30°С от температуры обжига шихты, в качестве глинистого компонента используют как низкосортные, так и высокосортные виды глин, а вместо плавня - комплексную добавку.
Армированные керамические изделия, изготавливаемые из предлагаемой шихты, представляют собой материал, в глинистой матрице которого хаотично распределены волокна стеклофибры.
В качестве пластичного компонента керамической шихты предлагается использовать легкоплавкую или тугоплавкую глину. На территории РФ легкоплавкая глина широко распространена и практически применяется повсеместно для производства керамического кирпича. При этом традиционные технологии, принятые в керамике, не позволяют получать керамический кирпич высокого качества, очень часто оп является низкомарочным за счет образующихся трещин. Тугоплавкая глина широко применяется в производстве канализационных труб, облицовочной плитки, санитарно-технических изделий, при этом важным показателем, который подвергается особому контролю, является предел прочности при изгибе.
Стеклофибры предлагается применять с температурой размягчения близкой к температуре обжига шихты для лучшего сцепления поверхности стекловолокна с поверхностью керамического камня. При этом резко увеличивается сцепление волокон стеклофибры с керамическим камнем, а также исчезает проскальзывание стеклофибр в шихте, таким образом прочность на сжатие и на изгиб повышается. Также стеклофибры позволяют улучшить структурно-механические свойства низкосортных глин, повысить трещиностойкость и прочность изделий при сушке за счет армирования стеклофибрами. Стеклофибра при этом воспринимает на себя напряжения, возникающие при сушке и обжиге керамических изделий.
Предлагаемая шихта для изготовления армированных керамических изделий позволяет значительно повысить прочность, трещиностойкость и получить качественные керамические изделия.
Следует отметить еще один эффект, который достигается на промежуточном этапе и позволяет сократить сроки сушки керамических изделий. За счет того, что в процессе сушки происходит испарение лишней воды и под действием сил поверхностного натяжения глинистые частицы стягиваются, между ними образуется напряжение, которое может превысить предел прочности при растяжении высушиваемой глины и дать в этом сечении трещину. Получается такая зависимость: стягивающие усилия, приводящие к деформациям, напрямую зависят от скорости сушки, а возникающие напряжения прямо пропорциональны возникающим деформациям.
В предлагаемой шихте хаотически расположенные стеклофибры, препятствуют стягиванию глинистых частиц, вследствие чего уменьшается воздушная усадка изделия, а, следовательно, уменьшаются и напряжения, так как согласно закона Гука деформация прямо пропорциональна напряжениям. Таким образом, кроме армирующего эффекта, применение стеклофибры в шихте позволяет отодвинуть момент образования трещины, т.е. увеличивает предел прочности при растяжении и уменьшает величину воздушной усадки, следовательно, и напряжения.
Пример 1. Изготовление керамических изделий по предлагаемому составу с использованием низкосортных (легкоплавких) глин.
Пластичный компонент (глина) - лессовидный суглинок после технологической переработки поступает в смеситель, например, с плотностью рнас=1320 кг/м3 и влажностью W=3%, где происходит перемешивание со стеклофибрами. В качестве армирующего компонента используют стеклофибры из стекловолокна длиной L=3-8 мм, толщиной d=0,1-0,8 мм, с температурой размягчения стекловолокон, не отличающейся более чем на 30°С от температуры размягчения пластичного компонента (глины), с содержанием стеклофибр в керамической шихте 5-20%, сверх 100%. Также в состав керамической шихты добавляют комплексную добавку, состоящую из 3-х компонентов: ваграночный шлак, диатомит, трепел.
Далее тщательно перемешенная масса поступает во второй смеситель, где ее увлажняют паром до влажности 18-22% и интенсивно обрабатывают (это заменяет процесс вылеживания) до получения пластичной, удобно формируемой массы без крупных каменистых включений. При пластическом формовании должны соблюдаться технологические параметры: относительная влажность керамической массы 18-22%; давление прессования 1,6-7 МПа. Изделия подвергаются ленточному формованию на шнековых прессах с подогревом, отформованные изделия отправляют в тоннельные сушилки, где их сушат в течение 24 часов при температуре 100-110°С, а затем обжигают при температуре 950-1050°С в течение 18-24 часов.
Составы шихты и свойства изделий приведены в таблицах 1 и 2.
Физико-механические показатели изделий, полученные из указанных составов, приведены в таблице 2.
Из представленных таблиц видно, что по результатам испытаний состав №3 самый оптимальный, так как показывает повышенные прочностные характеристики: при сжатии - 37,84 МПа, предел прочности при изгибе - 7,6 МПа, при этом средняя плотность и водопоглощение удовлетворяют требованиям ГОСТ, трещин на поверхности образцов не обнаружено.
Можно сделать вывод о том, что пониженное содержание фибры, в количестве 5%, недостаточно для достижения максимального эффекта увеличения прочности изделия, но и повышенное содержание фибры (15-20%) приводит к его излишнему агрегатированию и снижению эффекта.
Воздушная и огневая усадка показывают небольшие значения, следовательно, эффект сокращения сроков сушки становится достижимым, при этом качество изготавливаемых изделий не нарушается. Таким образом, возможно увеличение производительности на существующих производственных площадях.
Пример 2. Изготовление керамических изделий по предлагаемому составу с использованием высокосортных (тугоплавких) глин.
Технология изготовления керамических изделий аналогична примеру 1, но в качестве пластичного компонента используют тугоплавкую глину, например, с плотностью рнас=1720 кг/м3.
Составы шихты и свойства изделий приведены в таблицах 3 и 4.
Физико-механические показатели изделий из указанных составов приведены в таблице 4.
Из таблицы 4 видно, что по результатам испытаний состав №3; также показывает повышенные прочностные характеристики: предел прочности при сжатии составляет 225,9 МПа, а предел прочности при изгибе составляет 28,6 МПа, средняя плотность и водопоглощение удовлетворяют требованиям ГОСТ. Общая усадка варьирует в пределах 8,58-9,3%, что значительно меньше значений общей усадки керамических изделий без применения стеклофибры.
Таким образом можно сделать вывод о том, что стеклофибры в количестве 5-20% армируют керамический черепок, повышая его прочность на сжатие и на изгиб как с использованием низкосортной глины, гак и с использованием высокосортной глины. Дальнейшее повышение процентного содержания стеклофибры приводит к неравномерному распределению стекловолокон, а, следовательно, снижению эффекта повышения прочности керамического изделия.
Указанный эффект увеличения прочности достигается за счет подбора температуры размягчения стеклофибры, максимально близкой к температуре размягчения шихты, за счет тесного объединения поверхности стеклофибр и керамического камня на атомарном и ионном уровнях (твердо-фазовое спекание). Следует отметить еще один эффект, который достигается на промежуточном этапе и позволяет сократить сроки сушки керамических изделий. Уменьшение усадки в процессе сушки позволяет ускорить данный этап, без образования трещин в изготавливаемых керамических изделиях.
Предлагаемый состав шихты для изготовления армированных керамических изделий позволяет получить трещиностойкие армированные керамические изделия, повышенной прочности.
Claims (4)
- Состав шихты для изготовления армированных керамических изделий, содержащий глину, комплексную добавку из 3-х компонентов, отличающийся тем, что в качестве армирующего компонента используют стеклофибру из стекловолокна длиной L=3-8 мм, толщиной d=0,1-0,8 мм, с температурой размягчения стекловолокон, не отличающейся более чем на 30°С от температуры размягчения пластичного компонента - глины, с содержанием стеклофибр в керамической шихте 5-20%, сверх 100%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
Пластичный компонент - глина 55-75 - Комплексная добавка, состоящая из следующих компонентов:
-
Ваграночный шлак 17-25 Диатомит 6,5-16,5 Трепел 1,5-3,5 Стеклофибра 5-20
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773725C1 true RU2773725C1 (ru) | 2022-06-08 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4118236A (en) * | 1976-03-15 | 1978-10-03 | Aci Technical Centre Pty Ltd. | Clay compositions |
| SU1165662A1 (ru) * | 1984-01-13 | 1985-07-07 | Государственный Всесоюзный научно-исследовательский институт строительных материалов и конструкций им.П.П.Будникова | Шихта дл изготовлени стеновых керамических изделий |
| RU2200721C2 (ru) * | 2000-12-26 | 2003-03-20 | Пензенская государственная архитектурно-строительная академия | Керамическая масса для изготовления изделий стеновой керамики |
| RU2242440C1 (ru) * | 2003-05-20 | 2004-12-20 | Ульяновский государственный технический университет | Керамическая масса для изготовления стеновых изделий |
| RU2309926C1 (ru) * | 2006-05-30 | 2007-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Керамическая масса для изготовления дренажных труб |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4118236A (en) * | 1976-03-15 | 1978-10-03 | Aci Technical Centre Pty Ltd. | Clay compositions |
| SU1165662A1 (ru) * | 1984-01-13 | 1985-07-07 | Государственный Всесоюзный научно-исследовательский институт строительных материалов и конструкций им.П.П.Будникова | Шихта дл изготовлени стеновых керамических изделий |
| RU2200721C2 (ru) * | 2000-12-26 | 2003-03-20 | Пензенская государственная архитектурно-строительная академия | Керамическая масса для изготовления изделий стеновой керамики |
| RU2242440C1 (ru) * | 2003-05-20 | 2004-12-20 | Ульяновский государственный технический университет | Керамическая масса для изготовления стеновых изделий |
| RU2309926C1 (ru) * | 2006-05-30 | 2007-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Керамическая масса для изготовления дренажных труб |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK160085B (da) | Fremgangsmaade til fremstilling af asbestfrie korrugerede plader | |
| CN110498649B (zh) | 一种低收缩水泥基修复材料及其制备方法 | |
| RU2013133756A (ru) | Обработка зольного уноса и изготовление изделий, содержащих составы на основе зольного уноса | |
| JPH02289456A (ja) | 無石綿無機質硬化体及びその製造方法 | |
| KR100966322B1 (ko) | 내화성(耐火性)을 갖는 압출(壓出) 성형법에 적합한비내력(非耐力)벽체용 조성물 및 내화 판넬 압출 성형 방법및 그에 의한 판넬 | |
| RU2773725C1 (ru) | Состав шихты для изготовления армированных керамических изделий | |
| JP2010070422A (ja) | 耐熱モルタル、及び耐火物の施工方法 | |
| JP2023528030A (ja) | 耐久性を高めた炭酸プレキャストコンクリート製品の製造方法 | |
| KR101138828B1 (ko) | 경량블록 및 그 제조방법 | |
| Suvorov et al. | High-temperature heat-insulating materials based on vermiculite | |
| US5228914A (en) | Pumice containing composition | |
| JP2001261414A (ja) | 自己湿潤養生機能を有するコンクリートおよびその施工法 | |
| MOUSAVI | Performance of non-fired green brick containing rice husk as sustainable building material | |
| JPH028991B2 (ru) | ||
| Mukhametrakhimov et al. | Physical and mechanical properties of fiber reinforced gypsum-based composite | |
| RU2286965C1 (ru) | Способ получения магнезиального вяжущего | |
| RU2251540C1 (ru) | Способ изготовления пенокерамических изделий | |
| KR100857510B1 (ko) | 내화성을 확보한 고강도 콘크리트용 인공 골재 및 그 제조방법 | |
| SU717006A1 (ru) | Керамическа масса дл изготовлени облицовочных плиток | |
| RU2811105C1 (ru) | Жаростойкий шлакофибробетон | |
| RU2024455C1 (ru) | Способ изготовления строительных изделий | |
| JPS6212189B2 (ru) | ||
| Jang et al. | Strain-Hardening and Cracking Behavior of Fiber-Reinforced Sustainable Cement Composites under Direct Tension | |
| Dilmukhambetov et al. | Influence of synthetic and natural polymers on the physical and mechanical properties and thermal conductivity of diatomite heat insulators | |
| Yermak et al. | Influence of polypropylene and steel fibers in concretes subjected to high temperature |