Способ изготовления экологически чистых, легких полистиролбетонных изделий

 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к способу изготовления экологически чистых легких полистиролбетонных изделий, используемых для сооружения строительных конструкций, обладающих высокой морозостойкостью, теплоизоляционной и конструкционной надежностью и экологической безопасностью. Цель изобретения: увеличение морозостойкости, а также снижение вредных выделений свободного стирола из тела полистиролбетона и повышение экологической безопасности конструкций на его основе. Поставленная цель достигается тем, что в начале проводят термостатированную обработку гранул пенополистирола; а затем обрабатывают их комплексной химической добавкой, состоящей из смеси дикарбоновых кислот, смеси солей органических кислот и смолы древесной омыленной при следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент 67-75; гранулированный термостатированный пенополистирол 4,75-5,55; комплексная химическая добавка 0,25-0,45 и вода остальное. Использование изобретения приводит к значительному снижению вредных выделений в окружающую среду, численное значение которых не превышает ЦДК при увеличении морозостойкости готовых конструкций на 30-50% по сравнению с известным техническим решением. 2 з.п.ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности, к способу приготовления экологически чистых легких полистиролбетонных изделий, используемых для изготовления строительных конструкций, обладающих высокой теплоизоляционной и конструкционной надежностью и экологической безопасностью.

Известен способ изготовления трехслойной панели, включающий приготовление бетонной смеси, ее укладку и уплотнение при следующем соотношении компонентов, мас. гранулированный пенополистирол 4,5-5,3; жидкое стекло (на сухое вещество) 1,2-4,0; портландцемент 66,0-70,0; смола древесная омыленная 0,08-0,12 и вода остальное [1] Недостатком известного способа является наличие вредных примесей свободного стирола.

Наиболее близким из предлагаемый по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления легкобетонных изделий на основе гранулированного пенополистирола, отличающийся тем, что, с целью обеспечения равномерности распределения гранул пенополистирола в бетонной смеси, повышения прочности и снижения воздухопроницаемости бетона, проводят предварительную обработку гранул композицией следующего состава, мас. поливинилацетатная дисперсия 4,8-9,0; портландцемент 25,0-52,9; зола тепловых электростанций 10,6-38,6; вода остальное [2] Недостатком известного способа является сравнительно высокая плотность готового пенополистиролбетона и значительное выделение вредных примесей в окружающую среду.

Цель изобретения: снижение вредных выделений свободного стирола из тела полистиролбетона, повышение экологической безопасности конструкций на его основе и увеличение морозостойкости изделий.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу приготовления экологически чистых легких полистиролбетонных изделий, включающем приготовление бетонной смеси, содержащей гранулы пенополистирола, полимерную добавку, цемент, воду, укладку смеси в форму и термообработку, гранулы пенополистирола предварительно подвергают термостатированию, а смесь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

цемент 67,0-75,0 гранулы термостатированного пенополистирола 4,75-5,55 полимерная добавка 0,25-0,45 вода остальное.

При этом, термостатирование гранул пенополистирола проводят в потоке нагретого воздуха при температуре 60-77^oC в течение 2,5-5 час при скорости подачи теплоносителя 0,5-2,5 м/с.

Кроме того гранулы пенополистирола после термостатирования обрабатывают полимерной добавкой, содержащей смесь дикарбоновых кислот, смесь солей дикарбоновых кислот и смолу древесную омыленную при следующем соотношении компонентов, мас.

смесь дикарбоновых кислот 35-60 смесь солей дикарбоновых кислот 25-30 смола древесная омыленная 15-35 после чего гранулы перемешивают с цементом и приготавливают однородную формовочную смесь, которую формуют в изделия и подвергают дальнейшей термообработке.

В работе были использованы следующие материалы: портландцемент марок 400-500 (ТУ 10178-85), гранулированный вспененный пенополистирол (ОСТ 6-05-202-83), смола древесная омыленная (ТУ 13-05-02-83), в качестве смеси дикарбоновых кислот использовали водный слой дикарбоновых кислот производства капролактама (ТУ-113-03-26-11-81), а в качестве смеси солей дикарбоновых кислот щелочные стоки капролактама (ТУ 113-03-488-84).

Способ изготовления экологически чистых легких полистиролбетонных изделий осуществляют следующим образом.

Гранулы вспененного полистирола вначале подвергают термообработке путем их термостатирования в потоке нагретого воздуха при температуре 30-87^oC в течение 1,5-8 ч при скорости подачи воздуха 0,5-2,5 м/с.

В результате такого термостатирования возникают сложные тепло-массообменные процессы, в результате которых происходит интенсивный перенос свободного остаточного стирола из внутренних слоев пенополистирольных гранул к наружной поверхности. За счет разности концентраций стирола на поверхности гранул и в ядре воздушного потока создается движущая сила массообмена, величина которой значительно возрастет с увеличением температуры. При указанном диапазоне температура происходит практически полное удаление вредных примесей и выравнивание свойств гранулированного пенополистирола. Затем поверхность термостатированных таким образом гранул пенополистирола обрабатывают расчетным количеством комплексной химической полимерной добавки, состоящей из смеси органических дикарбоновых кислот, солей дикарбоновых кислот и смолы древесной омыленной, тщательно перемешивают, затем минерализуют цементом до образования однородной смеси, которую формуют в изделия.

Присутствие комплексной химической полимерной добавки играет двоякую роль. Во-первых, будучи химически активной по составу к свободному стиролу, полимерная добавка является связующей составляющей по отношению к отдельным молекулам свободного стирола в теле бетонной матрицы, что является дополнительным гарантом соблюдения норм конструктивной экологической безопасности готовых изделий. С другой стороны, используемая комплексная химическая полимерная добавка обладает специфическими пенообразующими свойствами, что приводит к формированию характерной мелкопоровой структуры бетона, обеспечивающей относительно высокую его морозостойкость.

Прочность готовых изделий определяли по ГОСТ 17117.10-81, объемную массу по ГОСТ 17117.3-81, увлажнение при капиллярном подсосе по ГОСТ 17117.5-81, морозостойкость по ГОСТ 10060-87, а присутствие свободного стирола по ОСТ 15820-82 "Полимеры и сополимеры стирола. Газохроматографический метод определения остаточных мономеров и неполимеризующихся примесей".

В табл.1 приведены конкретные составы композиций согласно предлагаемому способу и условия его осуществления.

Конкретные примеры составов полистиролбетонной композиции по известному способу приведены в табл.2.

Физико-механические и экологические свойства готовых изделий приведены в табл.3.

Как следует из данных табл.3, предлагаемый способ изготовления экологически чистых легких полистиролбетонных изделий приводит к значительному увеличению морозостойкости материала и снижению свободного стирола, численное значение которого не превышает ПДК (0,002 мг/м³). Морозостойкость изделий, изготовленных по предлагаемому способу увеличилась на 30-50% а содержание свободного стирола уменьшилось на порядок и более по сравнению с известным техническим решением. Превышение норм ПДК по остаточному стиролу имело место лишь за пределами заявленных условий (составы 4 и 5).

Формула изобретения

1. Способ изготовления экологически чистых легких полистиролбетонных изделий, включающий приготовление бетонной смеси, содержащей гранулы пенополистирола, полимерную добавку, цемент, воду, укладку смеси в форму и термообработку, отличающийся тем, что гранулы пенополистирола предварительно подвергают термостатированию, а смесь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Цемент 67,0 75,0 Гранулы термостатированного пенополистирола 4,75 5,55
Полимерная добавка 0,25 0,45
Вода Остальное
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термостатирование гранул пенополистирола проводят в потоке нагретого воздуха при 60 87^oС в течение 2,5 5 ч при скорости подачи теплоносителя 0,5 2,5 м/с.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что гранулы пенополистирола после термостатирования обрабатывают полимерной добавкой, содержащей смесь дикарбоновых кислот, и смолу древесную омыленную при следующем соотношении компонентов, мас.

Смесь дикарбоновых кислот 35 60
Смесь солей дикарбоновых кислот 25 30
Смола древесная омыленная 15 35
после чего гранулы перемешивают с цементом и приготавливают однородную формовочную смесь, которую формуют в изделия и подвергают дальнейшей термообработке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2