Теплоизоляционный бетон

 

Теплоизоляционный бетон относится к строительным материалам и может быть использован для изготовления изделий из бетона как в гражданском, так и в промышленном строительстве. Теплоизоляционный бетон включает цемент, песок, пенообразующую добавку, воду. Он дополнительно содержит тонкомолотый шлак металлургического производства с S_уд = 1500 см²/г, представленный твердым раствором геленита 2CaO·Al₂O₃·SiO₂ с окерманитом 2CaO·MgO·2SiO₂, в качестве пенообразующей добавки содержит добавку, состоящую из абиетата натрия C₁₉H₂₉COONa·3C₁₉H₂₉COOH, кальциевой щелочи - КОН, мездрового клея, воды при следующем соотношении компонентов, мас.%: Абиетат натрия - C₁₉H₂₉COONa·3C₁₉H₂₉COOH - 37, КОН - 8,4, Мездровый клей - 13, Вода - 41,6, а в качестве песка содержит супесь, представленную осадочной горной породой, состоящей из SiO₂ не менее 80% и глины в количестве 20%, при этом удельная поверхность супеси не менее 1200 см²/г, и химическую добавку "ДЭЯ" с pH 5,5 - 6 при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 38 - 42, супесь 24 - 28, тонкомолотый шлак металлургического производства 11 - 13, химическая добавка "ДЭЯ" с pH 5,5 - 6 0,3 - 0,5, пенообразующая добавка 0,3 - 0,5, вода 22,4 - 20,0. Технический результат, получаемый от использования изобретения, состоит в получении бетона с улучшенными теплозащитными свойствами с повышенной прочностью при сжатии при низкой объемной массе. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Известна сырьевая смесь для изготовления бетона, содержащая цемент, песок, тонкомолотый шлак металлургического производства (см. Герке С. Г. "Получение и использование для строительства шлаковых экоматериалов" автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, С-Пб, 1994, 24 с.).

Известна сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного бетона, состоящая из цемента, песка, извести и пенообразующей добавки (См. Б.У. Седунов "Исследование влияния вибрационного воздействия в период приготовления пеномассы на физико-механические свойства пенобетона: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М., 1969, - 13 с).

Наиболее близким к заявленному теплоизоляционному бетону является бетон, содержащий цемент, песок, пенообразующую добавку "Неопор" (см. У.К. Махамбетова, Т.К. Солтамбеков, З.А. Естемесов "Современные пенобетоны" С-Пб, 1997 г. стр. 72-74).

Известный бетон при объемной массе 600 г/см³ имеет проектную прочность 2,5... 3,0 МПа.

Задачей изобретения является создание нового теплоизоляционного бетона с улучшенными теплоизоляционными свойствами, повышенной прочностью при сжатии при низкой объемной массе.

Поставленная задача решается тем, что теплоизоляционный бетон включает цемент, песок, пенообразующую добавку.

Новым является то, что он дополнительно содержит тонкомолотый шлак металлургического производства с s_уд = 1500 см²/г, представленный твердым раствором геленита 2CaO·Al₂O₃·SiO₂ с окерманитом 2CaO·Mg·2SiO₂, в качестве пенообразующей добавки содержит добавку, состоящую из абиетата натрия C₁₉H₂₉COONa·3C₁₉H₂₉COOH, калиевой щелочи - KOH, мездрового клея, воды при следующем соотношении компонентов, мас.%: Абиетат натрия C₁₉H₂₉COONa·3C₁₉H₂₉COOH - 37 KOH - 8,4 Мездровый клей - 13 Вода - 41,6 а в качестве песка содержит супесь, представленную осадочной горной породой, состоящую из SiO₂ не менее 80% и глины в количестве 20%, при этом удельная поверхность супеси не менее 1200 см²/г и "химическую добавку" "ДЭЯ" с pH 5,5. ..6 (см. ТУ 5743-006-00353595-97) при следующем соотношении компонентов, мас.%: Цемент - 38...42 Супесь - 24...28 Тонкомолотый шлак металлургического производства - 11...13 Химическая добавка "ДЭЯ" - 0,3...0,5
Пенообразующая добавка - 0,3...0,5
Вода - 22,4...20,0
Химическая добавка "ДЭЯ" включает последрожжевую барду, модификатор и содержит в качестве модификатора вспученный поризованный продукт с объемным весом 0,6 г/см³ в количестве, мас.% 3,0±0,5, представленный кальций-магниевыми силикатами.

Кальций-магниевые силикаты представлены преимущественно геленитом C₂AS, количество которого, мас.% не менее 80.

Размер зерен модификатора выбран от 0,5-5,0 мм.

Содержание сухих веществ в последрожжевой барде, мас.%: 3,5-4,5.

Функции химической добавки следующие:
Добавка пластифицирует бетонную смесь, при этом уменьшается В/Ц на 0,06-0,08;
Добавка активирует гидратационную активность цемента, действуя на его минералы, увеличивая степень гидратации, в основном трехкальциевого силиката и двухкальциевого силиката C₂S. При этом увеличивается не только количество продуктов гидратации, но и меняется их качественный состав: увеличивается количество низкоосновных гидросиликатов, имеющих волокнистую структуру, образование которых, по всей видимости, изменяет структуру самого бетона, что способствует не только повышению прочности в раннем и проектном возрасте, а также повышению морозостойкости и водонепроницаемости.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемый теплоизоляционный бетон неизвестен и данное техническое решение обладает мировой новизной.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат.

Из уровня техники известно увеличение гидратационной активности цемента за счет введения в бетон тонкомолотого шлака металлургического производства.

Но при использовании супеси тонкомолотый шлак в сочетании с указанной пенообразующей добавкой, то есть новая совокупность существенных признаков проявляет количественные показатели выше показателей известных свойств ингредиентов, т.е. обеспечивается синергетический эффект.

Тонкомолотый металлургический шлак, цемент и супесь в сочетании с пенообразующей добавкой в указанном количестве способствует образованию гелеобразного продукта, препятствующего разрушению пор пенообразователя и осаждению свежеотформованного бетонного образца. Совместное присутствие тонкомолотого шлака металлургического производства, цемента, химической добавки "ДЭЯ" и супеси приводит к увеличению гидратационной активности цемента и металлургического шлака, представленного твердым раствором геленита 2CaO·Al₂O₃·SiO₂ с окерманитом 2CaO·MgO·2SiO₂, и вовлечению супеси в процесс гидратации и при этом образуется большое количество тоберморитоподобных гидросиликатов типа CSH (II), с отношением Ca/Si>1,5 гиллебрандит 2CaO·SiO₂·H₂O, а также наблюдается образование хорошо закристаллизованных гидроалюмосиликатов кальция типа 3CaO·Al₂O₃·SiO₂·4H₂O и 3CaO·Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O, образование которых обусловлено присутствием металлургического шлака и супеси в присутствии пенообразующей и химической добавки "ДЭЯ" добавки.

Увеличение гидратационной активности исходных материалов и образование новых гидросодержащих соединений оказывает благоприятное воздействие на прочность бетона.

Указанная пенообразующая добавка на основе абиетата натрия обладает повышенной вспениваемостью, что позволяет получить пену на ее основе с объемной массой 0,05 г/см³, которая в сочетании с тонкомолотым шлаком металлургического производства, цементом, супесью, содержащей глину в количестве 20%, способствует образованию прочного гелевого продукта, препятствующего разрушению пены, и соответственно способствующего образованию бетона, характеризующегося высокой пористостью.

Смесь, включающая цемент, шлак металлургического производства, супесь, содержащую глину в количестве 20%, химическую добавку "ДЭЯ" и пенообразующую добавку на основе абиетата натрия, обеспечила получение теплоизоляционного бетона, характеризующегося пониженной объемной массой, повышенной прочностью при сжатии и пониженным коэффициентом теплопроводности.

По мнению заявителя и авторов заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве.

Пример конкретного выполнения.

I. Приготавливают теплоизоляционный бетон:
1. Дозируют цемент;
2. Дозируют тонкомолотый шлак металлургического производства;
3. Дозируют супесь;
4. Дозируют воду;
5. Дозируют химическую добавку "ДЭЯ" и выливают в отдозированную воду;
6. Приготавливают пенообразующую добавку на основе абиетата натрия.

Основные операции получения пенообразующей добавки на основе абиетата описаны (см. У.К. Махамбетова, Т.К. Солтамбеков, З.А. Естемесов "Современные пенобетоны" С-Пб, 1997 г. Стр. 24).

Отличительная операция состоит в том, что при приготовлении канифольного мыла используется абиетат натрия C₁₉H₂₉COONa·3C₁₉H₂₉COOH, что обеспечивает большую вспениваемость пенообразующей добавки и не препятствует набору прочности при твердении бетона.

7. Дозируют полученную пенообразующую добавку;
8. Отдозированную пенообразующую добавку смешивают с водой в сочетании 1:8, получая рабочий раствор пенообразующей добавки;
9. Полученный рабочий раствор пенообразующей добавки при помощи пеногенератора превращают в пену с объемной массой 0,05 г/см³;
10. Отдозированные цемент, супесь, тонкомолотый шлак металлургического производства, воду, содержащую химическую добавку "ДЭЯ", тщательно перемешивают, получая бетонную смесь.

11. К полученной бетонной смеси добавляют полученную пену и тщательно перемешивают до получения однородной пенобетонной смеси.

12. Полученную пенобетонную смесь используют для приготовления изделий и образцов, которые подвергались физико-механическим испытаниям.

Результаты физико-механических испытаний теплоизоляционного бетона представлены в таблице 1.

Анализ полученных результатов показывает, что теплоизоляционный бетон на основе предлагаемого состава характеризуется повышенной прочностью при сжатии в проектном возрасте, которая увеличивается на 58...65%, улучшаются теплоизоляционные свойства бетона, коэффициент теплопроводности уменьшается до 0,17 Вт/м·^oC и уменьшается средняя плотность бетона. Данный материал может быть рекомендован как теплоизоляционный конструкционный материал для жилищного и гражданского строительства.

Формула изобретения

1. Теплоизоляционный бетон, включающий цемент, песок, пенообразующую добавку, воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тонкомолотый шлак металлургического производства, представленный твердым раствором геленита 2CaO·Al₂O₃·SiO₂ с окерманитом 2CaO·MgO·2SiO₂ в качестве пенообразующей добавки содержит добавку, состоящую из абиетата натрия C₁₉H₂₉COONa·3C₁₉H₂₉COOH, калиевой щелочи - КОН, мездрового клея, воды при следующем соотношении компонентов, мас.%:
C₁₉H₂₉COONa·3C₁₉H₂₉COOH - 37
КОН - 8,4
Мездровый клей - 13
Вода - 41,6
а в качестве песка содержит супесь, представленную осадочной горной породой, состоящей из SiO₂ не менее 80% и глины в количестве 20%, при этом удельная поверхность супеси не менее 1200 см²/г, и химической добавки "ДЭЯ" с рН 5,5 - 6 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цемент - 38 - 42
Супесь - 24 - 28
Тонкомолотый шлак металлургического производства - 11 - 13
Химическая добавка "ДЭЯ" с рН 5,5 - 6 - 0,3 - 0,5
Пенообразующая добавка - 0,3 - 0,5
Вода - 22,4 - 20,0
2. Теплоизоляционный бетон по п.1, отличающийся тем, что шлак металлургического производства имеет удельную поверхность 1500 см²/г.

РИСУНКИ

Рисунок 1