Теплоизоляционный бетон

 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из теплоизоляционного бетона как в гражданском, так и в промышленном строительстве. Теплоизоляционный бетон включает цемент, песок, пенообразующую добавку, воду. Новым является то, что он дополнительно содержит тонкомолотый шлак металлургического производства, в котором содержание Fe(II) в количестве не более 4%, химическую добавку "ДЭЯ" с pH 5,5-6, алюминиевую пудру, смешанную с пенообразующей добавкой на основе стеарата натрия плотности 1,15-1,17 г/см³, и синтетическое фиброволокно при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 43,0 - 46,2, шлак металлургического производства 12,0 - 14,4, песок 18,0 - 15,0, пенообразующая добавка на основе стеарата натрия плотности 1,15 - 1,17 г/см³ 9,5 - 10,3, химическая добавка "ДЭЯ" 0,4 - 0,6, фиброволокно 1,4 - 1,8, вода 12,0 - 14,4. Технический результат состоит в повышении прочности при изгибе, увеличении пористости, что способствует улучшению звукозащитных свойств бетонов и изделий из него. 1 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к теплоизоляционным бетонам.

Известны теплоизоляционные бетоны, включающие цемент, песок, воду и пеноконцентраты [1].

Наиболее близким к изобретению является бетон, включающий цемент, песок, пенообразующую добавку, воду [2].

Известные бетоны не имеют достаточной общей пористости, что не обеспечивает достаточно высоких теплозащитных и звукозащитных свойств.

Задачей изобретения является создание нового теплоизоляционного бетона с улучшенными звукозащитными и теплозащитными свойствами материала при повышении прочности при изгибе и увеличении общей пористости материала.

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

Новым является то, что он дополнительно содержит тонкомолотый шлак металлургического производства, в котором содержание Fe(II) в количестве не более 4 мас.%, химическую добавку "ДЭЯ" с pH 5,5-6, алюминиевую пудру, смешанную с пенообразующей добавкой на основе стеарата натрия плотности 1,15-1,17 г/см³, и синтетическое фиброволокно, при следующем соотношении компонентов мас.%: Цемент - 43,0-46,2 Шлак металлургического производства - 12,0-14,4 Песок - 18,0-15,0 Пенообразующая добавка - 9,5-10,3 Химическая добавка "ДЭЯ" - 0,4-0,5 Алюминиевая пудра - 0,5-0,6 Фиброволокно - 1,4-1,8 Вода - 12,0-14,4 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 кальциймагниевыми силикатами.

Кальциймагниевые 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.

Способ приготовления химической добавки "ДЭЯ" состоит в следующем.

Отдозированные модификатор и последрожжевую барду перемешивают в течение 1 часа.

Готовый продукт хранят в вертикальных конусообразных емкостях, снабженных воздухом для осуществления периодического барботирования.

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.

Известно свойство тонкомолотого шлака металлургического производства увеличивать гидратацию цемента при совместном их сочетании [3].

Известно, что добавка "ДЭЯ" с pH 5,5-6 усиливает активацию цемента [4].

Алюминиевая пудра в присутствии кислоты образует поры.

Авторы и заявитель считают, что достижение технического результата - повышение теплоизоляционных свойств бетона, - зависит от повышения общей пористости материала, улучшение звукоизоляционных свойств обусловлено как увеличением пористости, так и наличием пор разных размеров, при улучшении деформативных характеристик бетона (прочность при изгибе), которая улучшается за счет образования продуктов гидратации волокнистой структуры.

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

Совместное присутствие тонкомолотого шлака металлургического производства, цемента и стеарата натрия усиливает гидратационную активность цемента и шлака, образуя большое количество частично закристаллизованных тоберморитоподобных гидросиликатов кальция (CSH(II)), которые имеют волокнистую структуру, препятствующую распространению звуковых волн в бетоне, а также образуются гидросиликаты состава 3CaO·Al₂O₃·1,17SiO₂·3,66H₂O (d/n= 3,09; 2,788; n = 1,600-1,620). Алюминиевая пудра, смешанная с пенообразующей добавкой стеарата натрия плотности 1,15-1,17 г/м³ в присутствии химической добавки "ДЭЯ" с pH 5,5-6 способствует образованию микропор определенного размера.

Новая пенообразующая добавка стеарата натрия образует более крупные поры. Наличие в бетоне синтетического фиброволокна образует поры продолговатой формы. Наличие трех видов пор разной формы и размеров приводит к затуханию звуковой волны при ее распространении в бетоне, улучшая звукозащитные свойства бетона.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что изобретение явным образом не следует из уровня техники и вся совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, позволяющее достичь указанный технический результат, т.е. изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.

Заявляемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", так как оно может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве для изготовления изделий с улучшенными теплозащитными и звукозащитными свойствами.

Осуществимость изобретения подтверждена примерами конкретного выполнения.

Пример конкретного выполнения
I. Изготовление теплоизоляционного бетона:
1. Дозируют цемент;
2. Дозирую тонкомолотый шлак металлургического производства;
3. Дозируют песок;
4. Дозируют фиброволокно;
5. Дозируют воду;
6. Дозируют химическую добавку "ДЭЯ" (см. ТУ 5743006-00353595-97) и выливают в отдозированную воду;
7. Приготавливают пенообразующую добавку:
раствор стеарата натрия, C₁₉H₂₉COONa·3C₁₉H₂₉COOH, плотности 1,15...1,17 г/см³, получают путем растворения хозяйственного мыла в теплой воде (t=25... 30^oC) и тщательно перемешивают раствор, получая пенообразующую добавку;
8. Дозируют полученную пенообразующую добавку;
9. Дозируют алюминиевую пудру;
10. Смешивают отдозированную алюминиевую пудру с отдозированной пенообразующей добавкой;
11. Приготавливают бетонную смесь перемешивая в смесителе отдозированные цемент, шлак металлургического производства, песок, фиброволокно и воду;
12. Приготавливают пену, взбивая в пеногенераторе пенообразующую добавку, смешанную с алюминиевой пудрой;
13. Приготавливают пенобетонную смесь, добавляя в полученную бетонную смесь пену, содержащую алюминиевую пудру, все тщательно перемешивают в течение 1,5...2,0 минут;
14. Пенобетонная смесь используется для изготовления изделий требуемой формы, и изготовления образцов для проведения физико-механических испытаний;
15. Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях при температуре 20±2^oC и при влажности воздуха не менее 95%, в течение 28 суток.

Результаты физико-механических испытаний представлены в таблице.

Анализ данных таблице показывает, что предлагаемый состав обеспечивает получение теплоизоляционного бетона, из которого на 16...19% понижается звукопроницаемость стены, коэффициент теплопроводности понижается на 32%, прочность при изгибе повышается на 47...72% и прочность при сжатии увеличивается на 19...27%.

Теплоизоляционный бетон, характеризуемый физико-техническими характеристиками, указанными в таблице может быть использован для жилищного и гражданского строительства.

Источники информации
1. У. К. Махамбетова, Т.К. Солтамбеков, З.А. Естемесов "Современные пенобетоны" С-Пб, 1997г. стр. 103.

2. Там же, стр. 142, прототип.

3. Герке С.Г. "Получение и использование для строительства шлаковых экоматериалов", автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, С-Пб, 1994, 24 с.

4. Добавка в бетон "ДЭЯ" ТУ 5743-006-00353595-97.

Формула изобретения

Теплоизоляционный бетон, включающий цемент, песок, пенообразующую добавку, воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тонкомолотый шлак металлургического производства, в котором содержание Fe(II) в количестве не более 4%, химическую добавку "ДЭЯ" с рН 5,5 - 6, алюминиевую пудру, смешанную с пенообразующей добавкой на основе стеарата натрия плотности 1,15 - 1,17 г/см³, и синтетическое фиброволокно, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цемент - 43,0 - 46,2
Шлак металлургического производства - 12,0 - 14,4
Песок - 18,0 - 15,0
Пенообразующая добавка на основе стеарата натрия плотности 1,15 - 1,7 г/см³ - 9,5 - 10,3
Химическая добавка "ДЭЯ" - 0,4 - 0,5
Алюминиевая пудра - 0,5 - 0,6
Фиброволокно - 1,4 - 1,8
Вода - 12,0 - 14,4

РИСУНКИ

Рисунок 1