Строительный материал и способ изготовления изделий из строительного материала

 

Изобретение относится к строительству и предназначено преимущественно для изготовления строительных изделий типа блоков, перегородок, стенок и других строительных конструкций на основе цемента с использованием измельченных отходов древесины в качестве наполнителя. Технический результат: повышение прочности, снижение веса и теплопроводности. Строительный материал получают формованием однородной смеси цемента с измельченной увлажненной древесиной, преимущественно хвойных пород, и жидким стеклом с электростабилизацией смеси при формовании постоянным током с периодическим изменением полюсов. Формуемая смесь включает, мас.%: измельченная древесина - 65, цемент марки 400, 500 - 21, жидкое стекло - 3, вода - остальное. Электростабилизация производится при температуре не более 40°С в течение 45 - 60 мин постоянным током мощностью 10 кВт на 1 м³ с периодическим изменением полюсов через 4 - 5 мин. Изготовление изделия из строительного материала осуществляют путем приготовления измельченной древесины с просеиванием ее по фракциям, увлажнения древесины, принудительного смешивания ее с цементом и жидким стеклом, загрузки в форму с ее уплотнением прессованием, присоединения формы к электродам, подключения постоянного тока с периодическим изменением полюсов, извлечения из формы и выдержки для приобретения транспортной прочности. Форма, боковые стенки которой имеют диэлектрические вкладыши, выполнена из металла, крышка и поддон формы изготовлены из нержавеющей стали с возможностью использования их в качестве электродов, после электростабилизации изделие выдерживают в форме 4 - 5 ч для приобретения распалубочной прочности. Извлечение изделия из формы осуществляют выпрессовыванием на подложке и выдерживают изделие в течение 4-5 суток при комнатной температуре для приобретения транспортной прочности. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области строительства и предназначено преимущественно для получения строительного материала из смеси измельченной древесины, цемента и жидкого стекла и изготовления изделий из него для строительных конструкций.

Известно изготовление цементно-стружечных плит из смеси, включающей древесную стружку в качестве заполнителя, цемент в качестве вяжущего, а также жидкое стекло и сульфат алюминия в качестве стабилизатора и пластификатора [1]. Плиты изготавливают из указанной массы методом формования на металлических поддонах, сушки в термошкафу с температурой 50^oC в течение 5 ч, распалубки и выдержки при комнатной температуре в течение 14 ч а также кондиционирование в течение 3 ч при 100^oC.

Недостатками известных плит являются: - их узкоцелевое назначение, в частности для внутренней облицовки стен или изготовления мебели и непригодность для наружного применения и для мест, подверженных воздействию влаги; - низкие, по сравнению с ДВП с клеевым вяжущим прочностные характеристики.

Известна сырьевая смесь для изготовления арболита и способ ее приготовления, изготавливающаяся из смеси портландцемента, древесного заполнителя, жидкого стекла и воды с добавлением омыленной канифоли [2].

Для приготовления сырьевой смеси древесный заполнитель обрабатывают жидким стеклом, затем перемешивают его с портландцементом и водой, после чего вводят омыленную канифоль в виде технической пены, стабилизированной оставшимся стеклом, и осуществляют вторичное перемещение. Жидкое стекло является стабилизатором технической пены, а омыленная канифоль повышает морозостойкость материала.

Из полученной смеси формуют образцы 10х10х10 см. Уплотнение смеси производят на виброплощадке с частотой 3000 кол./мин и амплитудой 0,5 мм.

Недостатками известного материала являются: - низкая плотность и прочность материала; - невозможность для возведения строительных сооружений, в частности многоэтажных; - высокая разрушительная способность воздействия влаги.

Известен наиболее близкий к заявляемым техническим решениям, выбранный в качестве ближайшего аналога строительный материал, получаемый формованием однородной смеси цемента с измельченной увлажненной древесиной, преимущественно хвойных пород, и жидким стеклом с электростабилизацией смеси при формовании постоянным током с периодическим изменением полюсов [3]. Известен способ изготовления изделий из вышеописанного строительного материала путем приготовления измельченной древесины с просеиванием ее по фракциям, увлажнения древесины, принудительного смешивания ее с цементом и жидким стеклом, загрузки в форму с ее уплотнением прессованием, присоединения формы к электродам, подключения постоянного тока с периодическим изменением полюсов, извлечения из формы и выдержки для приобретения транспортной прочности.

Недостатками известного материала и изделий из него являются: - низкая прочность связанная с тем, что цемент недостаточно проникает в древесную массу, имеет недостаточное сцепление с ней, непригодность изделий для строительства многоэтажных сооружений; - большой вес, связанный с большим количеством цемента, а также с тем, что частицы воды окапсюливаются цементом в виде скорлупы, которая при этом легко разрушается под давлением, также уменьшает прочность изделия; Задачей изобретения является снижение веса, повышение прочности и теплоизолирующей способности изделий из строительного материала.

Поставленная задача решается за счет того, что при изготовлении строительного материала, получаемого формованием однородной смеси цемента с измельченной увлажненной древесиной, преимущественно хвойных пород, и жидким стеклом с электростабилизацией смеси при формовании постоянным током с периодическим изменением полюсов, согласно изобретению, формуемая смесь включает, мас.%: измельченная древесина - 65
цемент марки 400, 500 - 21
жидкое стекло - 3
вода - остальное
а электростабилизация производится при температуре не более 40^oC в течение 45-60 минут постоянным током мощностью 10 кВт на 1м³ с периодическим изменением полюсов через 4-5 минут.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления изделий из строительного материала путем приготовления измельченной древесины с просеиванием ее по фракциям, увлажнения древесины, принудительного смешивания ее с цементом и жидким стеклом, загрузки в форму с ее уплотнением прессованием, присоединения формы к электродам, подключения постоянного тока с периодическим изменением полюсов, извлечения из формы и выдержки для приобретения транспортной прочности согласно изобретению, форма, боковые стенки которой имеют диэлектрические вкладыши, выполнены из металла, крышка и поддон формы изготовлены из нержавеющей стали с возможностью использования их в качестве электродов, после электростабилизации изделие выдерживают в форме 4-5 часов для приобретения распалубочной прочности, извлечение изделия из формы осуществляют выпрессовыванием на подложке и выдерживают изделие в течение 4-5 суток при комнатной температуре для приобретения транспортной прочности.

Преимущественный вариант выполнения способа изготовления изделий из предложенного нами строительного материала ("Элстар") предполагает выполнение изделий в виде стенных панелей 250х600х1200 мм, блоков 250х250х1000 мм, 250х400х600 мм и перегородок 100х500х1000 мм.

Строительные конструкции из электростабилизированного материала "Элстар" могут быть снабжены снаружи тепловой изоляцией в виде плит 80х600х1200 мм из волокнистого материала и кирпичом половинного размера, которые крепятся к строительной конструкции с помощью гвоздей с концевыми стержнями.

Органический наполнитель на цементном вяжущем и жидком стекле, а также формование изделий с уплотнением прессом позволяет повысить плотность изделий, а электростабилизация при формовании вводит в действие такие физико-молекулярные процессы, как электролиз, электроосмос, обеспечивает проникновение цементных молекул в структуру древесины, что упрочняет изделие, предотвращает образование оболочек в виде цементной скорлупы.

В целом процесс изготовления изделий с прессованием и электростабилизацией повышает прочность, теплоизолирующую способность и снижает их вес.

Внешняя теплоизолирующая облицовка обеспечивает возможность использования изделия из электростабилизированного строительного материала для строительных сооружений в холодных зонах.

Более подробно заявляемые технические решения рассматриваются на примерах их выполнения и чертежах, где представлены
- на фиг. 1 - схема изготовления изделий с электролизацией;
- на фиг. 2 - строительная конструкция с внешней утепляющей облицовкой.

Сырьевая смесь для строительного материала включает, %:
измельченную древесину - 65
цемент марки 400, 500 - 21
жидкое стекло - 3
вода - остальное
Для изготовления смеси предварительно измельчают древесину. При этом древесные отходы лесопиления (ветви, сучья, древесное долголетье, а также технологическую щепу, крупные опилки) пропускают через измельченную машину и сортируют на вибросите, получая нужную фракцию (длиной до 30 мм, шириной до 5 мм, толщиной 2 мм). Измельченную древесину загружают в специальную емкость (бункер) 1. Параллельно с бункером имеется емкость 2 и бункер 3 для цемента, снабженные дозаторами 4. Из бункера 4 измельченная древесина через дозатор 4 загружается в емкость 5 для ее увлажнения дождеванием, после чего перегружается в принудительный смеситель 6. В этот же смеситель из емкости 2 и бункера 3 через дозатор 4 загружается жидкое стекло и цемент. Загруженные компоненты в смесителе перемешиваются до получения однородной массы, которую через выгружной люк смесителя разгружают в специальные металлоформы 7, крышку которых фиксируют на определенном уровне. Загруженные формы подаются на пост электростабилизации, на котором имеется гидравлический пресс 8 и энергоустановка 9. При этом металлоформы 7 имеют диэлектрические вкладыши, а крышка и поддон выполнены из нержавеющей стали и играют роль электродов. Смесь в металлоформах уплотняют с помощью гидропресса 8. При этом формуемая смесь электролизуется постоянным током от энергоустановки 9. Электростабилизационно производят при температуре не более 40^oC в течение 45-60 мин постоянным током мощностью 10 кВт на 1 м³ с периодическим изменением полюсов через 4-5 мин. После электростабилизации формуемые изделия выдерживают в металлоформе 4-5 часов для приобретения распалубной прочности, с помощью пресса 10 вместе с вкладышем и поддоном выпрессовываются и в течение 4-6 суток выдерживаются при комнатной температуре для приобретения транспортной прочности.

Изделие из строительного материала "Элстар" выполняют в виде полнотелых пазоограненных прямоугольных блоков в виде стенных панелей 250х600х1200 мм, блоков 250х250х1000 мм, 250х400х600 мм, перегородок 100х250х1000 мм, 100х500х1000 мм.

Наружные стены строительных конструкций с наружной стороны могут быть снабжены тепловой изоляции в виде плит 80х600х1200 мм 11 их волокнистого материала и кирпичом 12 половинного размера, которые крепятся к строительной конструкции с помощью гвоздей с кольцевыми стрежнями 13.

Средняя плотность "Элстара" в зависимости от марки представлена в таблице.

Теплопроводность "Элстара", высушенного до постоянной массы, составляет, в зависимости от средней плотности, 0,13-0,19 Вт/(м·^oC).

Заявляемые технические решения полностью выполняют задачу, стоящую перед изобретением.

Заявляемые технические решения с характеризующими их отличительными признаками на настоящее время в Российской Федерации и за границей не известны и отвечают требованиям критерия "Новизна".

Заявляемые технические решения являются оригинальными, не вытекают очевидным образом из существующего уровня техники и отвечают требованиям критерия "изобретательский уровень".

Заявляемые технические решения могут быть реализованы в условиях серийного производства с использованием известных технических средств, методик и материалов и отвечают требованиям критерия "промышленная применимость".

Литература
1. SU 1616872, публ. 30.12.1990.

2. SU 1058955, публ. 07.12.1993.

3. RU 95110545, публ. 27.06.1997.

Формула изобретения

1. Строительный материал, получаемый формованием однородной смеси цемента с измельченной увлажненной древесиной, преимущественно хвойных пород, и жидким стеклом с электростабилизацией смеси при формовании постоянным током с периодическим изменением полюсов, отличающийся тем, что формуемая смесь включает мас.%:
Измельченная древесина - 65
Цемент марки 400, 500 - 21
Жидкое стекло - 3
Вода - Остальное
а электростабилизация производится при температуре не более 40^oC в течение 45 - 60 мин постоянным током мощностью 10 кВт на 1 м³ с периодическим изменением полюсов через 4 - 5 мин.

2. Способ изготовления изделий из строительного материала по п.1 путем приготовления измельченной древесины с просеиванием ее по фракциям, увлажнения древесины, принудительного смешивания ее с цементом и жидким стеклом, загрузки в форму с ее уплотнением прессованием, присоединения формы к электродам, подключения постоянного тока с периодическим изменением полюсов, извлечения из формы и выдержки для приобретения транспортной прочности, отличающийся тем, что форма, боковые стенки которой имеют диэлектрические вкладыши, выполнена из металла, крышка и поддон формы изготовлены из нержавеющей стали с возможностью использования их в качестве электродов, после электростабилизации изделие выдерживают в форме 4 - 5 ч для приобретения распалубочной прочности, извлечение изделия из формы осуществляют выпрессовыванием на подложке и выдерживают изделие в течение 4 - 5 суток при комнатной температуре для приобретения транспортной прочности.

3. Способ изготовления изделий по п.2, отличающийся тем, что изделие выполняют в виде стенных панелей 250 х 600 х 1200 мм, блоков 250 х 250 х 1000 мм, 250 х 400 х 600 мм и перегородок 100 х 250 х 1000 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3