Добавка для ячеистых бетонов и сырьевая смесь для изготовления ячеистых бетонов (варианты)

 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при изготовлении ячеистобетонных изделий. Технический результат: повышение однородности ячеистобетонных изделий по высоте заливки, сокращение цикла их изготовления, повышение коэффициента конструктивного качества ячеистого бетона. Добавка содержит следующие компоненты, вес. %: FeO 0,1-1,0, SO₃ 2,0-5,0, Р₂О₅ 0,02-0,2, MnO 0,04-0,12, Cr₂O₃ 0,002-0,008, C 2,0-8,0, MgO 0,1-0,5, инертные примеси до 20, СаО остальное. Сырьевая смесь содержит, вес%: указанная добавка 1-10, вяжущее 30-60, порообразователь 0,03-0,3, вода остальное. Также сырьевая смесь содержит, вес.%: указанную добавку 1-10, вяжущее 15-35, наполнитель 15-25, порообразователь 0,03-0,3, вода остальное. 3 с.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при изготовлении ячеистобетонных изделий.

Известно введение добавок в различные бетоны для разных целей. В качестве добавки используют смеси нескольких химических соединений, например нитрат натрия, карбонат натрия, сульфат натрия, хлорид кальция, карбид кальция, гидроксид кальция; это позволяет повысить прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, и сульфатостойкость бетона [1].

Известна добавка, состоящая из хромата калия и твердого пористого катализатора, обеспечивающая повышение прочности и морозостойкости [2]. С той же целью применяют добавку, состоящую из последрожжевой барды, тонкомолотого керамического кирпича и сульфата алюминия [3].

Известна добавка к ячеистому бетону, включающая в себя соль щелочного металла, соль слабого основания и сильной кислоты; достигаемый технический результат - получение безусадочной ячеистобетонной смеси, увеличение скорости поризации, повышение прочности пенобетона [4].

Известно введение в ячеистый бетон добавки негашеной извести и/или гипса для повышения прочности, ускорения твердения, снижения плотности, усадки, энергопотребления и стоимости ячеистого бетона [5].

Известна добавка в ячеистый бетон отходов камнедробления горных пород; технический результат - утилизация отходов и расширение сырьевой базы [6].

Наиболее близким аналогом предложенной добавки является композиция, вводимая в ячеистобетонную смесь и раскрытая в изобретении Ю.П. Карнаухова и др. "Сырьевая смесь для приготовления ячеистого бетона" [7]. Указанная композиция, входящая в состав жидкого стекла, содержит, вес.%: СаО до 0,65, Al₂O₃ до 0,6, MgO до 0,5, оксиды Fe до 1,25, К₂О до 0,2, углеродистые примеси - графит и карборунд до 7,0; достигаемый технический результат - увеличение коэффициента конструктивного качества ячеистого бетона, снижение коэффициента теплопроводности, упрощение технологии, снижение себестоимости получаемых изделий. Из шести перечисленных ингредиентов композиции четыре имеются и в предложенной добавке, что и позволило выбрать указанное изобретение в качестве наиболее близкого аналога (прототипа).

Недостатком и аналогов, и прототипа является то, что они не решают проблемы повышения однородности ячеистобетонных изделий по высоте заливки. Практически у всех ячеистобетонных изделий слой, прилегающий к дну формы, плотнее и прочнее верхнего слоя, что связано с процессами седиментации дисперсной системы, с перепадом гидростатического давления, с явлением зоны максимального градиента влажности и др. Такая неоднородность может быть очень вредной, особенно при разрезке высокого массива на мелкие блоки, поскольку приводит к разбросу показателей отдельных блоков. Уменьшению неоднородности способствует согласование во времени трех технологических процессов: поризация, формование, схватывание, что достигается при использовании предложенной добавки.

В рамках данной заявки предлагается также два варианта сырьевой смеси для изготовления ячеистых бетонов. Оба варианта смеси характеризуются содержанием предложенной добавки, а различаются по совокупности других компонентов.

Известна строительная смесь (варианты), содержащая добавку следующего состава, вес. %: оксид кальция 90-92, феррит кальция 8-10. При этом строительная смесь характеризуется таким соотношением компонентов, вес.%: по первому варианту - указанная добавка 9,8-14,5, наполнитель (песок) 67,8-74,1, вода остальное: по второму варианту - указанная добавка 1,0-2,9, наполнитель (песок) 68-73, цемент 11,0-14,0, вода остальное. Технический результат - повышение прочности [8].

Наиболее близким аналогом предложенной смеси является изобретение Л.В. Моргун "Сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона" [6], которая включает в себя вяжущее (портландцемент), наполнитель (отходы камнедробления), порообразователь (ПО-ЗНП), дисперсную арматуру и воду. Технический результат - расширение сырьевой базы. Из пяти перечисленных ингредиентов четыре содержатся и в предложенных смесях.

Недостаток и аналога, и прототипа состоит в том, что не обеспечивается повышение однородности ячеистого бетона.

Задачей данного изобретения является повышение однородности ячеистобетонных изделий по высоте заливки при одновременном улучшении других показателей - повышение коэффициента конструктивного качества, сокращения цикла изготовления изделий.

Поставленная задача решается тем, что используется добавка следующего состава, вес. %: FеО 0,1-1,0, SO₃ 2,0-5,0, P₂О₅ 0,02-0,2, MnО 0,04-0,12; Cr₂О₃ 0,002-0,008; С 2,0-8,0, MgO 0,10-0,5, инертные примеси до 20, СaO остальное.

Поставленная задача решается также тем, что указанную добавку вводят в ячеистобетонную смесь в строго оговоренных количествах: если смесь не содержит инертного или активного наполнителя, то она характеризуется следующим соотношением компонентов, вес.%: упомянутая добавка 1-10; вяжущее 30-60; порообразователь 0,03-0,3; вода остальное; если смесь содержит наполнитель, то соотношение компонентов такое, вес.%: упомянутая добавка 1-10; вяжущее 15-35; наполнитель 15-25; порообразователь 0,03-0,3; вода остальное.

В качестве вяжущего используется портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый цемент или их смеси с известью и/или гипсом и другими вяжущими. В качестве инертных или активных наполнителей применяют песок, золу, шлак, тонкомолотый керамический или силикатный кирпич, измельченные отходы ячеистого бетона, смеси перечисленных компонентов. В качестве порообразователя - пенообразователь и/или алюминиевую пудру. Углерод (С) может быть в виде графита, карборунда и др.

Сущность изобретения. Механизм действия предложенной добавки не до конца изучен, но при установленных диапазонах содержания ингредиентов обеспечивается оптимальная стабилизация ячеистой структуры, приводящая к повышению однородности ячеистого бетона по высоте заливки и, кроме того, достигается повышение коэффициента конструктивного качества, сокращается цикл изготовления изделий. Достижение технического результата подтверждено экспериментально и показано ниже в табличной форме. Изготовить предложенную добавку можно либо непосредственным соединением указанных ингредиентов, либо смешиванием различных промышленных отходов, содержащих нужные ингредиенты; в последнем случае добавка может содержать инертные примеси, например оксиды кремния, алюминия и др.

Сущность изобретений, касающихся предложенных вариантов сырьевых смесей, состоит в количественном содержании предложенной добавки. Экспериментально установлено, что в случае недостаточного количества добавки технический результат либо незначителен, либо он отсутствует; при избытке добавки проявляются другие негативные факторы - раннее схватывание смеси, снижение коэффициента конструктивного качества и др. Результаты экспериментов приведены ниже.

В табл.1 приведены некоторые составы добавок, специально приготовленных для экспериментальных исследований. Составы 2 и 4 характеризуются предельными значениями содержания ингредиентов, составы 1 и 5 - запредельными, а состав 3 - средним. В этой же таблице приведены ингредиенты прототипа.

В табл. 2 показано влияние состава добавки на достижение технического результата. Можно видеть, что добавка с оговоренными пределами отклонения состава обеспечивает повышение однородности ячеистого бетона (увеличение соотношения плотности верхних и нижних слоев изделия), а также приводит к росту коэффициента конструктивного качества и сокращению цикла изготовления изделий (уменьшает длительность обязательной технологической выдержки между формованием и термообработкой).

В табл.3 показано влияние количества вводимой добавки, включая предельные значения, запредельные и среднее. Из приведенных данных следует, что введение предложенной добавки в рекомендуемых оптимальных дозах способствует повышению однородности ячеистого бетона, росту коэффициента конструктивного качества и сокращению цикла изготовления изделий; предложенное техническое решение в этом отношении имеет определенные преимущества перед прототипом.

Источники информации: 1. Патент РФ 2119900.

2. Патент РФ 2148039.

3. Патент РФ 2139837.

4. Патент РФ 2139268.

5. Патент РФ 2120926.

6. Патент РФ 2133244.

7. Патент РФ 2124490.

8. Патент РФ 2140887.

Формула изобретения

1. Добавка для ячеистых бетонов, включающая оксиды железа, магния, кальция, а также углерод, отличающаяся тем, что дополнительно содержит оксиды серы, фосфора, марганца, хрома и инертные примеси при следующем соотношении компонентов, вес.%: FeO - 0,1 - 1,0 SO₃ - 2,0 - 5,0 Р₂О₅ - 0,02 - 0,2 MnO - 0,04 - 0,12 Cr₂O₃ - 0,002 - 0,008 C - 2,0 - 8,0 MgO - 0,1 - 0,5
Инертные примеси - До 20
СаО - Остальное
2. Сырьевая смесь для изготовления ячеистых бетонов, содержащая вяжущее, порообразователь и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит добавку состава, вес.%:
FeO - 0,1 - 1,0
SO₃ - 2,0 - 5,0
Р₂О₅ - 0,02 - 0,2
MnO - 0,04 - 0,12
Cr₂O₃ - 0,002 - 0,008
C - 2,0 - 8,0
MgO - 0,1 - 0,5
Инертные примеси - До 20
СаО - Остальное
при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Указанная добавка - 1 - 10
Вяжущее - 30 - 60
Порообразователь - 0,03 - 0,3
Вода - Остальное
3. Сырьевая смесь для изготовления ячеистых бетонов, содержащая вяжущее, наполнитель, порообразователь и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит добавку состава, вес.%:
FeO - 0,1-1,0
SO₃ - 2,0 - 5,0
Р₂О₅ - 0,02 - 0,2
MnO - 0,04 - 0,12
Cr₂O₃ - 0,002 - 0,008
C - 2,0 - 8,0
MgO - 0,1 - 0,5
Инертные примеси - До 20
СаО - Остальное
при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Указанная добавка - 1 - 10
Вяжущее - 15 - 35
Наполнитель - 15 - 25
Порообразователь - 0,03 - 0,3
Вода - Остальноеб

РИСУНКИ

Рисунок 1