Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного строительного материала

 

Изобретение относится к сырьевым смесям на основе вспученного вермикулита для изготовления теплоизоляционного строительного материала. Технический результат - повышение прочности и огнестойкости, снижение плотности и теплопроводности материалов. Сырьевая смесь содержит, мас.%: портландцемент - 12,36-20,03; вспученный вермикулит - 49,5-60,39; пеноконцентрат "Неопор" - 0,079-0,083; вода - 27,18-30,3. Теплоизоляционный материал, изготовленный из предложенной смеси, имеет прочность на сжатие 4-17 МПа, плотность 286-487 кг/м³, теплопроводность 0,063-0,095 Вт/(м•К), огнестойкость 10 термоциклов при 600^oС. 1 табл.

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам сырьевых смесей для изготовления теплоизоляционного материала на основе вспученного вермикулита для теплоизоляции строительных конструкций, подвергающихся высокотемпературному нагреву.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного строительного материала, включающая цемент, вспученный вермикулит, пенообразователь и воду (Дубенецкий К.Н., Пожнин А.П. Вермикулит. (Свойства, технология и применение в строительстве), Ленинград, Издательство литературы по строительству, 1971, с. 93-99).

Однако эта сырьевая смесь имеет низкую удобоукладываемость из-за низкой устойчивости пены, а изделия из нее имеют низкую прочность и огнестойкость.

Задача изобретения - повышение прочности, жизнеспособности и огнестойкости теплоизоляционных строительных материалов, работающих при температуре до 600^oС.

Решение этой задачи достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционных строительных изделий, включающая портландцемент, вспученный вермикулит, пенообразователь и воду, в качестве пенообразователя содержит пеноконцентрат "Неопор"при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцемент - 12,36 - 20,03 Вспученный вермикулит - 49,5 - 60,39 "Неопор" - 0,079 - 0,083 Вода - 27,18 - 30,3 "Неопор" - пеноконцентрат фирмы Ферфаренстехник Гмбх (ФРГ) на основе гидролизата органических протеиновых соединений с примесью веществ липидного характера, сульфата натрия, ароматических и α-аминокислот, хлоридов, сульфатов и металлических солей.

Эта экологически чистая жидкость обеспечивает необходимое содержание воздуха в бетонной смеси, его распределение по всей массе в виде замкнутых ячеек, поскольку аминокислоты обладают высокой поверхностной активностью, а пептидокислоты стабилизируют пузырьки образовавшейся пены. Устойчивость пены в помещении с нормальными условиями сохраняется в течение 12 часов. Такая очень устойчивая пена позволяет получать теплоизоляционные строительные материалы с высокой прочностью и огнестойкостью, с устойчивой пористой структурой и позволяет использовать сырьевую смесь для обкладки технологического оборудования, трубопроводов и термовкладышей в кирпичную кладку, выдерживающих высокую температуру нагрева.

Свойства заявленной бетонной смеси зависят от вида и качества применяемых ингредиентов. Для изделий, предназначенных для высокотемпературной изоляции, используется только дегидратированный вермикулит мелко- и среднезернистый (с крупностью зерен 1,2-2,5 мм), а в качестве вяжущего - пуццолановый портландцемент, глиноземистый цемент марок "400" и "500".

Вследствие высокой открытой пористости и шероховатости зерен вспученного вермикулита и большой его межзерновой пустотности предпочтительно применять цементы, дающие большой выход цементного теста. Большую прочность и плотность придают изделиям из предложенной сырьевой смеси вермикулитопенобетона пуццолановые портландцементы.

Свойства смеси в значительной степени изменяются в процессе ее приготовления и укладки.

Приготовление заявленной сырьевой смеси производят в смесителях как принудительного перемешивания, так и гравитационных, в зависимости от вида связующего и заданной пластичности смеси.

Готовят сырьевую смесь следующим образом: из воды и пеноконцентрата "Неопор" при соотношении 40:1 и воздуха предварительно приготавливают необходимое количество пены в пеногенераторе при давлении до 0,8 МПа.

Существенно влияет на свойства теплоизоляционного материала и последовательность загрузки ингредиентов в смеситель.

Исходные сырьевые материалы в смеситель загружают в следующей последовательности: сначала готовят смешиванием в течение 1 мин жидкое тесто из вяжущего и воды, после этого в смеситель загружают до 30% от расчетного количества пену и перемешивают еще 1 мин, затем в поризованное тесто вводят предварительно замоченный вермикулит и остальное количество пены и перемешивают еще 1-1,5 мин.

Такая последовательность затворения сырьевой смеси обеспечивает лучшее обволакивание зерен вермикулита, увеличение плотности цементного камня, повышение прочности цементного камня-бетона и уменьшение водопотребности.

Пластичность смеси зависит от расхода воды, портландцемента, крупности и зернового состава вспученного вермикулита, качества пены.

В процессе приготовления смеси зерна вспученного вермикулита подвергаются смятию и дроблению, в результате чего объем вермикулита перед приготовлением смеси будет в 1,1-1,7 раза больше по сравнению с объемом, занимаемым вермикулитом в бетонной смеси. И при увеличении продолжительности перемешивания сырьевой смеси плотность бетона возрастает вследствие разрушения зерен вермикулита.

Пористые и непрочные зерна вспученного вермикулита скрепляются прослойками прочного и плотного цементного камня, но из-за сильно развитой поверхности вермикулита он остается недостаточно хорошо сформированным. Введение пены из пеноконцентрата "Неопор" дает больший объем поризованного теста при одном и том же расходе портландцемента, что способствует лучшему обволакиванию зерен вермикулита и лучшему формированию скелета из поризованного цементного камня.

Поризация цементного камня особенно эффективна при применении мелкозернистых вермикулитов, не позволяющих получать вермикулитопенобетон с малой плотностью.

Формирование изделий из сырьевой смеси может производиться различными способами: прессованием, вибрированием, литьем.

После формирования теплоизоляционных строительных изделий они твердеют в естественных условиях при температуре воздуха не ниже 15^oС и относительной влажности воздуха 60-80% в течение 3 -12 суток.

При твердении изделий в тепловых камерах должны соблюдаться следующие условия: выдержка - 5-12 ч, подъем температуры и скорость остывания не более 10 град/ч, длительность прогрева - 5 ч, общий цикл - 24 ч при относительной влажности воздуха 50-60%.

Сушка в тоннельных сушилках в течение 5 ч при температуре 100^oС и 11 ч при 250^oС.

Для экспериментальной проверки заявленного состава были приготовлены четыре состава предложенной и смеси, соотношение компонентов которых приведены в таблице.

Все материалы, входящие в предлагаемый состав, регламентированы нормативными документами, в которых отражены их свойства и стабильность состава.

Портландцемент марок "400" и "500" соответствует Гост 22236-85.

Вода соответствует требованиям Гост 23732-79.

Вермикулит вспученный - Гост 12865-67.

В качестве пенообразователя применялся пеноконцентрат "Неопор".

Приготовление смеси производилось в следующей последовательности: в пеногенераторе было приготовлено расчетное количество пены из воды и пеноконцентрата в соотношении 40:1; из портландцемента марки "500" и воды в смесителе приготовили жидкое цементное тесто путем перемешивания в течение 1 мин; затем ввели в него 30% пены, перемешали еще 1 мин, после чего ввели заранее замоченный вермикулит и остальное количество пены, все это перемешали еще 1,5 мин.

Из приготовленных смесей формовали образцы-кубы с ребром 15 см, которые затем подвергали тепловлажностной обработке по режиму: выдержка - 5 ч, пропарка при 80^oС - 12 ч, подъем - 5 ч, изотермический прогрев 5 ч и остывание - до 12 ч.

После этого провели физико-механические испытания в соответствии с требованиями Гост 17177-94, Гост 4069-69.

Результаты испытаний - определение плотности, предела прочности при сжатии, теплопроводности, термической стойкости - приведены в таблице.

Как видно из таблицы, прочность при сжатии, фактическая плотность и теплопроводность предложенной сырьевой смеси ниже известной в 1,5 раза, а термическая стойкость выше в 5 раз.

Кроме того, выход вермикулитопенобетона предложенного состава на 20 % выше известного.

Преимуществом предложенной смеси для изготовления теплоизоляционного материала является расширение возможности применения: материал можно использовать для монолитного строительства, т.к. ввиду высокой стойкости пены его можно перевозить на большие расстояния.

Изделия из предлагаемой сырьевой смеси соответствуют материалам первого класса и могут быть использованы во всех видах строительства для теплоизоляции кровли, междуэтажных перекрытий, термоизоляции промышленного оборудования и трубопроводов с температурой нагрева до 600^oС.

Формула изобретения

Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного строительного материала, включающая портландцемент, вспученный вермикулит, пенообразователь и воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве пенообразователя пеноконцентрат "Неопор" при следующем соотношении компонентов, мас. %: Портландцемент - 12,36-20,03 Вспученный вермикулит - 49,5-60,39 Пеноконцентрат "Неопор" - 0,079-0,083
Вода - 27,18-30,3

РИСУНКИ

Рисунок 1