Строительный элемент, композиция бетонной смеси для изготовления строительных элементов и способ изготовления строительных элементов

 

Изобретение относится к области производства строительных растворов, бетонов и искусственных камней. Строительный элемент, содержащий поризованный бетон с объемной структурой из пористых гранул керамзита, связанных отвердевшим вспененным цементным связующим, который выполнен с дополнительной объемной структурой из гранул вспененного полистирола, размещенных в пространстве между гранулами керамзита и связанных отвердевшим вспененным цементным связующим, при этом гранулы керамзита имеют размер 10-20 мм и занимают не менее 68% объема поризованного бетона, а гранулы вспененного полистирола имеют размер 1-4 мм и занимают не менее 12% объема поризованного бетона. Композиция бетонной смеси для изготовления строительных элементов, включающая пористые гранулы керамзита, опудривающее гранулы неорганическое вещество, пенообразователь, цементное связующее и воду, дополнительно содержит гранулы вспененного полистирола с размером 1-4 мм, пластифицирующую и реологическую добавки, а пористые гранулы керамзита имеют размер 10-20 мм при следующем количестве компонентов, кг/м³ бетонной смеси: указанные гранулы керамзита - 340-475; указанные гранулы вспененного полистирола - 1,2-1,8; указанное неорганическое вещество - 180-190; цементное связующее - 120-125; пенообразователь - 0,825-2,2; пластифицирующая и реологическая добавки - 0,43-0,8; вода - 145-167. В качестве опудривающего гранулы вещества применяют неорганический вяжущий материал. В способе изготовления строительных элементов, включающем образование поризованного связующего раствора из воды, цементного связующего, пенообразователя и добавок, образование бетонной смеси из указанного раствора и пористых гранул керамзита, формование указанных элементов из бетонной смеси и выдержку их в форме до окончания процесса порообразования и консолидации связующего раствора, дополнительно используют гранулы вспененного полистирола, а перед образованием бетонной смеси последовательно перемешивают указанные гранулы керамзита с гранулами вспененного полистирола, увлажняющей их водой и опудривающим их неорганическим веществом. Формование производят с уплотнением вибрационным воздействием. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области производства строительных растворов, бетонов и искусственных камней.

Известны строительный элемент, содержащий гранулы керамзита, связанные вспененным полистиролом, композиция для изготовления строительных элементов, включающая пористые гранулы керамзита, гранулы полистирола и воду, а также способ изготовления строительных элементов, включающий образование смеси из пористого гранулированного наполнителя, связующего полистирола и воды, формование изделия из смеси и выдержку изделия в форме до окончания процесса порообразования и консолидации (SU №1216639, С 04 В 38/08, 1986 г.).

Недостатком известных технических решений являются сравнительно высокая стоимость и ограничение области применения преимущественно только в качестве теплоизоляционного материала из-за недостаточной для использования в несущих конструкциях прочности.

Более универсальным по условиям применения являются известные строительный элемент, содержащий поризованный бетон с объемной структурой из пористых гранул керамзита, связанных отвердевшим вспененным цементным связующим, и композиция бетонной смеси для изготовления строительных элементов, включающая пористые гранулы керамзита, опудривающее гранулы неорганическое вещество, наполнитель, пенообразователь, связующий цемент и воду (RU №2132316, С 04 В 38/08, 1999 г.).

Известен также способ изготовления строительных элементов, включающий образование поризованного связующего раствора из воды, цементного связующего, пенообразователя и добавок, образование бетонной смеси из указанного раствора и пористых гранул керамзита, формование указанных элементов из бетонной смеси и выдержку их в форме до окончания процесса порообразования и консолидации связующего раствора (см., Киселев Д.П. и др. Поризованные легкие бетоны, М., Стройиздат, 1966, с. 5-6, 12-15, 76-80).

Однако упомянутые технические решения при наличии удовлетворительных механических свойств обладают неудовлетворительными теплоизоляционными свойствами.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение арсенала средств для строительных конструкций.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении оптимального сочетания теплоизоляционных и механических свойств строительного элемента.

Указанный технический результат достигается строительным элементом, содержащим поризованный бетон с объемной структурой из пористых гранул керамзита, связанных отвердевшим вспененным цементным связующим, за счет того, что поризованный бетон выполнен с дополнительной объемной структурой из гранул вспененного полистирола, размещенных в пространстве между гранулами керамзита и связанных отвердевшим вспененным цементным связующим, при этом гранулы керамзита имеют размер 10-20 мм и занимают не менее 68% объема поризованного бетона, а гранулы вспененного полистирола имеют размер 1-4 мм и занимают не менее 12% объема поризованного бетона.

Указанный технический результат обеспечивается композицией бетонной смеси для изготовления строительных элементов, включающей пористые гранулы керамзита, опудривающее гранулы неорганическое вещество, пенообразователь, цементное связующее и воду, за счет того, что она дополнительно содержит гранулы вспененного полистирола с размером 1-4 мм, пластифицирующую и реологическую добавки, а пористые гранулы керамзита имеют размер 10-20 мм при следующем количестве компонентов, кг/м³ бетонной смеси:

Указанные гранулы керамзита 340-475

Указанные гранулы вспененного полистирола 1,2-1,8

Указанное неорганическое

вещество 180-190

Цементное связующее 120-125

Пенообразователь 0,825-2,2

Пластифицирующая и реологическая добавки 0,43-0,8

Вода 145-167

А также за счет того, что в композиции бетонной смеси в качестве опудривающего гранулы неорганического вещества применен неорганический вяжущий материал.

Указанный технический результат обеспечивается способом изготовления строительных элементов, включающим образование поризованного связующего раствора из воды, цементного связующего, пенообразователя и добавок, образование бетонной смеси из указанного раствора и пористых гранул керамзита, формование указанных элементов из бетонной смеси и выдержку их в форме до окончания процесса порообразования и консолидации связующего раствора, за счет того, что дополнительно используют гранулы вспененного полистирола, а перед образованием бетонной смеси последовательно указанные гранулы керамзита с гранулами вспененного полистирола, увлажняющей их водой и опудривающим их неорганическим веществом.

А также за счет того, что формование производят с уплотнением вибрационным воздействием.

Сущность заявляемого изобретения поясняется нижеследующим примером реализации способа с применением композиции и изготовлением строительного элемента.

Для образования непоризованной смеси из пористого гранулированного наполнителя с увлажняющей водой и опудривающего гранулы неорганического вещества в смеситель последовательно загружают гранулы пористого наполнителя, а именно пористые гранулы керамзита с размером 10-20 мм (например, марки гравия по М500 первой категории качества ГОСТ 9759-83), гранулы вспененного полистирола с размером 1-4 мм (ОСТ 301-05-202-92Е), а также увлажняющую воду, осуществляя объемное дозирование первого из расчета 340-475 кг/м³ бетонной смеси, второго из расчета 1,2-1,8 кг/м³ бетонной смеси и воды в количестве 80 л/м³ бетонной смеси. Далее для полного смачивания гранул керамзита и вспененного полистирола производят перемешивание компонентов, например, в течение трех минут, и затем в образованную таким образом промежуточную смесь вводят опудривающее гранулы неорганическое вещество в количестве из расчета 180-190 кг/м³ бетонной смеси и повторяют перемешивание, например, в течение полутора минут. В качестве опудривающего гранулы неорганического вещества может быть применен неорганический вяжущий материал в виде порошка, например, портландцемент, известковый цемент, известково-нефелиновое вяжущее, известь, молотые шлаки, известково-шлаковые и известково-пуццолановые составы. Положительным в этом аспекте является то, что при применении невяжущих материалов, например, кремнеземистых составов, повышается теплостойкость строительного элемента, а отрицательным - снижение прочности. Как результат упомянутых действий, образуется гомогенизированная непоризованная смесь, в которой поверхность гранул пористого наполнителя "опудрена" слоем вяжущего материала.

Для образования поризованного связующего раствора приготавливают водный раствор пластифицирующей и реологической добавок плотностью 1,17-1,2 г/см³ в количестве из расчета содержания добавок - 0,43-0,8 кг/м³ бетонной смеси (например, суперпластификатор С-3 по ТУ 2481-016-003691171-99 в количестве 0,4 кг/м³ и смазочный материал "ТЕБОЙЛ" производства компании “Кастрол” (Дания) на основе парафиновых минеральных масел в количестве 0,1 кг/м³), а также техническую пену с кратностью 15-25, концентрацией пенообразователя 2,5-4% и в количестве из расчета содержания пенообразователя 0,825-2,2 кг/м³ бетонной смеси. В качестве реологической добавки также могут быть использованы, например, материалы “Миформ 1000” и “Миформ 2000”, также изготавливаемые компанией “Кастрол” (Дания) на основе парафиновых минеральных масел. В качестве пластифицирующей добавки могут быть использованы, например, добавки “Универсал П-2”, производимые ООО “СКТ-Стандарт” (Россия, г. Новозыбков, Брянской области) по ТУ 5870-119-46854090, и добавки серии “Релаксол” предприятия “Буиндустрия ЛТД” (Украина, г. Запорожье) на основе отходов коксохимического производства.

Образование поризованного связующего раствора из воды, цементного связующего, пенообразователя и добавок происходит в результате одновременной загрузки в смеситель водного раствора добавок, цементного связующего в количестве 120-125 кг/м³ бетонной смеси, технической пены и воды с доведением ее суммарного количества до 145-167 кг/м³ бетонной смеси. Одновременное с загрузкой и дальнейшее перемешивание (например, по полторы минуты в каждой фазе) приводит к образованию бетонной смеси из поризованного связующего раствора и непоризованной смеси со свойствами, необходимыми для изготовления строительных элементов.

Формование изделия из бетонной смеси производят укладкой ее в форму, в частности, с уплотнением вибрационным воздействием. Последующая выдержка изделия в форме до окончания процесса порообразования и консолидации связующего раствора (например, в течение 24 ч) обеспечивает достижение минимальной прочности на момент распалубки 5 кг/см².

Строительный элемент, изготовленный таким образом, содержит поризованный бетон с объемной структурой из пористых гранул керамзита, связанных отвердевшим вспененным цементным связующим, и с дополнительной объемной структурой из гранул вспененного полистирола, размещенных в пространстве между гранулами керамзита и связанных отвердевшим вспененным цементным связующим, при этом гранулы керамзита с размером 10-20 мм занимают не менее 68% объема поризованного бетона, а гранулы вспененного полистирола с размером 1-4 мм занимают не менее 12% объема поризованного бетона.

Сравнительные данные о теплоизоляционных и механических свойствах строительных элементов (см. таблицу) свидетельствуют о достижении технического результата в результате реализации технических решений по данному изобретению.

Формула изобретения

1. Строительный элемент, содержащий поризованный бетон с объемной структурой из пористых гранул керамзита, связанных отвердевшим вспененным цементным связующим, отличающийся тем, что поризованный бетон выполнен с дополнительной объемной структурой из гранул вспененного полистирола, размещенных в пространстве между гранулами керамзита и связанных отвердевшим вспененным цементным связующим, при этом гранулы керамзита имеют размер 10-20 мм и занимают не менее 68% от объема поризованного бетона, а гранулы вспененного полистирола имеют размер 1-4 мм и занимают не менее 12% от объема поризованного бетона.

2. Композиция бетонной смеси для изготовления строительных элементов, включающая пористые гранулы керамзита, опудривающее гранулы неорганическое вещество, пенообразователь, цементное связующее и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит гранулы вспененного полистирола с размером 1-4 мм, пластифицирующую и реологическую добавки, а пористые гранулы керамзита имеют размер 10-20 мм при следующем количестве компонентов, кг/м³ бетонной смеси:

Указанные гранулы керамзита 340-475

Указанные гранулы

вспененного полистирола 1,2-1,8

Указанное

неорганическое вещество 180-190

Цементное связующее 120-125

Пенобразователь 0,825-2,2

Пластифицирующая

и реологическая добавки 0,43-0,8

Вода 145-167

3. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что в качестве опудривающего гранулы вещества применяют неорганический вяжущий материал.

4. Способ изготовления строительных элементов, включающий образование поризованного связующего раствора из воды, цементного связующего, пенообразователя и добавок, образование бетонной смеси из указанного раствора и пористых гранул керамзита, формование указанных элементов из бетонной смеси и выдержку их в форме до окончания процесса порообразования и консолидации связующего раствора, отличающийся тем, что дополнительно используют гранулы вспененного полистирола, а перед образованием бетонной смеси последовательно перемешивают указанные гранулы керамзита с гранулами вспененного полистирола, увлажняющей их водой и опудривающим их неорганическим веществом.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве опудривающего гранулы вещества применяют неорганический вяжущий материал.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что формование производят с уплотнением вибрационным воздействием.