Легкий бетон

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности конструкционно-теплоизоляционным легким бетонам для ограждающих конструкций. Техническим результатом является снижение плотности и теплопроводности. Легкий бетон, включающий цемент, полые микросферы - компонент, выделенный безреагентной флотацией из золошлаковых смесей, воду, дополнительно содержит кремнистую опал-кристобалитовую породу - трепел фракционного состава, %: 0,315-0,14 мм 27-31,1, 0,14-0,071 мм 30,1-33,2, менее 0,071 мм 32,9-39,7 при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 24,9-29,3, указанный трепел 6,8-14,2, указанные микросферы 34,8-41,1, вода - остальное. 5 табл.

 

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности конструкционно-теплоизоляционным легким бетонам для ограждающих конструкций.

Известны легкие бетоны на основе цементного вяжущего, крупного и мелкого заполнителя. В качестве заполнителя используются керамзит, термолит, аглопорит, шлаковая пемза, гранулированный шлак, вспученный перлит, вермикулит и др. (Бурлаков Г.С. Технология изделий из легкого бетона: Учеб. пособие для вузов по спец. «Пр-во строит. изделий и конструкций». - М.: Высш. шк., 1986. - 296 с.: ил., Орентрихер Л.П. Бетоны на пористых заполнителях в сборных железобетонных конструкциях. - М.: Высш. шк., 1983. - 144 с.: ил.).

Наиболее близким техническим решением является легкий бетон (патент РФ 2154619), включающий, мас.%:

Цемент	25,4-30,9
Зола - уноса	6,2-13,1
Микросфера	35,3-41,1
Вода	Остальное

Однако данный легкий бетон обладает относительно высокой плотностью, теплопроводностью.

Сущность изобретения заключается в том, что легкий бетон, включающий цемент, полые микросферы - компонент, выделенный безреагентной флотацией из золошлаковых смесей, воду, дополнительно содержит кремнистую опал-кристобалитовую породу - трепел фракционного состава, %: 0,315-0,14 мм 27-31,1, 0,14-0,071 мм 30,1-33,2, менее 0,071 мм 32,9-39,7, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент	24,9-29,3
Указанный трепел	6,8-14,2
Указанные микросферы	34,8-41,1
Вода	Остальное

Введение трепела, осадочной породы биохимического генезиса, вместо золы - уноса позволяет снизить плотность и теплопроводность.

Характеристики исходных материалов

1. Цемент.

Цемент М 500 по ГОСТ 10178 Новороссийского цементного завода.

2. Трепел.

Трепел - легкая плотная тонкопористая порода, состоящая в основном из мельчайших (менее 0,005 мм) глобулярных зерен опалового кремнезема. По внешнему виду напоминает диатомит. Окраска - от светло-серой, почти белой, до желтой, буровато-серой. Средняя плотность изменяется в пределах от 700 до 1200 кг/м³, пористость от 50 до 70%. Трепел вводился в состав бетона в виде следующего фракционного состава:

Таблица 1.
Размер фракции, мм	0,315-0,14	0,14-0,071	Менее 0,071
Содержание, %	27,0-31,1	30,1-33,2	32,9-39,7

Химический состав трепела, %

Таблица 2.
Влага гигроскоп.	П.п.п.	SiO2	Al2O3	Fe2O3+FeO	CaO	MgO	SO3 общ.	К2O	Na2O	TiO2	P2O5
1,79	3,86	85,67	4,04	1,29	1,55	0,35	0,15	0,69	0,37	0,18	0,062

3. Заполнитель.

Микросферы - компонент золошлаковых смесей - отхода Новочеркасской ГРЭС, выделяемая безреагентной флотацией из золошлаковых смесей ГРЭС. Представляет собой мелкодисперсный неслеживающийся материал серого цвета. Форма гранул сферическая, поверхность гладкая, блестящая. Химический и фазово-минеральный состав приведены в табл.3 и 4.

Плотность оболочки	2490 кг/м3
Средняя плотность гранул	580 кг/м3
Плотность насыпная	380 кг/м3
Диаметр	20-200 мкм
Толщина оболочки	5-15 мкм
Теплопроводность (λ)	0,11-0,125 Вт/(м·К)
Прочность на сжатие в цилиндре	1,8 МПа

Таблица 3
Химический состав микросферы.
SiO2	Al2О3	Fe2O3	FeO	К2О	Na2O	CaO	MgO	TiO2	P2O5	SO3	п.п.п
54,44	28,84	2,67	2,29	7,18	1,0	0,66	1,96	0,78	0,07	0,07	0,22
Таблица 4
Фазово-минеральный состав микросферы.
стекло	муллит	кварц	Показатель преломления стеклофазы
64	24	12	1,512

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были изготовлены стандартные образцы с различным соотношением вышеперечисленных компонентов.

Образцы изготовлялись следующим образом.

Предварительно смешивались компоненты в сухом состоянии (цемент, трепел, микросфера) в соответствующей пропорции из расчета на стандартный образец размерами 10×10×10 см. Перемешивание сухой смеси осуществлялось в течение 1 мин. Далее в смесь добавлялась вода затворения и осуществлялось их совместное перемешивание в течение 2 мин. Затем производились формовка и виброуплотнение смеси в форме с пригрузом (22 г/см²) в течение 1,5 мин. Выдержка смеси перед тепловой обработкой 4 ч. Тепловая обработка паром производилась по режиму 3+6 (95°С)+3. Составы легкого бетона представлены в табл.5. Из данных таблицы следует, что легкий конструкционно-теплоизоляционный бетон предлагаемого состава обладает более высокой прочностью и пониженными плотностью и теплопроводностью.

Таблица 5.
Составы и свойства легкого конструкционно-теплоизоляционного бетона
№	Состав предлагаемый	Физико-механические характеристики
Цемент, %	Трепел, %	Микросфера, %	Вода, %	Зола-уноса, %	Rсж, МПа	Плотность, кг/м3	Коэффициент теплопроводности (λ), Вт/(м·К)
1	22,4	14,8	42,1	20,7	-	17,4	785	0,148
2	24,9	14,2	41,1	19,8	-	18,9	809	0,152
3	26,8	10,8	38,4	24,0	-	20,7	815	0,160
4	29,3	6,8	34,8	29,1	-	19,2	824	0,171
5	31,4	6,0	34,8	28,6	-	18,8	830	0,173
Состав известный
1	25,4-30,9	-	35,3-41,1	20,4-27,6	6,2-13,1	16-17,1	842-876	0,180-0,210

Легкий бетон, включающий цемент, полые микросферы - компонент, выделенный безреагентной флотацией из золошлаковых смесей, воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремнистую опал-кристобалитовую породу - трепел фракционного состава, %: 0,315 -0,14 мм 27 - 31,1, 0,14 - 0,071 мм 30,1 - 33,2, менее 0,071 мм 32,9 - 39,7 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент	24,9-29,3
Указанный трепел	6,8-14,2
Указанные микросферы	34,8-41,1
Вода	Остальное