Теплоизоляционный бетон

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве. Техническим результатом изобретения является получение теплоизоляционного бетона с улучшенными защитными свойствами по теплоизоляции и по экологическим показателям за счет улучшения способности материала адсорбировать ионы тяжелых металлов. Теплоизоляционный бетон, включающий цемент, известь, заполнитель - песок, воду, комплексную пенообразующую добавку, содержащую, мас.%: абиетат натрия 30,34-33,67, калиевую щелочь 6,88-7,64, мездровый клей 10,67-11,83, воду 34,11-37,86 и соли жирной кислоты 9,0-18,0, содержит дополнительно заполнитель - золу от сжигания осадка сточных вод, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 28,7-33,5, известь 4,6-7,6, песок 8,8-9,1, указанная зола 26,5-27,1, указанная добавка 0,32-0,33, вода - остальное. 1 табл.

 

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве.

Известен теплоизоляционный бетон, содержащий, мас.%: цемент - 44,0-47,00; пенообразующую добавку "НИКА" (на основе гидролизованной крови крупного рогатого скота, где в качестве стабилизатора использован сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃) - 0,5-0,7, монтмориллонитовую глину (включающую не менее 60% минерала (Al, Mg)₂(OH)₂[Si₄O₁₀]·H₂O и с удельной поверхностью 1500-2000 см²/г) - 11.0-13.8 и воду - 40,0-42,8 (патент РФ №2145586, С 04 В 38/10, 02.03.1999 г.).

Известен теплоизоляционный бетон, содержащий, мас.%: цемент - 43,0-46,2; тонкомолотый шлак металлургического производства (с содержанием Fe(II) не более 4%) - 12,0-14,4; песок - 18,0-15,0; пенообразующую добавку (на основе стеарата натрия плотности 1,15-1,7 г/см³) - 9,5-10,3; химическую добавку "ДЭЯ" (включает в себя последрожжевую барду и модификатор - вспученный поризованный продукт с объемным весом 0,5 г/см³ в количестве, мас.% 3,0±0,5, представленный кальциймагниевыми силикатами) - 0,4-0,5; алюминивую пудру - 0,5-0,6; фиброволокно - 1,4-1,8 и воду - 12,0-14,4 (патент РФ №2145315, С 04 В 38/10, 02.03.1999 г.).

Наиболее близким к заявленному теплоизоляционному бетону, выбранному за прототип, является ячеистый автоклавный пенобетон, содержащий цемент - 38,0-42,0; песок - 28,0-30,0; известь - 4,2-4,6; комплексную пенообразующую добавку (абиетат натрия C₁₉H₂₉COONa·3C₁₅H₂₉COOH - 30,30-33,67; калиевая щелочь КОН - 6,88-7,64; мездровый клей - 10,67-11,83; вода - 34,11-37,86 и соли жирной кислоты - 9,0-18,0) - 0,4-0,7 и воду - 25,4-26,7 (патент РФ №2205814, С 04 В 38/10, 06.05.2002 г.).

К недостаткам указанных аналогов и прототипа можно отнести недостаточные теплоизоляционные свойства материала (повышенный коэффициент теплопроводности) и низкие свойства экозащитности (по показателю защиты от ионов тяжелых металлов).

Задачей изобретения является создание нового теплоизоляционного бетона с улучшенными защитными свойствами по теплоизоляции и по экологическим показателям за счет улучшения способности материала адсорбировать ионы тяжелых металлов.

Поставленная задача решается тем, что теплоизоляционный бетон, включающий цемент, известь, заполнитель - песок, воду, комплексную пенообразующую добавку, содержащую, мас.%: абиетат натрия 30,34-33,67, калиевую щелочь 6,88-7,64, мездровый клей 10,67-11,83, воду 34,11-37,86 и соли жирной кислоты 9,0-18,0, он содержит дополнительно заполнитель - золу от сжигания осадка сточных вод, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цемент	28,7-33,5
известь	4,6-7,6
песок	8,8-9,1
указанная зола	26,5-27,1
указанная добавка	0,32-0,33
вода	остальное

На момент подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемый теплоизоляционный бетон не известен и обладает мировой новизной.

Заявленная совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить указанный технический результат, а именно улучшаются теплоизоляционные свойства материала (уменьшается коэффициент теплопроводности) и улучшается способность адсорбировать ионы тяжелых металлов при равных других физико-механических свойствах по сравнению с известными техническими решениями.

Из уровня техники известно использование золы от сжигания осадка сточных вод для производства тяжелого бетона, легкого бетона и в керамике (производство керамического кирпича). Указанный технический результат получается за счет нового сочетания компонентов, твердение которых осуществляется в гидротермальных условиях при температуре 175°С и при давлении 8 атм, что обеспечивает увеличение гидратационных процессов с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция (типа тоберморита), которые, характеризуясь низким коэффициентом теплопроводности, и обеспечивают тоберморитовую связку в гелеобразном состоянии, что придает полученному пенобетону пониженное значение коэффициента теплопроводности и повышенную защитную способность по ионам тяжелых металлов.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве для изготовления изделий, характеризующихся улучшенной теплопроводностью и экозащитностью.

Кроме того, использование золы от сжигания осадка сточных вод в качестве заполнителя для изготовления теплоизоляционного бетона позволит утилизировать золу от сжигания осадка сточных вод, расширить сырьевую базу строительства, упростить технологию изготовления пенобетонов автоклавного твердения.

Осуществимость изобретения подтверждена примерами конкретного выполнения.

Пример конкретного выполнения

Изготовление теплоизоляционного бетона

1. Дозируют цемент при помощи дозатора.

2. Дозируют известь при помощи дозатора.

3. Песок измельчают мельницей мокрого помола непрерывного действия до удельной поверхности S_уд≈200 м²/кг.

4. Дозируют шлам песка при помощи дозатора.

5. Дозируют золу (удельная поверхность S_уд=200-300 м²/кг) от сжигания осадка сточных вод общесплавной системы канализации г. Санкт-Петербурга при помощи дозатора.

6. Дозируют воду через расходомер в мельницу помола песка, в бак приготовления рабочего раствора пенообразующей добавки, в весовой дозатор перед смесителем.

7. Приготавливают комплексную пенообразующую добавку из пеноконцентрата (Махамбетова У.К., Солтамбеков Т. К., Естемесов З. А. «Современные пенобетоны», С-Пб, 1997 г.)

7.1. Дозируют комплексную пенообразующую добавку.

7.2. Отдозированную пенообразующую добавку смешивают с водой в сочетании 1:25 и получают рабочий раствор пенообразующей добавки.

7.3. Полученный рабочий раствор пенообразующей добавки при помощи пеногенератора превращают в пену с объемной массой 80 г/л.

8. Отдозированные шлам песка и золы, вода, цемент, известь поступают в смеситель, где осуществляется перемешивание в течение 2 минут.

9. К приготовленной растворной смеси добавляют полученную пену и тщательно перемешивают в течение 1 минуты до получения однородной пенобетонной смеси.

10. Полученную пенобетонную смесь используют для приготовления изделий и образцов, которые подвергают автоклавной обработке:

10.1. Предварительное выдерживание в камерах предварительной выдержки с t=30-40°C в течение 4-6 часов;

10.2. Твердение бетона в автоклаве по схеме 2,5-12 - 4 (часа), где 2,5 часа - подъем температуры от 20°С до 175°С; 12 часов - изотермический прогрев при t=175°C и давлении р=8 атм; 4 часа - охлаждение при нормальном давлении.

11. Пенобетонные образцы после автоклавной обработки подвергают испытаниям в соответствии с требованиями ТУ 5741-004-51556791-2002 "Блоки стеновые мелкие из ячеистого бетона (пенобетона)". Результаты испытаний теплоизоляционного бетона представлены в таблице.

Анализ полученных результатов показывает, что теплоизоляционный бетон на основе предлагаемого состава характеризуется пониженной теплопроводностью и повышенным экологическим показателем, за счет улучшения способности материала адсорбировать ионы тяжелых металлов.

Данный материал может быть рекомендован для изготовления изделий, характеризующихся улучшенной теплопроводностью и экозащитностью для жилищного и гражданского строительства.

Таблица
№ образца	Средняя плотность пенобетона, кг/м3	Расход материалов, мас.%	Коэф. теплопроводности,	Экозащит- ность1 по ионам тяжелых
		цемент	известь	песок	указанная зола	вода	комплексная пенообразующая добавка2	λ, Вт/(м·°С)	металлов (на примере Fe(III)), мкмоль/г
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
прототип	600	38,0	4,6	30,0		26,7	0,7	0,11	7,5
1	500	28,7	7,6	9,1	27,1	27,17	0,33	0,107	2,5
2	500	31,1	6,1	8,9	26,7	26,87	0,33	0,105	2,5
3	500	33,5	4,6	8,8	26,5	26,58	0,32	0,106	2,5
ПРИМЕЧАНИЕ: 1 - Экозащитные свойства материала определялись методом РЦА (индикаторный метод для исследования распределения центров адсорбции) по величине мкмоль/г   2 - Состав комплексной пенообразующей добавки, мас. %: абиетат натрия 30,50, калиевую щелочь 7,50, мездровый клей 11,0, воду 36,0 и соли жирной кислоты 15,0 - для прототипа и образца 1, абиетат натрия 33,60, калиевую щелочь 6,90, мездровый клей 11,50, воду 35,00 и соли жирной кислоты 13,0 - для образцов 2, 3

Теплоизоляционный бетон, включающий цемент, известь, заполнитель - песок, воду, комплексную пенообразующую добавку, содержащую, мас.%: абиетат натрия 30,34-33,67, калиевую щелочь 6,88-7,64, мездровый клей 10,67-11,83, воду 34,11-37,86 и соли жирной кислоты 9,0-18,0, отличающийся тем, что он содержит дополнительно заполнитель - золу от сжигания осадка сточных вод при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент	28,7-33,5
Известь	4,6-7,6
Песок	8,8-9,1
Указанная зола	26,5-27,1
Указанная добавка	0,32-0,33
Вода	Остальное