Формовочная смесь для изготовления пенобетона

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к сырьевым смесям и может быть использовано при производстве ячеистого бетона различного назначения. Техническим результатом является создание формовочной смеси с технологическими свойствами, позволяющими повысить прочностные характеристики пенобетона без увеличения средней плотности изделий, а также снизить себестоимость материала за счет использования в качестве наполнителя регионального сырьевого компонента. Формовочная смесь для изготовления пенобетона, включающая портландцемент, заполнитель, наполнитель, пенообразователь, модифицирующую добавку и воду, содержит в качестве заполнителя - кварцевый песок, в качестве наполнителя - молотую опоку с удельной поверхностью 3700 см²/г, в качестве пенообразователя - алкилсульфаты первичных жирных спиртов, в качестве модифицирующей добавки - добавку на основе конденсированных фенолов при следующем содержании компонентов, мас.%: портландцемент 36,74-43,94, кварцевый песок 18,75-19,1, указанная опока 0-6,37, указанный пенообразователь 0,065-0,067, указанная добавка 0,022-0,023, вода - остальное. 2 табл.

.

 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к сырьевым смесям и может быть использовано при производстве ячеистого бетона различного назначения.

Известна сырьевая смесь для изготовления пенобетона [1], которая содержит портландцемент с добавлением тонкомолотого шлака металлургического производства, пенообразователь на основе стеарата натрия, химическую добавку «ДЕЯ», алюминиевую пудру, фиброволокно и воду.

Недостатком указанной сырьевой смеси является повышенная плотность изделий при сравнительно низкой прочности и наличие высоких усадочных деформаций.

Наиболее близким аналогом является формовочная смесь для изготовления пенобетонов [2], включающая портландцемент 55,8; пенообразователь на основе вторичных алкилсульфатов натрия 0,67; ускоритель твердения цемента, в качестве которого используют соли щелочных металлов 1,16; акриловая эмульсия 10,0; метилсиликонат натрия 3,0; вода - остальное.

Недостатком указанной смеси являются сложность технического процесса, низкая прочность изделий, а также повышенное содержание пенообразователя, снижающего гидратационную активность цемента.

Задачей изобретения является создание формовочной смеси с технологическими свойствами, позволяющими повысить прочностные характеристики пенобетона. Без увеличения средней плотности изделий. А также снизить себестоимость материала за счет использования в качестве микронаполнителя регионального сырьевого компонента.

Для получения такого технического результата, в предлагаемую формовочную смесь, включающую портландцемент, заполнитель, наполнитель, пенообразователь, модификатор и воду, вводят в качестве наполнителя молотые опоки с удельной поверхностью 3700 см²/г, в качестве заполнителя - кварцевый песок, в качестве пенообразователя - алкилсульфаты первичных жирных спиртов, а в качестве модификатора - добавку, на основе конденсированных фенолов, получаемых из многотоннажного отхода производства фенола и ацетона по кумольному способу, при следующем содержании компонентов, масс.%:

Портландцемент	36,74-43,94
Кварцевый песок	18,75-19,10
Указанный наполнитель	0-6,37
Указанный пенообразователь	0,065-0,067
Указанная модифицирующая добавка	0,022-0,023
Вода	остальное

Входящие в состав смеси составляющие имеют каждый свое назначение: портландцемент используется в качестве вяжущего, молотая опока - в качестве микронаполнителя, обладающего повышенной адсорбционной активностью, кварцевый песок - в качестве заполнителя, пенообразователь - в качестве поверхностно-активного вещества для получения технической пены при производстве легкого пористого бетона, модифицирующая добавка из смеси конденсированных фенолов - в качестве ускорителя схватывания цемента и стабилизатора пены.

Приготовление формовочной смеси производят по одностадийной технологии методом сухой минерализации.

Портландцемент, молотую опоку, кварцевый песок, взятые в необходимых отношениях по массе, тщательно перемешивают в сухом виде. Одновременно готовят пену на основе пенообразователя, модифицирующей добавки и воды. Затем в полученную пену при постоянном интенсивном перемешивании в скоростном смесителе добавляют ранее приготовленную сухую смесь из портландцемента, молотой опоки и кварцевого песка. Формовочная смесь тщательно перемешивают для обеспечения необходимой степени поризации.

Приготовленная по указанной рецептуре и технологии формовочная смесь для изготовления пенобетонов не имеет усадки после укладки ее в форму, поскольку введенная в воду модифицирующая добавка активно взаимодействует с силикатной поверхностью наполнителя, заполнителя и цемента с образованием развитых механически-прочных гидратных оболочек, способствующих проявлению тиксотропных эффектов, а высокодисперсная опока, располагаясь в каналах Плато, механически препятствует истечению жидкости из объема пленок пены.

Наличие в составе модифицирующей добавки фенольных групп способствует формированию на поверхности минеральных частиц отрицательного заряда, препятствующего сближению частиц и их коагуляции, что также, повышает устойчивость пены.

Кислый характер модифицирующей добавки активизирует процессы гидратации и схватывания цемента, что проявляется в сокращении сроков схватывания цемента и позволяет сократить технологический цикл за счет ранней распалубки изделия с последующим набором прочности в нормальных условиях. На более поздних стадиях твердения ускоряется образование низкоосновных гидросиликатов кальция, за счет чего увеличиваются прочностные характеристики материала. Активное гелеобразование сокращает период интенсивной коалесценции пены, благодаря чему максимально сохраняется первоначальная монодисперсная структура пены.

Предлагаемое массовое соотношение кварцевого песка и молотой опоки является оптимальным с позиций достижения наиболее плотной упаковки минеральных частиц, что обеспечивает их совместную работу в качестве жесткого каркаса свежеуложенной пены, что предотвращает процессы коалесценции.

Применение молотой опоки с удельной поверхностью 3700 см²/г обуславливает высокую цементосберегающую эффективность при производстве пенобетона, а также расширение сырьевой базы при создании местных строительных материалов. Увеличение дисперсности наполнителя снижает седиментационную устойчивость пеноцементной массы за счет увеличения водоцементного отношения, увеличиваются усадочные деформации материала. При использовании наполнителя с удельной поверхностью меньше оптимального значения равномерность пористой структуры нарушается, крупные частицы проникают внутрь пор, тем самым нарушая их сферическую форму и утончая капиллярно-пористые перегородки материала, что приводит к уменьшению прочности и увеличению плотности пенобетона.

Для экспериментальной проверки эффективности заявленной смеси были приготовлены пять составов формовочных смесей, из которых два состава - запредельные, в одном из них не используется модифицирующая добавка, а в другом - количество микронаполнителя выше оптимального. Все составы, в том числе и прототип, приведены в табл.1. Физико-механические и теплофизические показатели разработанных составов, прототипа и СНиП приведены в табл. 2.

Из приведенных данных видно, что задача изобретения решена - пенобетонные изделия, полученные из предложенных составов, имеют прочность при сжатии 1,5 МПа, что на 35% больше прочности прототипа, при аналогичной средней плотности 350 кг/м³, теплопроводности 0,08 Вт/м°С и скорости схватывания 10 мин, и не имеют усадки.

Использование изобретения позволяет получать пенобетонные изделия неавтоклавного твердения из местного недефицитного сырья с улучшенными физико-механическими свойствами.

Источники информации

1. RU 2145315 С1, МПК С 04 В 38/10, 10.02.2000.

2. RU 2197451 С1, МПК С 04 B 38/10, 27.01.2003.

3. ГОСТ 25485-89 Бетоны ячеистые. Технические условия.

Таблица 1
Компоненты	Соотношение в смеси, в масс.%
	Предлагаемый	Прототип
Запредельный состав (1)	1	2	3	Запредельный состав (2)
Портландцемент	36,75	43,94	39,17	36,74	34,17	55,8
Опока	6,6	-	4,35	6,37	8,54	-
Кварцевый песок	18,85	19,1	18,92	18,75	18,57	-
Пенообразователь на основе алкилсульфатов первичных жирных спиртов «ПБ-2000»	0,065	0,067	0,066	0,065	0,065	0,67
Модифицирующая добавка на основе конденсированных фенолов	-	0,022	0,022	0,022	0,021	-
Ускоритель твердения цемента	-	-	-	-	-	1,16
Акриловая эмульсия	-	-	-	-	-	10,0
Метилсиликонат натрия	-	-	-	-	-	3,0
Вода	37,70	36,871	37,472	38,053	38,63	29,37
Таблица 2
Свойства	Показатели составов
	Предлагаемого	Прототип	ГОСТ
Запредельный состав (1)	1	2	3	Запредельный состав (2)
Плотность, кг/м3	400	350	320	300	300	350	300
							350
							400
Прочность при	1,1	1,5	1,3	1,0	0,85	0,9	0,75
сжатии, МПа						7	1,0
							1,5
Начало схватывания, мин	105-120	8-10	8-10	8-10	8-10	10	He норм.
Теплопроводность,	0,091	0,08	0,077	0,072	0,072	0,0	0,08
Вт/м°С						81	0,09
							0,1
Усадка, мм/м	3,2	0	0	0	0	-	3

Формовочная смесь для изготовления пенобетона, включающая портландцемент, заполнитель, наполнитель, пенообразователь, модифицирующую добавку и воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве заполнителя кварцевый песок, в качестве наполнителя - молотую опоку с удельной поверхностью 3700 см²/г, в качестве пенообразователя - алкилсульфаты первичных жирных спиртов, в качестве модифицирующей добавки - добавку на основе конденсированных фенолов при следующем содержании компонентов, мас.%:

Портландцемент	36,74-43,94
Кварцевый песок	18,75-19,1
Указанная опока	0-6,37
Указанный пенообразователь	0,065-0,067
Указанная добавка	0,022-0,023
Вода	Остальное