Аэрированный легкий бетон
Владельцы патента RU 2288904:
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (RU)
Изобретение относится к области промышленности строительных материалов, а именно к бетонам для изготовления стеновых камней, блоков, плит межкомнатных перегородок, а также для монолитного бетонирования стен домов. Техническим результатом является снижение средней плотности и теплопроводности и улучшение соотношения между характеристиками плотности и прочности бетона. Аэрированный легкий бетон содержит в мас.ч.: портландцемент 1,0-1,11, мелкозернистый песок 1,5-2,43, воздухововлекающую добавку - оксиэтилированный алкифенол 0,02-0,03, в качестве легкого заполнителя хвойные опилки фракции менее 5 мм 0,11-0,22 и гранулы полистирола 0,0-0,035, жидкое стекло 0,01-0,06, кремнефтористый натрий 0,01-0,012 и воду 0,70-0,86. 2 табл.
Изобретение относится к области производства строительных материалов и предназначено для изготовления стеновых камней (блоков), плит межкомнатных перегородок, а также для монолитного бетонирования стен домов и устройства «теплых» оснований полов под покрытие линолеумом и другими рулонными или плитными синтетическими материалами.
Известен аэрированный легкий раствор на основе портландцемента, содержащий мелкозернистый природный песок, легкий пористый заполнитель, воду и воздухововлекающую добавку (а.с. СССР №802230, МКИ С 04 В 15/02, БИ №5, 07.02.81).
Недостатком указанного материала является повышенная средняя плотность (1100-1300 кг/м3), невысокие теплозащитные свойства, а также использование дефицитного и дорогостоящего вспученного вермикулита и, как следствие повышенная стоимость материала.
Известно использование в строительстве арболита и опилкобетона материалов с применением отходов лесопиления. Известен арболит, включающий портландцемент, отход лесопиления, жидкое натриевое стекло и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| портландцемент М-400 | 1,0-1,18 |
| дробленка - отход лесопиления | 0,66-0,75 |
| жидкое натриевое стекло | 0,024-0,03 |
| вода | 1,09-1,21 |
Известный строительный материал обладает следующими свойствами:
средняя плотность - 800 кг/м3, предел прочности при сжатии 3,5 МПа, теплопроводность - 0,3 Вт/м·К, расход портландцемента на 1 м3 бетона - 390 кг.
Известен опилкобетон, включающий, мас.ч.: портландцемент - 1, песок - 1,5, опилки - 1, кремнефтористый натрий - 0,04, технический аммиак - 0,065 и воду - 1. Он близок по свойствам к арболиту: средняя плотность -1100 кг/м3, предел прочности при сжатии 2,5 МПа, теплопроводность - 0,31 Вт/м·К, расход портландцемента на 1 м3 бетона - 400 кг (Ибрагамов Ж.А. Производство мелкоштучных стеновых блоков для индивидуального строительства. - М.: Стройиздат, 1994, с.25-36).
Недостатками известных арболита и опилкобетона являются низкая биостойкость, морозостойкость и прочность в связи с большим количеством опилок, значительный расход вяжущего (портландцемента).
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является аэрированный легкий бетон, включающий портландцемент, мелкозернистый песок, поверхностно-активную воздухововлекающую добавку, пористый заполнитель, например вспученный вермикулит, золу-унос ТЭЦ, воду при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| вода | 0,8-0,95 |
| портландцемент | 0,85-1,0 |
| воздухововлекающая добавка | 0,05-0,06 |
| зола-унос ТЭЦ | 0,4-0,5 |
| мелкозернистый песок | 2-2,5 |
| легкий заполнитель | 0,2-0,4 |
(Патент РФ №2070874, С 04 В 38/08, БИ №36, 27.12.96).
Недостатком вышеуказанного состава является относительно высокая плотность, невысокая эффективность производства изделий, т.к легкобетонная смесь длительное время (45 мин - 2 часа) набирает необходимую пластическую прочность, что не позволяет быстро распалубливать свежеотформованные изделия. Кроме того, в составе используется дорогостоящий вермикулит.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение средней плотности и теплопроводности, улучшение соотношения между характеристиками плотности и прочности бетона, повышение эффективности производства изделий путем сокращения времени распалубки и сокращения расхода дорогостоящих вяжущего и вспученного вермикулита.
Сущность изобретения заключается в том, что, аэрированный легкий бетон, включающий портландцемент, мелкозернистый песок, воздухововлекающую добавку, легкий заполнитель и воду, в качестве легкого заполнителя содержит хвойные опилки фракции<5 мм и гранулы пенополистирола, в качестве воздухововлекающей добавки - оксиэтилированный алкилфенол, и дополнительно - жидкое стекло и кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| портландцемент | 1,0-1,11 |
| мелкозернистый песок (Мкр<2,5) | 1,5-2,43 |
| оксиэтилированный алкилфенол | 0,02-0,03 |
| хвойные опилки фракции <5 мм | 0,11-0,22 |
| гранулы пенополистирола | 0-0,035 |
| жидкое стекло | 0,01-0,06 |
| кремнефтористый натрий | 0,01-0,012 |
| вода | 0,70-0,86 |
Для проверки заявленного состава были приготовлены следующие аэрированные легкие бетонные смеси с различным содержанием ингредиентов. Составы приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| № п/п | Наименование компонентов | Содержание компонентов в мас.частях | |||
| состав №1 | состав№2 | состав№3 | состав №4 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | Портландцемент М-400 | 1 | 1,11 | 1,1 | 1,1 |
| 2 | Мелкозернистый песок (Мкр<2,5) | 2,22 | 2,43 | 1,67 | 1,5 |
| 3 | Хвойные опилки фракции <5 мм | 0,22 | 0,17 | 0,11 | 0,19 |
| 4 | Гранулы ППС | - | - | 0,015 | 0,035 |
| 5 | Воздухововлекающая добавка ОП-7 | 0,028 | 0,03 | 0,017 | 0,02 |
| 6 | Жидкое натриевое стекло 1,4 г/см3 | 0,05 | 0,06 | 0,04 | 0,01 |
| 7 | Кремнефтористый натрий | 0,01 | 0,012 | 0,01 | 0,01 |
| 8 | Вода | 0,8 | 0,86 | 0,74 | 0,70 |
Приготовление аэрированной легкобетонной смеси с использованием высокопористых заполнителей осуществляется в скоростных аэросмесителях турбулентного действия (скорость перемешивания 700-1000 об/мин). При этом поровая структура АЛБ (аэрированного легкого бетона) формируется за счет объемного воздухововлечения, присутствия высокопористых заполнителей и воды затворения. При турбулентном перемешивании происходит активация вяжущего за счет абразивного действия кварцевого песка. Последовательность приготовления АЛБ смесей нижеследующая: через загрузочное отверстие вертикально стоящего барабана аэросмесителя, внутри которого находится вертикальный вал с двумя системами лопастей, заливается вода и поверхностно-активная Воздухововлекающая добавка, например ОП-7 - ОП-10 - оксиэтилированный алкилфенол, жидкое стекло и кремнефтористый натрий, и смесь перемешивается. Затем последовательно засыпается портландцемент и песок, смесь снова перемешивается. Последними вводятся опилки, общее время перемешивания 4-5 мин.
Для получения АЛБ с пониженной плотностью следует применять совместно хвойные опилки и отходы пенополистирола, которые вводятся в аэросмеситель сразу после загрузки портландцемента и «пригружают» их песком, который не позволяет легким частицам пенополистирола (25-40 кг/м3) всплывать. Быстрое вращение и абразивное действие песка, в основном состоящего из кварца, разбивает куски отходов пенополистирола до размеров, гранул, которые равномерно распределяются в аэрированной бетонной смеси. Жидкое стекло наряду с тем, что является антисептиком опилок, способствует быстрому набору распалубочной прочности изделий, что позволяет при изготовлении стеновых камней металлоемкость формооснастки снизить вдвое по сравнению с использованием традиционных форм.
Физико-технические характеристики заявленного изобретения и прототипа приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||
| Наименование показателя | Величина показателя для состава | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | прототип | |
| Средняя плотность, кг/м3 | 1200 | 1000 | 800 | 600 | 900 |
| Предел прочности при сжатии, МПа | 10,8 | 6,5 | 4,5 | 2,0 | 3,5 |
| Теплопроводность, Вт/м·К | 0,24 | 0,22 | 0,2 | 0,18 | 0,28 |
| Морозостойкость, F циклы | 35 | 35 | - | - | 25 |
| Расход портландцемента М-400 на 1 м3 бетона, кг | 300 | 270 | 240 | 210 | 350 |
Как видно из таблицы 2, заявленное изобретение имеет лучшие показатели по средней плотности, прочности, теплопроводности и расходу портландцемента по сравнению с прототипом.
Аэрированный легкий бетон, включающий портландцемент, мелкозернистый песок, воздухововлекающую добавку - оксиэтилированный алкилфенол, легкий заполнитель и воду, отличающийся тем, что в качестве легкого заполнителя он содержит хвойные опилки фракции менее 5 мм и гранулы пенополистирола и дополнительно жидкое стекло и кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Портландцемент | 1,0-1,11 |
| Мелкозернистый песок | 1,5-2,43 |
| Оксиэтилированный алкилфенол | 0,02-0,03 |
| Хвойные опилки фракции менее 5 мм | 0,11-0,22 |
| Гранулы пенополистирола | 0,0-0,035 |
| Жидкое стекло | 0,01-0,06 |
| Кремнефтористый натрий | 0,01-0,012 |
| Вода | 0,70-0,86 |
