Фиброцементный состав для получения композиционного материала

Изобретение относится к промышленности строительных материалов. Техническая задача - выбор и определение соотношения компонентов фиброцементного состава для получения композиционного фиброцементного материала, обладающего высокими физико-химическими и эксплуатационными характеристиками. Предложен фиброцементный состав, содержащий (в мас.ч. на 100 мас.ч. цемента): цементное вяжущее, песок 20-30, армирующие волокна 0,8-6, эмульсию акриловых сополимеров "Акрэмос-512" 3-10, пластифицирующую добавку - суперпластификатор на основе нафталинсульфокислоты и формальдегида "С-3" 0,5-1,5, пигмент 3-5 и воду 15-30, который содержит дополнительно для улучшения распушки дисперсного волокна поверхностно-активное вещество (ПАВ) пенообразователь "Пионер-128" 0,01-0,03, а для уменьшения количества воздушных пор пеногаситель "Пента-471" 0,03-0,8. Использование изобретения позволит получать удобоукладываемые формовочные смеси, а из них - материал с повышенными физико-механическими свойствами, морозостойкостью и водостойкостью, обеспечивающие получение плотных и прочных декоративно-облицовочных и декоративно-теплоизоляционных изделий, в т.ч. строительных элементов относительно малой толщины - плит с качественной лицевой поверхностью для облицовки зданий и двухслойных декоративно-теплоизоляционных плит с приформованным плитным утеплителем к композиционному фиброцементному материалу декоративно-облицовочного слоя для использования при устройстве вентилируемых фасадов зданий. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к смесям и составам для получения композиционного фиброцементного материала, и может быть использовано при изготовлении из этого материала защитных декоративных изделий, а при необходимости двухслойных декоративно-теплоизоляционных плит для облицовки фасадов и устройства вентилируемых фасадов зданий при возведении и ремонте монолитных железобетонных зданий и других сооружений жилищного, промышленного и гражданского строительства.

Известна сырьевая смесь для получения конструкционно-теплоизоляционного материала (см. патент RU №2243179, кл. МКИ С 04 В 28/14, бюл. №36, 27.12.2004), включающая двуводный гипс и шлакопортландцемент в качестве вяжущего, гашеную известь, воду, органический заполнитель и алюмоаммонийные квасцы.

Недостатками данной смеси являются низкие физико-механические показатели и невозможность применения для наружных изделий.

Известна смесь для композиционных материалов на основе цементного вяжущего по способу приготовления смеси (см. патент RU №2165399, кл. МКИ С 04 В 40/00, 20.04.2001) путем смешения цемента и из расчета на 100 мас.ч. цемента 20-100 мас.ч. микронаполнителя, 30-50 мас.ч. воды, 0,05-0,5 мас.ч. пластифицирующей добавки и 0,5-5 мас.ч. синтетического волокна, при этом перед смешением армирующие волокна предварительно подвергают механохимической активации (распушивают) в высоконапряженных аппаратах в смеси с наполнителем и водным раствором пластифицирующей добавки.

Недостатками данной смеси являются низкие показатели удобоукдадываемости формовочной смеси, измельчение и неравномерность распределения армирующего волокна по объему смеси и, как следствие, разброс прочностных показателей получаемого композиционного материала.

Известен декоративный композиционный материал на основе цементного вяжущего (патент RU №2133236, кл. МКИ С 04 В 26/04, бюл. №20, 20.07.1999), включающий белый цемент, каменную крошку, измельченную слюду и воду, обладающий высокими прочностными показателями и адгезией за счет применения акриловых полимеров.

Недостатком известного декоративного композиционного материала является его низкая морозостойкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту, выбранный в качестве прототипа, является полимерпементный состав (см. патент RU №2164899, кл. МКИ С 04 В 26/02,10.04.2001), содержащий портландцемент, минеральные заполнители, воду и полимерную добавку при следующем содержании компонентов, мас.%: портландцемент - 16-32, минеральные заполнители - 45-60, вода - 14,8-21,5, пластификатор - 0,5-1,2 и полимерная добавка - 1,0-6,0. Введение полимерной добавки повышает прочность при сжатии и снижает водопоглощение, что дополнительно может быть подтверждено использованием акриловых полимеров для улучшения физико-механических свойств строительных материалов, таких как песчаных бетонов различного назначения и штукатурок, в т.ч. декоративных (см. патент RU №2111321, кл. МКИ С 04 В 28/04, 20.05.1998).

К недостаткам известного полимерцементного состава следует отнести малое влияние введения полимерных добавок на повышение водостойкости и морозостойкости, а также на плотность материала.

Целью изобретения являются выбор и определение количественного соотношения компонентов фиброцементного состава для получения композиционного фиброцементного материала, обладающего высокой удобоукладываемостью, формуемостью и имеющего высокие показатели по прочности, морозостойкости и водостойкости, обеспечивающего получение плотных и прочных декоративных изделий, например строительных элементов относительно малой толщины - плит с качественной лицевой поверхностью для облицовки зданий и двухслойных декоративно-теплоизоляционных плит с приформованным плитным утеплителем к композиционному фиброцементному материалу декоративно-облицовочного слоя для использования при устройстве вентилируемых фасадов зданий.

Данные задачи решаются согласно изобретению тем, что фиброцементный состав для получения композиционного материала, содержащий цементное вяжущее, песок, армирующие волокна, акриловый полимер, пластифицирующую добавку, пигмент и воду, содержит дополнительно для улучшения распушки дисперсного волокна поверхностно-активное вещество (ПАВ), а для уменьшения количества воздушных пор - пеногаситель при следующем соотношении компонентов, мас.ч. на 100 мас.ч. цемента, при этом в качестве пластифицирующей добавки используют суперпластификатор на основе нафталин-сульфокислоты и формальдегида "С-З", в качестве ПАВ используют пенообразователь "Пионер-128", в качестве пеногасителя используют пеногаситель "Пента-471", а в качестве акрилового полимера используют эмульсию акриловых сополимеров "Акрэмос-512":

Песок	20-30	Пластификатор "С-З"	0,5-1,5
Армирующие волокна	0,8-6	Пигмент	3-5
Акриловый полимер "Акрэмос-512"	3-10	ПАВ "Пионер-128"	0,01-0,03
Пеногаситель "Пента-471"	0,03- 0,8	Вода	15-30

При этом в фиброцементном составе для получения композиционного материала в качестве армирующего волокна используют стеклянные волокна длиной 12 мм и 6 мм в соотношении соответственно 30% и 70%.

Сущность изобретения состоит в том, что указанные признаки являются существенными вследствие получения новых технических, эксплуатационных и экономических эффектов.

Так, заявленное техническое решение в отличие от известных предлагает новый элементный состав формовочной смеси, по которому фиброцементный состав для получения композиционного материала содержит дополнительно ПАВ - синтетический пенообразователь, водный раствор анионных ПАВ "Пионер-128" по ТУ 2481-185-05744685 в качестве диспергатора для лучшей распушки дисперсного волокна и водорастворимый силиконовый пеногасителъ "Пента-471" по ТУ2257-001-40245042-98 для повышения плотности и удаления пузырьков воздуха. Повышение удобоукладываемости формовочной смеси обеспечивается за счет введения части песка (до 20%) вместо цемента, применения суперпластификатора "С-З", представляющего собой смесь сульфокислот нафталина с формальдегидом и натриевой соли лигносульфоновой кислоты, нейтрализованных едким натром по ТУ 5745-004-43184789-05, и акрилового полимера "Акрэмос-512", представляющего собой сополимер эфиров акриловой и метакриловой кислот, получаемый эмульсионным методом по ТУ 2241-262-05757593-2000, обладающего пластифицирующими свойствами, и оптимизации состава. Повышение прочности, водостойкости и морозостойкости затвердевшего композита изделий обеспечивается за счет применения выбранного акрилового сополимера указанного массового содержания в данной смеси, содержащей фиброволокна, обладающего высокой водостойкостью, эластичностью и прочностью отвердевших продуктов, закупоривающих поры, и минимальным содержанием воды. Кроме того, добавление песка повышает удобоукладываемость, снижает водоцементное отношение (в/ц) и улучшает условия распушки волокна.

Таким образом, отличительными признаками заявленного фиброцементного состава для получения композиционного материала являются его новый элементный состав с дополнительным содержанием ПАВ и пеногасителя, а также указанное оптимальное соотношение компонентов.

Заявителю не известен фиброцементный состав для получения композиционного материала с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого изобретения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Предлагаемое изобретение поясняется примерами его выполнения, где составы формовочной смеси приведены в табл.1, а результаты физико-механических испытаний образцов, приготовленных из этих смесей, представлены в табл.2.

Формовочную смесь для получения композиционного материала готовят следующим образом: соблюдая нижеследующий порядок введения и указанное соотношение компонентов, в смесителе-активаторе сначала готовят жидкую составляющую формовочной смеси из воды, пластифицирующей добавки, ПАВ, пигмента, песка и армирующих волокон и производят распушивание волокна, затем в смесь вводят акриловый полимер, пеногаситель и цементное вяжущее (портландцемент или белый цемент). Смесь перемешивают до получения требуемой рабочей консистенции и подают на формование для изготовления декоративно-облицовочных или декоративно-теплоизоляционных изделий в виде двухслойных плит, где на слой формовочной смеси укладывают плитный утеплитель. После формования плиты подвергают тепловой обработке в формах.

Использование изобретения в рамках предложенной рецептуры и последовательности загрузки компонентов в смеситель позволит получать удобоукладываемые формовочные смеси, а затвердевший материал с повышенными физико-механическими свойствами, морозостойкостью и водостойкостью, обеспечивающие получение плотных и прочных декоративно-облицовочных и декоративно-теплоизоляционных изделий, в т.ч. строительных элементов относительно малой толщины - плит с качественной лицевой поверхностью для облицовки зданий и двухслойных декоративно-теплоизоляционных плит с приформованным плитным утеплителем к композиционному фиброцементному материалу декоративно-облицовочного слоя для использования при устройстве вентилируемых фасадов зданий.

Таблица 1
Наименование компонентов	Соотношение компонентов в мас.ч. в примерах
	1	2	3	Аналог №2165399	Прототип №2164899
Портладцемент	100	100	100	100	100
Микронаполнитель	-	-	-	20	60-240
Песок	25	25	25	15-100	64-140
Дисперсное волокно	4,3	2,5	2,0	0,5-5,0	-
Акриловая эмульсия	5,0	8,9	8,0	-	7,1-25
Пластификатор	1,1	1,0	0,7	0,05-0,5	2,0-3,75
Поверхностно-активное вещество	0,015	0,01	0,02
Пеногаситель	0,3	0,3	0,4	-	-
Вода	25	23	20	30-50	46-134
Таблица 2
Наименование показателей	Значения показателей в примерах
	1	2	3	Аналог №2165399	Прототип №2164899
Плотность, кг/м3	1689	1745	1770	1980-2150	-
Прочность при сжатии, МПа	36,7	43,9	39,7		28,5-38,9
Прочность при изгибе, МПа	16,0	17,8	15,1	19,5-37,8
Водопоглощение, %	3,6	3,0	2,3	-	-
Морозостойкость, цикл	300	300	300	-	-

1. Фиброцементный состав для получения композиционного материала, содержащий цементное вяжущее, песок, армирующие волокна, акриловый полимер, пластифицирующую добавку, пигмент и воду, отличающийся тем, что он содержит дополнительно для улучшения распушки дисперсного волокна поверхностно-активное вещество (ПАВ), а для уменьшения количества воздушных пор пеногаситель при следующем соотношении компонентов, мас.ч. на 100 мас.ч. цемента, при этом в качестве пластифицирующей добавки используют суперпластификатор на основе нафталинсульфокислоты и формальдегида "С-3", в качестве ПАВ используют пенообразователь "Пионер-128", в качестве пеногасителя используют пеногаситель "Пента-471", а в качестве акрилового полимера используют эмульсию акриловых сополимеров "Акрэмос-512":

Песок	20-30
Армирующие волокна	0,8-6
Акриловый полимер "Акрэмос-512"	3-10
Вода	15-30
Пластификатор "С-3"	0,5-1,5
Пигмент	3-5
ПАВ "Пионер-128"	0,01-0,03
Пеногаситель "Пента-471"	0,03-0,8

2. Фиброцементный состав для получения композиционного материала по п.1, отличающийся тем, что в качестве армирующего волокна используют стеклянные волокна длиной 12 мм и 6 мм в соотношении соответственно 30% и 70%.