Способ приготовления сырьевой смеси для получения пенобетона

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к способам изготовления ячеистых материалов. Технический результат - повышение качества изделий. В способе приготовления сырьевой смеси для получения пенобетона, включающем введение в смеситель последовательно: воды, связующего вещества, заполнителя, порообразователя - пенообразователя и дисперсной арматуры - волокна и их перемешивание, перед перемешиванием сырьевые компоненты охлаждают до температуры 2-6°С, при этом размер заполнителя составляет от 0,01 мм до 0,63 мм. 1 табл.

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к способам изготовления акустических, конструкционных и теплоизоляционных ячеистых материалов.

Известна бетонная смесь (а.с. СССР №863545, 1981 г.), включающая портландцемент, золу-унос ТЭЦ, алюминиевую пудру, синтетические волокна и воду (т.е. все сырьевые компоненты имеют в среднем температуру окружающей среды).

Известен способ приготовления пенобетонной смеси (а.с. СССР №783291, 1980 г.), сущность которого состоит в том, что при приготовлении пенобетонной смеси путем смешивания минерального вяжущего с волокнами и водным раствором пенообразователя сначала осуществляется смешение вяжущего с 0,55-1,82% волокна, а остальное вводят с водным раствором пенообразователя. В данном случае не учитывается температура сырьевых компонентов, входящих в состав пенобетонной смеси.

Известен способ приготовления пенобетонной смеси (а.с. СССР №1353761 А, опубл. 23.11.1987), сущность которого состоит в том, что в работающий турбулентный смеситель вводят воду, связующее вещество, заполнитель, порообразователь - пенообразователь, дисперсную арматуру - волокна.

Однако все перечисленные технологии не учитывают температуры сырьевых компонентов и ее влияние на процессы структурообразования, поэтому не обеспечивают высокого качества получаемого материала.

Известен способ приготовления пенобетонной смеси (патент РФ №2133244, опубл. 20.07.1999), сущность которого состоит в том, что в работающий турбулентный смеситель вводят последовательно воду, связующее вещество, добавку, заполнитель, порообразователь - пенообразователь и дисперсную арматуру - волокна.

Наиболее близким по технической сущности является способ приготовления сырьевой смеси по патенту РФ №2206544, опубл. 20.06.2003, сущность которого состоит в том, что в смеситель вводят последовательно воду, связующее вещество, добавку, заполнитель, порообразователь - пенообразователь и дисперсную арматуру - волокна с последующим их перемешиванием.

Однако при таком способе приготовления сырьевой смеси она характеризуется медленным нарастанием пластической прочности, что приводит к нарушению однородности и появлению признаков агрегативной неустойчивости. Важнейшим признаком агрегативной неустойчивости является расслоение смеси по высоте формования, которое обеспечивает понижение механической прочности затвердевшего пенобетона.

Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления сырьевой смеси для получения пенобетона включает введение в смеситель последовательно: воды, связующего вещества, заполнителя, порообразователя - пенообразователя и дисперсной арматуры - волокна, при этом до перемешивания сырьевые компоненты охлаждаются до температуры +4±2°С, максимальный размер частиц заполнителя от 0,01 мм до 0,63 мм.

Предлагаемый способ приготовления сырьевой смеси для получения ячеистых материалов обусловлен тем, что сырьевые компоненты, включающие воду, связующее вещество, заполнитель, крупностью от 0,01 мм до 0,63 мм, пенообразователь и волокна, охлаждаются перед перемешиванием до температуры +4±2°С (от +2°С до +6°С), что обеспечивает ускоренный переход смесей из вязкого состояния в упругопластическое.

Крупность заполнителя также существенно влияет на меру дефектности затвердевших пенобетонов, потому что в период преобладания вязких связей между компонентами смеси частицы крупнее 0,63 мм оседают под действием гравитационных сил и таким образом деформируют структуру пенобетона. Чем медленнее растет пластическая прочность, тем выше степень дефектности структуры пенобетона за счет разрушающего действия самых крупных частиц заполнителя.

Экспериментально установлено, что в пенобетонной смеси с крупностью заполнителя от 0,01 мм до 0,63 мм скорость формирования упругих связей идет быстрее, чем у равноплотной пенобетонной смеси с крупностью заполнителя от 0,01 мм до 1,25 мм (табл.).

Таким образом, ускорение стабилизации пеноструктуры обеспечивает существенное повышение качества готовых материалов.

Прочными и долговечными могут быть только такие пенобетоны, которые получены из агрегативно устойчивых смесей, потому что только такие смеси обладают равномерным распределением твердой фазы по объему материала. В свою очередь равномерное распределение твердой фазы предопределяет стабильность механических свойств в затвердевшем материале ячеистой структуры.

Пенобетонные смеси относятся к высокообводненным дисперсиям, в которых после завершения перемешивания компонентов прочность межчастичных связей должна быть выше гравитационных сил, действующих на все составляющие дисперсии. Прочность межчастичных связей в пенобетонных смесях сразу после их приготовления регулируется толщиной водных пленок, а с течением времени скоростью замены вязких контактов на упругие. Скорость перехода смесей из вязкого состояния в упругое регистрируется величиной их пластической прочности (Па) в фиксированные моменты времени. Выполненные нами эксперименты показывают, что «холодные» смеси обладают повышенной скоростью формирования кристаллического сростка и улучшенными механическими свойствами затвердевших бетонов.

Пример. Отдозированные компоненты в специальных емкостях помещаются в термокамеру, где их температура доводится до +4±2°С, т.е. от +2°С до +6°С. Далее в работающий смеситель последовательно вводят охлажденные до температуры +4±2°С (т.е. от +2°С до +6°С) сырьевые компоненты, такие как вода, связующее вещество, заполнитель, пенообразователь и волокна, с последующим перемешиванием в смесителе. Соотношение компонентов следующее, вес.%:

- связующее 41-55;

- заполнитель 1,5-58;

- порообразователь 0,01-2,5;

- дисперсная арматура 0,1-12;

- вода - остальное.

В качестве связующего используют портландцемент марки 500. Дисперсная арматура представляет собой волокна с модулем упругости больше модуля упругости ячеистого материала, поперечным сечением, не превышающим 1 мм², и с отношением длины к площади поперечного сечения более 100 мм^-1. Максимальный размер частиц заполнителя от 0,01 мм до 0,63 мм. В качестве заполнителя используют кварцевый песок. При этом продолжительность перемешивания составляет 4 минуты.

Физико-механические показатели ячеистых материалов, приготовленных по предлагаемому и известным способам, приведены в таблице. Все составы от 1 до 6 имели одинаковый состав: цемента 45%, заполнителя 14%, порообразователя 0,1%, дисперсной арматуры 0,1%, воды 40,8% разница в составах заключалась в крупности заполнителя и температуре компонентов.

Подвижность приготовляемых смесей была постоянной, а водосодержание определялось экспериментально в соответствии с требованиями СН 277-80 «Инструкции по изготовлению ячеистых бетонов» на приборе Суттарда. Основой для определения скорости замены в приготовленных смесях вязких связей между компонентами твердой фазы на упругопластические является определение пластической прочности. В ходе экспериментальных исследований контролировалась пластическая прочность с точностью до 1 Па в течение 7 часов после приготовления смесей.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были изготовлены образцы размером 1500×370×600 мм, которые твердели в нормальных условиях 28 дней, из них были вырезаны балочки размером 1500×100×100 мм, которые в лабораторных условиях были распилены на образцы-кубы с размером ребра 100 мм и образцы-балочки длиной 400 мм. Образцы сушились до постоянной массы, и их физико-механические свойства, которые представлены в таблице, определялись в соответствии с требованиями ГОСТ 10180 и ГОСТ 18105.1.

Из таблицы видно, что заявляемый способ приготовления пенобетона позволяет изготовлять ячеистые материалы повышенного качества. Причем они обеспечивают получение ячеистого материала с заданными свойствами.

Предлагаемый способ позволяет изготавливать изоляционные, акустические, перегородочные, стеновые изделия и другие ячеистые материалы.

Физико-механические показатели ячеистых материалов
Состав	Фракция заполнителя	Плотность бетона кг/м3	Температура комп.°С	Показатели пластической прочности после укладки смеси в форму в Па, через n минут	Прочность, МПа, в 28 сут, при	Прочность, МПа, в 90 сут, при
n=30	n=60	n=120	n=180	n=300	n=360	n=420	сжатии	изгибе	сжатии	изгибе
Прототип	меньше 1,25	622	20	48	60	149	192	308	654	1972	2,29	1,08	2,86	1,37
1	меньше 0,63	629	2	60	88	211	240	688	2576	8590	2,72	1,44	3,57	2,02
2	меньше 0,63	617	4	59	85	213	231	651	2584	8720	2,81	1,56	3,70	2,16
3	меньше 0,63	615	6	58	85	210	235	674	2610	8670	2,80	1,53	3,70	2,20
4	меньше 1,25	648	2	62	70	185	213	592	1972	6180	2,30	1,22	3,1	1,65
5	меньше 1,25	671	4	60	68	188	211	605	2030	6230	2,29	1,35	3,08	1,73
6	меньше 1,25	666	6	61	68	191	211	610	1986	6210	2,36	1,21	3,18	1,62
Примечание: рецептура в весовых % всех сырьевых составов включала цемента 45%, заполнителя 14%, порообразователя 0,1%, дисперсной арматуры 0,1%, воды 40,8%.

Способ приготовления сырьевой смеси для получения пенобетона, включающий введение в смеситель последовательно: воды, связующего вещества, заполнителя, порообразователя - пенообразователя и дисперсной арматуры - волокна и их перемешивание, отличающийся тем, что перед перемешиванием сырьевые компоненты охлаждают до температуры 2-6°С, при этом размер заполнителя составляет от 0,01 до 0,63 мм.