Смесь для пенобетона
Владельцы патента RU 2392253:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве. Технический результат - повышение прочности при сжатии, морозостойкости пенобетона/уменьшение усадки пенобетона при твердении. Смесь для пенобетона содержит, мас.%: цемент 60-70; пенообразующая добавка - гидролизованная кровь 0,5-0,7; стабилизатор пены - железный купорос 0,02-0,04; добавка золя синтетического цеолита типа NaX и стабилизатора золя - NaOH 0,03-0,07; вода 29,19-39,45. 4 табл.
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве.
Известна смесь для пенобетона, повышающая прочность при сжатии и уменьшающая усадку пенобетона при твердении, которая содержит, мас.%: высокоалюминатный цемент с содержанием C3A - не менее 7% 54,43-58,31, песок с Мкр - не более 2,0 6,71-7,30, полуводный фосфогипс 4,60-4,70, карбонатосодержащий отход содового производства с содержанием CaCO3 - не менее 50%, значением pH 9-11 6,90-8,20, модифицированную пенообразующую добавку 0,18-0,27, воду 23,30-25,10 (патент RU №2305087, C04B 38/10, опубл. 13.02. 2006).
Недостатком данной смеси является то, что высокое содержание минерала C3A оказывает отрицательное влияние на формирование поризованной структуры цементного камня. При высоком содержании трехкальциевого минерала в составе цемента идет интенсивное разрушение пены. С этим связано ограничение по минералогическому составу цемента для пенобетонов в ГОСТ 25485-89 «Бетоны ячеистые».
Известны пенобетоны, разработанные ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет УГТУ-УПИ» (М.А.Михеенков), в которые для ускорения твердения и повышения марочной прочности пенобетона на основе портландцемента, целесообразно вводить силикат натрия. По данной разработке следует вводить силикат натрия совместно с пуццолановыми добавками, блокировать гипс перед введением силиката натрия или связывать в нем гидрооксид натрия перед введением в пенобетон (патент RU №2306221, C04B 38/10, опубл. 20.09.2007).
К недостатку данной разработки можно отнести обязательное введение дисперсного армирующего компонента (волокнистой добавки) для предотвращения трещинообразования, которое вызывается введением неорганической добавки диатомит+силикат натрия, а также введение пуццолановых добавок увеличивает водопотребность смеси.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой смеси для пенобетона является смесь для пенобетона, включающая цемент, известь, песок, золу от сжигания осадка сточных вод, пенообразующую добавку и воду. Смесь дополнительно содержит базальтовую фибру, полуводный гипс - CaSO4·0,5H2O, 20% раствор золя ортокремневой кислоты с pH 3,1…4,0. Соотношение компонентов смеси, мас.%: цемент 51,88…56,52, известь 1,57…2,06, песок 9,84…10,25, зола от сжигания осадка сточных вод 6,41…7,36, пенообразующая добавка 0,18…0,27, базальтовая фибра 0,15…0,17, полуводный гипс - CaSO4·0,5H2O 1,05…1,54, 20% раствор золя ортокремневой кислоты с pH 3,1…4,0 0,03…0,04, вода 24,25…26,43. Технический результат смеси: повышение прочности при изгибе, повышение коэффициента звукопоглощения и уменьшение усадки пенобетона при твердении (патент RU, №2306300, C04B 38/10, опубл. 27.02.2006).
Недостатком данной разработки является достаточно узкий спектр улучшенных свойств пенобетона, а также нестабильность золя ортокремниевой кислоты во времени и склонность его к распаду. Кроме того, введение раствора золя ортокремневой кислоты способствует образованию плотного слоя на поверхности гидратирующих частиц портландцемента, что мешает нормальному протеканию процесса гидратации цемента.
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в повышении прочности пенобетона при сжатии, повышении морозостойкости пенобетона, уменьшении усадки пенобетона при твердении.
Поставленная задача решается тем, что смесь для пенобетона, содержащая цемент, пенообразующую добавку, стабилизатор пены и воду, согласно изобретению дополнительно включает добавку золя синтетического цеолита типа NaX, стабилизатор золя едкий натр (NaOH), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цемент | 60…70 |
| Пенообразующая добавка - гидролизованная кровь | 0,5…0,7 |
| Стабилизатор пены - железный купорос | 0,02…0,04 |
| Добавка золя синтетического цеолита | |
| типа NaX+стабилизатор золя - едкий натр (NaOH) | 0,03…0,07 |
| Вода | 39,45…29,19 |
Содержание в смеси для пенобетона добавки золя синтетического цеолита и его стабилизатора и их количественное соотношение позволяет получить указанный технический результат.
Добавка золя синтетического цеолита отличается содержанием в золе оксида алюминия в количестве 10…45% и оксида натрия в количестве 27…45% на прокаленное вещество от золя ортокремневой кислоты.
Гидроксид натрия (NaOH) стабилизирует золь синтетического цеолита, вместе с тем золь ортокремниевой кислоты нестабилен во времени и склонен к распаду.
Добавка золя синтетического цеолита обеспечивает образование пространственной структурной цеолитной оболочки на поверхности гидратирующих частиц портландцемента, которая обеспечивает за счет структурных ячеек протекание ионного обмена при гидратации в отличие от ортокремниевой кислоты, образующей плотный слой на цементных частицах. Введение добавки золя синтетического цеолита приводит к повышению степени гидратации, увеличению прочности пенобетона и уменьшению усадки пенобетона при твердении.
Приготовление смеси для пенобетона включает следующие технологические процессы:
1. Приготовление добавки золя синтетического цеолита.
1.1 Мокрое измельчение сырьевой смеси синтетического цеолита и раствора едкого натра в заданных соотношениях: синтетический цеолит - 30…50%, едкий натр - 3…10%, H2O - остальное, стабилизация до обеспечения содержания Na2O - 10…20%, H2O - 20…30%.
2. Приготовление цементного раствора.
2.1 Добавку золя вводят с водой затворения.
2.1 В бетоносмесителе перемешивают отдозированный цемент (М400) с водой затворения.
3. Приготовление строительной пены с помощью пеногенератора.
4. В бетоносмеситель с приготовленным строительным раствором подают строительную пену насосом пеногенератора, перемешивают до однородной пенобетонной смеси.
5. Пенобетонную смесь заливают в формы требуемых образцов изделий.
Экспериментальные образцы твердели в нормальных условиях и основные физико-механические характеристики определялись в соответствии с требованиями ГОСТ 25485-89 (таблица 4).
| Таблица 1. | |||||
| Содержание компонентов в новой смеси для пенобетона, мас.% | |||||
| № состава | Цемент | Пенообразующая добавка | Стабилизатор пены | Вода | Добавка стабилизированного золя синтетического цеолита |
| 1 | 67,0 | 0,63 | 0,03 | 32,34 | 0 |
| 2 | 66,95 | 0,63 | 0,031 | 32,36 | 0,033 |
| 3 | 66,95 | 0,63 | 0,031 | 32,32 | 0,066 |
| Таблица 2. | |||||||
| Содержание компонентов в смеси для пенобетона, мас.%. (патент №2306221) | |||||||
| № состава | Цемент | Неорганическая добавка | Волокнистая добавка | Полимерный модификатор | Вода | Пенообразователь | |
| Диатомит | Силикат натрия М=2,0; =1,4 г/см3 | Волокна полиакрилатные с длиной волокон 4-8 мм | Полиакрилат натрия | ||||
| 4 | 50 | 18 | 2 | 1,0 | 1,0 | 27,56 | 0,44 |
| 5 | 60 | 9 | 1 | 1,0 | 1,0 | 27,56 | 0,44 |
| Таблица 3. | |||||||||
| Содержание компонентов в смеси для пенобетона (прототип), мас.% | |||||||||
| № состава | Цемент | Известь | Песок | Зола | Гипс | Базальтовая фибра | 20% р-р золя ортокремневой кислоты, pH 3,55 | Пенообразующая добавка | Вода |
| 6 | 56,52 | 1,57 | 9,84 | 6,41 | 1,05 | 0,15 | 0,03 | 0,18 | 24,25 |
| 7 | 54,2 | 1,815 | 10,05 | 6,88 | 1,29 | 0,16 | 0,035 | 0,23 | 25,34 |
| 8 | 51,81 | 2,06 | 10,25 | 7,36 | 1,54 | 0,17 | 0,04 | 0,27 | 26,43 |
| Таблица 4. | |||||
| Физико-механические свойства пенобетона | |||||
| Прочность при сжатии, МПа | Прочность при изгибе, МПа | Усадка, мм/м | Средняя плотность, кг/м3 | Морозостойкость | |
| 1 | 1,2 | 1,44 | 520 | F15 | |
| 2 | 2,1 | - | 0,65 | 485 | F25 |
| 3 | 2,2 | - | 0,55 | 490 | F25 |
| 4 | 2,21 | - | - | 420 | - |
| 5 | 2,1 | - | - | 426 | - |
| 6 | - | 2,29 | 0,19 | 650 | - |
| 7 | - | 2,3 | 0,18 | 640 | - |
| 8 | - | 2,28 | 0,2 | 660 | - |
Анализ экспериментальных данных показал, что пенобетоны, содержащие добавку золя синтетического цеолита, имеют преимущества по характеристикам плотности, а следовательно, и по характеристикам теплопроводности перед прототипом, имеют низкое значение усадки при твердении и без введения мелкого заполнителя, а также эта смесь имеет меньшее количество компонентов, по сравнению с аналогом и прототипом, что делает технологию пенобетона на разработанной смеси более простой и экономически выгодной.
Смесь для пенобетона, включающая цемент, пенообразующую добавку, стабилизатор пены и воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит добавку золя синтетического цеолита типа NaX и стабилизатора золя едкий натр - NaOH при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цемент | 60-70 |
| Пенообразующая добавка - гидролизованная кровь | 0,5-0,7 |
| Стабилизатор пены - железный купорос | 0,02-0,04 |
| Добавка золя синтетического цеолита | |
| типа NaX и стабилизатора золя - NaOH | 0,03-0,07 |
| Вода | 29,19-39,45 |
