Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона
Владельцы патента RU 2422411:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" (RU)
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при производстве плит и панелей, используемых в качестве стенового материала, и других изделий. Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, включающая вяжущее, водный раствор пенообразователя «Белпор-lом», пористый заполнитель и жидкость затворения, содержит в качестве вяжущего тонкоизмельченное стекло, тонкоизмельченный диатомит и полуводный сульфат кальция, в качестве пористого заполнителя - термолитовый гравий, а в качестве жидкости затворения - 10% водный раствор едкого натра, при следующем соотношении компонентов, мас.%: тонкоизмельченное стекло 30-32, тонкоизмельченный диатомит 16-18, полуводный сульфат кальция 2-3, термолитовый гравий 30-34, водный раствор пенообразователя «Белпор-lом» 0,7-0,9, 10% водный раствор едкого натра - остальное. Технический результат - получение долговечного, устойчивого к воздействию мицелиальных грибов материала с хорошими теплоизоляционными свойствами. 2 табл.
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при производстве плит и панелей, используемых главным образом в качестве стенового материала и других изделий.
Известны сырьевые смеси, применяемые при изготовлении различных теплоизоляционных изделий строительного назначения, используемых главным образом в качестве стенового материала (см., например: Крупнопористый бетон / Ицкович. М.: Стройиздат, 1974, 122 с.).
Однако получаемые бетонные изделия на основе известных сырьевых смесей обладают недостаточно высокими прочностными характеристиками при сравнимой средней плотности, а также обладают достаточно высокой теплопроводностью и проницаемостью.
Из существующего уровня техники известна сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, включающая, мас.%: вяжущее - портландцемент 46-48, зола-унос ТЭЦ 16-18, пористый заполнитель - гранулированное стекло фракций 5-40 мм 18-20, химическая добавка - жидкое натриевое стекло 1,38-1,44, раствор пенообразователя «Белпор-lом» 0,78, вода жидкость затворения - остальное (см. патент RU №2255920, 10.07.2005).
Недостатком известного состава сырьевой смеси является высокий расход цемента, что повышает стоимость получаемого бетона. Кроме того, такой материал имеет недостаточно высокую биологическую стойкость.
Технический результат заключается в получении долговечного строительного материала с хорошими теплоизоляционными свойствами, устойчивого по отношению к воздействию мицелиальных грибов.
Указанный технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, включающая вяжущее, водный раствор пенообразователя «Белпор-1ом», пористый заполнитель и жидкость затворения, в качестве вяжущего содержит тонкоизмельченное стекло, тонкоизмельченный диатомит и полуводный сульфат кальция, в качестве пористого заполнителя - термолитовый гравий, а в качестве жидкости затворения - 10% водный раствор едкого натра, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Тонкоизмельченное стекло | 30-32 |
| Тонкоизмельченный диатомит | 16-18 |
| Полуводный сульфат кальция | 2-3 |
| Термолитовый гравий | 30-34 |
| Водный раствор пенообразователя «Белпор-lом» | 0,7-0,9 |
| 10% водный раствор едкого натра | Остальное |
Процесс получения смеси характеризуется раздельным приготовлением композиции на основе молотых компонентов на основе тонкоизмельченного боя стекла, тонкоизмельченного диатомита, полуводного сульфата кальция и 10% водного раствора едкого натра, отдельным приготовлением и введением 6% водного раствора пенообразователя «Белпор-lом» в сырьевую смесь, введением пористого заполнителя (термолитового гравия), а также непрерывным процессом перемешивания до полного обволакивания водной дисперсией минерального вяжущего поверхности пористого заполнителя.
В сырьевой смеси вяжущего содержится ровно столько, сколько необходимо для обволакивания зерен диатомита, имеющих открытую пористость. При этом вяжущее не впитывается в поры из-за оптимальной вязкости. В процессе пенообразования межзерновое пространство в сырьевой смеси заполняется вспененной композицией.
Для осуществления изобретения используют следующие компоненты.
В качестве тонкоизмельченного стекла - бой различных видов стекол (лампового, тарного, листового), химический состав которого колеблется в следующих пределах, %: SiO2 72,9-68,5; Na2O 16,7-11,9; K2O 3,8-1,2; CaO 6,0-5,0; BaO 5,5-2,2; MgO 3,8-3,2; Fe2O3 0,12-0,1; Al2O3 1,5-1,0. Тонкость помола используемого стекла характеризуется удельной поверхностью 4000-4500 см2/г.
Тонкоизмельченный диатомит Атемарского месторождения Республики Мордовия. Тонкость помола используемого диатомита характеризуется удельной поверхностью 3500-4000 см2/г.
Полуводный сульфат кальция, соответствующий ГОСТ 125-79.
Едкий натр (ГОСТ 2263-71).
Термолитовый гравий с насыпной плотностью 400-450 кг/м3, фракции 10-20 мм (ГОСТ 9757-90).
Пенообразователь «Белпор-1ом» - ТУ 0258-001-03899386-99.
Бетонную смесь готовят путем перемешивания в лабораторном растворосмесителе вместимостью 15 л. Последовательность загрузки работающего смесителя составляющими материалами была принята следующая: сначала поочередно вводят тонкоизмельченные отходы стекла и тонкоизмельченный диатомит, полуводный сульфат кальция, 10% водный раствор едкого натра, затем вводят техническую предварительно приготовленную пену с последующим перемешиванием и получением однородной смеси. Далее в приготовленную пенобетонную смесь постепенно вводят пористый заполнитель в виде термолитового гравия при непрерывном перемешивании смеси до полного и равномерного распределения и обволакивания гранул заполнителя в пенобетонной смеси.
Полученную бетонную массу укладывают в металлические формы с размером ячеек 10×10×10 см, 12 часов выдерживают до набора распалубочной прочности. Отформованные изделия выдерживают одни сутки в формах при нормальных температурно-влажностных условиях. Затем их отверждают вне форм в условиях термовлажностной обработки при температуре 90°C по режиму 2+6+2 (соответственно время подъема температуры до максимальной, время выдерживания при максимальной температуре и время сброса температуры от максимальной величины до нормальной). Пропаренные изделия высушивают до постоянной массы, после чего определяют их физико-механические свойства.
Составы сырьевых смесей приведены в таблице 1.
Физико-механические свойства крупнопористых бетонов на основе вышеприведенных сырьевых смесей приведены в таблице 2.
Испытания образцов проводились в соответствии с требованиями ГОСТов и методов испытаний строительных материалов.
Проведенные испытания показали, что применение поризованного вяжущего на основе боя стекла, введение в пенобетонную смесь пористого заполнителя - термолитового гравия позволяет повысить устойчивость материала в условиях воздействия микроскопических организмов. К тому же из-за того, что межзерновое пространство между заполнителями заполняется вспененной композицией, исключается продуваемость изделий, что очень важно для стеновых материалов.
Использование в бетонной смеси менее энергоемких технологий и более дешевых компонентов местного диатомита и термолитового гравия на его основе и отходов (вяжущее, получаемое из боя стекла, и пенообразователь, получаемый из отходов КРС и птицефабрик) существенно влияет на стоимость изделий и экологическую обстановку.
| Таблица 1 | ||||||
| СОСТАВ | Содержание компонентов, мас.%. | Прототип | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Тонкоизмельченное стекло | 30 | 30,5 | 31 | 31,5 | 32 | - |
| Тонкоизмельченный диатомит | 16 | 16,5 | 17 | 17,5 | 18 | - |
| Полуводный сульфат кальция | 2 | 2,25 | 2,5 | 2,75 | 3 | - |
| Термолитовый гравий | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | - |
| 6% водный раствор пенообразователя «Белпор-lом» | 0,7 | 0,75 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 0,78 |
| Водный раствор едкого натра 10% концентрации | 21,3 | 19 | 16,7 | 14,4 | 12,1 | - |
| Портландцемент | - | - | - | - | - | 47 |
| Зола-унос ТЭЦ | - | - | - | - | - | 17 |
| Гранулированное пеностекло | - | - | - | - | - | 20 |
| Жидкое натриевое стекло | - | - | - | - | - | 1,4 |
| Вода | - | - | - | - | - | 13,82 |
| Примечание: для приготовления составов был использован бой лампового стекла. Удельная поверхность порошков стекла и диатомита составляет 4000 см2/г. |
| Таблица 2 | ||||||
| Физико-механические свойства | Показатели составов | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | прототип | |
| Средняя плотность, кг/м3 | 800 | 750 | 780 | 800 | 850 | 650 |
| Предел прочности при сжатии, МПа | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 2,5 | 2,0 | 2,0 |
| Коэффициент теплопроводности Вт/м·°C | 0,17 | 0,15 | 0,16 | 0,17 | 0,19 | 0,12 |
| Степень роста грибов при испытании по методу 3 при выдерживании в течение 90 сут, баллы | ||||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 3 |
Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, включающая вяжущее, водный раствор пенообразователя «Белпор-lом», пористый заполнитель и жидкость затворения, отличающаяся тем, что она содержит в качестве вяжущего тонкоизмельченное стекло, тонкоизмельченный диатомит и полуводный сульфат кальция, в качестве пористого заполнителя - термолитовый гравий, а в качестве жидкости затворения - 10% водный раствор едкого натра при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| тонкоизмельченное стекло | 30-32 |
| тонкоизмельченный диатомит | 16-18 |
| полуводный сульфат кальция | 30-34 |
| водный раствор пенообразователя «Белпор-lом» | 0,7-0,9 |
| 10% водный раствор едкого натра | остальное |
