Фиброцементная смесь
Владельцы патента RU 2486150:
Изотов Владимир Сергеевич (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ (RU)
Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно крупноразмерных тонкостенных панелей. Технический результат - повышение прочности на изгиб готового изделия с одновременным снижением расхода портландцемента. Фиброцементная смесь содержит портландцемент, песок кварцевый, целлюлозные волокна, каолин, полиакриламид, полифенилэтоксисилоксан и воду при следующем соотношении компонентов, масс.% на сухое вещество: портландцемент - 19-23, песок кварцевый - 63,9992-68,99995, целлюлозные волокна - 5-6, каолин - 6-7, полиакриламид - 0,00005-0,0001, полифенилэтоксисилоксан - 0,0007-0,0008, при этом степень помола кварцевого песка составляет 210-310 м2/кг, степень помола целлюлозных волокон составляет 30-35° ШР, степень помола каолина составляет 1300-1400 м2/кг. 1 табл.
Изобретение относится к производству строительных материалов и может найти применение в производстве крупноразмерных тонкостенных панелей.
Известны асбестоцементные изделия, полученные в результате автоклавного твердения, включающие песчанистый портландцемент с содержанием песка 38-45%, асбестовые волокна и воду (см. Горчаков Г.И, Баженов Ю.М. «Строительные материалы: Учеб. для вузов. - М.: Стройиздат, 1986. - С.618-619).
Недостатком данной смеси является низкая экологичность вследствие канцерогенности асбестовых волокон.
Известен фиброцементный состав для получения композиционного материала, содержащий песок, армирующие волокна, полимер и воду (патент RU 2291846 C1, C04B 26/06 20.01.2007).
Недостатками данного состава являются высокий расход портландцемента и низкая прочность готовых изделий на изгиб. Кроме того, использование в составе пластификатора, пигмента, поверхностно-активного вещества и пеногасителя также повышает его стоимость.
Наиболее близким техническим решением является фиброцементная смесь (патент ЕР 2256099 А2 01.12.2010), содержащая портландцемент, песок кварцевый, целлюлозные волокна, полиакриламид и каолин.
Недостатками данного состава являются высокий расход портландцемента и низкая прочность готовых изделий.
Задачей изобретения является создание фиброцементной смеси, обеспечивающей изделию высокие показатели прочности на изгиб, высокую морозостойкость и низкое водопоглощение.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение прочности на изгиб готового изделия с одновременным снижением расхода портландцемента.
Поставленная задача достигается тем, что фиброцементная смесь, содержащая портландцемент, песок кварцевый, целлюлозные волокна, полиакриламид и каолин, согласно изобретению дополнительно содержит полифенилэтоксисилоксан, при следующем соотношении компонентов, масс.%:
портландцемент - 19-23,
песок кварцевый - 63,9992-68,99995,
целлюлозные волокна - 5-6,
каолин - 6-7,
полиакриламид - 0,00005-0,0001,
полифенилэтоксисилоксан - 0,0007-0,0008,
при этом степень помола кварцевого песка составляет 210-310 м2/кг, степень помола целлюлозных волокон составляет 30-35° ШР, степень помола каолина составляет 1300-1400 м2/кг.
Применение полифенилэтоксисилоксана снижает водопоглощение и повышает морозостойкость готового изделия. Помол целлюлозных волокон до 30-35° ШР и помол кварцевого песка до 210-310 м2/кг увеличивает физико-механические характеристики готовых изделий.
Для изготовления смеси использовали следующие материалы:
портландцемент ЦЕМ I 42.5H (ГОСТ 31108-2003);
песок кварцевый молотый Камского месторождения (ГОСТ 8736-93);
в качестве активной минеральной добавки - каолин (ТУ 5729-016-48174985-2003);
в качестве армирующих волокон - целлюлоза хвойная сульфатная небеленая марок НСК, производства ОАО «Соломбальский ЦБК» (СТО 00279189-2-2007, ТУ 13-00279189-06-2001);
полиакриламид (ТУ 6-01-1049-92), для изготовления образцов использовали Besfloc 4045 производства «KOLON LIFE SCIENCE, INC.»;
полифенилэтоксисилоксан (ТУ 2257-441-05763441-2005);
водопроводная питьевая вода, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 23732.
Предлагаемое изобретение осуществляют по мокрому способу производства фиброцементных изделий следующим образом. Распушивают волокна целлюлозы до получения тонкости помола 30-35° ШР, смешивают их с кварцевым песком, предварительно измельченным до степени помола 210-310 м2/кг, добавляют каолин, предварительно измельченный до степени помола 1300-1400 м2/кг, портландцемент, полиакриламид, полифенилэтоксисилоксан, воду и перемешивают.
Далее осуществляют формование изделий, отфильтровывая воду из фиброцементной смеси до необходимого уплотнения, придавая им заданную форму и размеры, после чего изделия (плиты) подвергают прессованию, при этом водоцементное отношение составляет 0,4 и тепловлажностной обработке в пропарочных камерах. Окончательное твердение изделий производят в автоклавах при давлении пара 0,8-1 МПа и температуре 155-165°С в течение 14 часов. Механическую обработку производят после предварительного или окончательного твердения смеси. Кромки листов обрезают и шлифуют. При необходимости плиты окрашивают или дополнительно наносят декоративный отделочный слой. Прочность образцов на изгиб после автоклавной обработки (Rизг), водополощение (W) и морозостойкость (F) определяют в соответствии с ГОСТ 8747-88.
Результаты испытаний представлены в таблице.
| № | Компоненты | Состав масс.% | Средняя плотность г/см3 | Rизг, МПа | W, % | F, циклов |
| Портландцемент | 16 | |||||
| Песок кварцевый (Sуд 190 м2/кг) | 71,9999 | |||||
| Волокна целлюлозы (20° ШР) | 5,5 | |||||
| 1 | Каолин (Sуд 1200 м2/кг) | 6,5 | 1,59 | 18,9 | 16,5 | 50 |
| Полиакриламид | 0,0001 | |||||
| Полифенилэтоксисилоксан | 0 | |||||
| Вода (сверх 100%) | 6,4 | |||||
| Портландцемент | 19 | |||||
| Песок кварцевый (Sуд 210 м2/кг) | 69,99995 | |||||
| Волокна целлюлозы (35° ШР) | 5 | |||||
| 2 | Каолин (Sуд 1300 м2/кг) | 6 | 1,62 | 25,2 | 16,0 | 100 |
| Полиакриламид | 0,00005 | |||||
| Полифенилэтоксисилоксан | 0 | |||||
| Вода (сверх 100%) | 7,6 | |||||
| Портландцемент | 23 | |||||
| Песок кварцевый (Sуд 310 м2/кг) | 63,9992 | |||||
| Волокна целлюлозы (30° ШР) | 6 | |||||
| 3 | Каолин (Sуд 1357 м2/кг) | 7 | 1,62 | 25,6 | 3,2 | 250 |
| Полиакриламид | 0,0001 | |||||
| Полифенилэтоксисилоксан | 0,0007 | |||||
| Вода (сверх 100%) | 9,2 |
| Портландцемент | 21 | |||||
| Песок кварцевый (Sуд 310 м /кг) | 66,9991 | |||||
| Волокна целлюлозы (35° ШР) | 5,5 | |||||
| 4 | Каолин (Sуд 1400 м2/кг) | 6,5 | 1,62 | 25,9 | 3 | 250 |
| Полиакриламид | 0,0001 | |||||
| Полифенилэтоксисилоксан | 0,0008 | |||||
| Вода (сверх 100%) | 8,4 | |||||
| Портландцемент | 25 | |||||
| Песок кварцевый (Sуд 210 м2/кг) | 61,9999 | |||||
| Волокна целлюлозы (30° ШР) | 5,5 | |||||
| 5 | Каолин (Sуд 1400 м2/кг) | 7,5 | 1,62 | 19,2 | 16 | 100 |
| Полиакриламид | 0,0001 | |||||
| Полифенилэтоксисилоксан | 0 | |||||
| Вода (сверх 100%) | 10 | |||||
| Портландцемент | 21 | |||||
| Песок кварцевый (Sуд 190 м2/кг) | 66,999 | |||||
| Волокна целлюлозы (20° ШР) | 5,5 | |||||
| 6 | Каолин (Sуд 1200 м2/кг) | 6,5 | 1,57 | 20,7 | 2,9 | 250 |
| Полиакриламид | 0,0001 | |||||
| Полифенилэтоксисилоксан | 0,0009 | |||||
| Вода (сверх 100%) | 8,4 | |||||
| Портландцемент | 21 | |||||
| Песок кварцевый (Sуд 190 м2/кг) | 67,9991 | |||||
| Волокна целлюлозы (40° ШР) | 5,5 | |||||
| 7 | Каолин (Sуд 1500 м2/кг) | 5,5 | 1,59 | 22,5 | 3 | 250 |
| Полиакриламид | 0,0001 | |||||
| Полифенилэтоксисилоксан | 0,0008 | |||||
| Вода (сверх 100%) | 8,4 |
Из приведенных данных следует, что максимальные показатели прочности на изгиб достигаются при содержании волокон целлюлозы при степени помола 30-35° ШР в пределах 5-6%, портландцемента 19-23%, песка кварцевого при степени помола 210-310 м2/кг. Введение каолина в количестве 6-7% приводит к увеличению прочности фиброцементных плит до 25,9 МПа. При введении добавки каолина в количестве менее 6% наблюдается незначительное увеличение прочности. При введении добавки каолина в количестве, превышающем 7%, прочность фиброцементных плит снижается.
Введение в смесь полифенилэтоксислоксана в количестве 0,0007-0,0008% снижает водопоглощение готового изделия с 16 до 3%, повышает морозостойкость с 100 до 250 циклов.
Изделия, полученные согласно предлагаемому изобретению, обладают высокими прочностными характеристиками, морозостойкостью и низким водопоглощением. Кроме того, низкое содержание портландцемента позволит снизить стоимость полученной сырьевой смеси по сравнению с прототипом.
Фиброцементная смесь, содержащая портландцемент, песок кварцевый, целлюлозные волокна, полиакриламид и каолин, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит полифенилэтоксисилоксан при следующем соотношении компонентов, мас.% на сухое вещество:
| портландцемент | 19-23 |
| песок кварцевый | 63,9992-68,99995 |
| целлюлозные волокна | 5-6 |
| каолин | 6-7 |
| полиакриламид | 0,00005-0,0001 |
| полифенилэтоксисилоксан | 0,0007-0,0008, |
при этом степень помола кварцевого песка составляет 210-310 м2/кг, степень помола целлюлозных волокон составляет 30-35° ШР, степень помола каолина составляет 1300-1400 м2/кг.
