Способ изготовления конструкционно-теплоизоляционного материала


 


Владельцы патента RU 2524364:

федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к производству конструкционно-теплоизоляционных материалов. Способ изготовления конструкционно-теплоизоляционного материала состоит в том, что силикат-глыбу измельчают до удельной поверхности 2500 см2/г, смешивают ее с модификатором, упрочняющей добавкой в виде портландцемента, вспенивающим реагентом в виде перекиси водорода и водой затворения, заливают в форму изделия и далее проводят тепловую обработку изделия токами СВЧ в течение 15 минут при температуре 300°С, при этом в качестве модификатора используют суперпластификатор С-3, а в качестве дополнительной упрочняющей добавки - базальтовую микрофибру при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%: указанная силикат-глыба 62-64, суперпластификатор С-3 0,01-0,012, портландцемент 10-12, базальтовая микрофибра 0,04-0,1, перекись водорода 0,5-0,7, вода затворения 25. Технический результат - улучшение физико-механических свойств. 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к производству теплоизоляционных конструкционных материалов. Предложенный способ предназначен для изготовления теплоизоляционных изделий с минимальными энергозатратами и временем при приемлемых теплофизических (прочностных, звукоизоляционных, теплоизоляционных и т.д.) характеристиках, в том числе и при знакопеременных температурных воздействиях.

Известны способы получения сырьевых смесей для изготовления теплоизоляционного материала по авторскому свидетельству СССР №272879, 1967 г., МПК С04В 38/08 - [1] и по авторскому свидетельству СССР №1282468, 1985 г., МПК С04В 38/02 - [2].

Недостатком аналогов является то, что получаемые по ним теплоизоляционные материалы обладают низкой прочностью при сжатии, высокими пожароопасностью и водопоглощением.

Также известен «Способ получения сырьевых смесей для изготовления теплоизоляционного материала» по авторскому свидетельству СССР №1396511, 1993 г., МПК С04В 38/02, С04В 28/26 - [3], включающий перемешивание тонкомолотой силикат-глыбы 100 мас.ч., кремнефтористого натрия 18-20 мас.ч., порообразователя 5-10 мас.ч., минерального наполнителя 8-16 мас.ч. и вспенивающегося полистирола 20-30 мас.ч., загрузку смеси в форму и последующее вспенивание, причем сначала гранулы вспенивающего полистирола перемешивают с 16-24 мас.ч. водного раствора силиката натрия плотностью 1,3-1,5 г/см3, затем вводят тонкомолотую силикат-глыбу, после чего в полученную смесь вводят остальные компоненты и перемешивают. Другими словами, способ изготовления теплоизоляционного конструкционного материала состоит в измельчении силикат-глыбы, смешивании ее с модификатором, упрочняющей добавкой, вспенивающим реагентом и водой затворения и последующей тепловой обработке.

Способ позволяет повысить прочность (на сжатие) полученного теплоизоляционного материала, а также снизить его пожароопасность и водопоглощение. Однако можно указать на следующие недостатки аналога [3]:

во-первых, использование полистирола значительно уменьшает пожаростойкость теплоизоляционного материала, получаемого из смеси;

во-вторых, большие энергозатраты на тепловую обработку;

в-третьих, повышенная трудоемкость технологии последовательного смешивания компонентов смеси (обязательным является первоначальное перемешивание гранул пенополистирола с водным раствором силиката натрия).

Указанные недостатки решаются в прототипе заявляемого изобретения - заявке: «Способ изготовления теплоизоляционного конструкционного материала» №2007121986 от 20.12.2008 г., МПК С04В 28/00 - [4], включающий измельчение силикат-глыбы, смешивание ее с модификатором, упрочняющей добавкой, вспенивающим реагентом и водой затворения и последующую тепловую обработку, при этом измельчение силикат-глыбы осуществляют до удельной поверхности 2500 см2/г, в качестве модификатора используют лигносульфонат, в качестве упрочняющей добавки - портландцемент, в качестве вспенивающего реагента - перекись водорода, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%: указанная силикат-глыба 62-64, лигносульфонат 0,04-0,06, портландцемент 5-7, перекись водорода 0,5-0,7, вода затворения 30, тепловую обработку изделия осуществляют токами СВЧ в течение 15 минут при температуре 300°С.

Недостатком прототипа является то, что применение в нем лигносульфоната не обеспечивает хорошей растекаемости, требуется больше воды затворения, что существенно ухудшает его физико-механические свойства. Кроме того, прототип обладает сравнительно низкой прочностью на растяжение (изгиб, скалывание), а также низкими динамической прочностью и работой разрушения.

Указанные недостатки аналогов и прототипа ставят задачи по улучшению растекаемости предложенного конструкционно-теплоизоляционного материала и его физико-механических свойств. В частности, существенного увеличения прочности на растяжение (на изгиб, скалывание и т.д.), а также на увеличение динамической прочности и работы разрушения.

Указанные задачи решаются тем, что в способе изготовления конструкционно-теплоизоляционного материала, состоящем в том, что силикат-глыбу измельчают до удельной поверхности 2500 см2/г, смешивают ее с модификатором, упрочняющей добавкой в виде портландцемента, вспенивающим реагентом в виде перекиси водорода и водой затворения, заливают в форму изделия и далее проводят тепловую обработку изделия токами СВЧ в течение 15 минут при температуре 300°С, в качестве модификатора используют суперпластификатор С-3, а в качестве дополнительной упрочняющей добавки используют базальтовую микрофибру при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

указанная силикат-глыба 62-64
суперпластификатор С-3 0,01-0,012
портландцемент 10-12
базальтовая микрофибра 0,04-0,1
перекись водорода 0,5-0,7
вода затворения 25

При этом так же, как и в прототипе, в состав смеси входят только негорючие материалы, а сам процесс идет при сравнительно невысоких температурах и времени обработки материала.

Кроме того, известен «Восстановленный строительный элемент» по патенту на полезную модель РФ №79579 от 06.06.2008 г., МПК E02D 37/00, E02G 23/02 - [5], строительная смесь которого в своем составе содержит суперпластификатор С-3 и фибру, в том числе и из стальных волокон. Однако аналог [5] предназначен для других целей, имеет высокую теплопроводность, в том числе и из-за высокой теплопроводности фибры из стальных волокон.

Известный аналог: «Многослойная наружная стеновая панель» по патенту на полезную модель РФ №81742 от 27.03.2009 г., МПК Е02С 2/06 - [6], строительная смесь, из которой она изготовлена, в своем составе содержит полистиролбетон, армированный фиброй, в том числе и базальтовой. Как недостаток аналога [6] следует отметить, что входящий в его состав полистирол горюч и при этом применение такого состава в строительных конструкциях сильно ограничено.

Известный аналог: «Смесь для пенобетона» по патенту РФ №2306300 от 20.09.2007 г., МПК С04В 38/10 - [7], содержит в своем составе базальтовую фибру, но в остальном имеет совсем другие компоненты, чем в заявляемом техническом решении. При этом как недостаток аналога [7] можно отметить его низкую прочность.

Также известен аналог: «Способ изготовления пенокерамических изделий» по патенту РФ №2251540 от 10.05.2005 г., МПК С04В 38/02 - [8], содержащий в своем составе базальтовую фибру, но при его изготовлении необходим высокотемпературный обжиг при температуре 940÷980°С, а это требует высокие энергозатраты на производство изделий и, как следствие, приводит к резкому увеличению их стоимости.

Таким образом, реализация предложенного способа изготовления конструкционно-теплоизоляционного материала заключается в следующем:

силикат-глыбу измельчают в шаровой мельнице до образования частиц с поверхностью 2500 см2/г, смешивают с упрочняющей добавкой (портландцементом), модификатором (суперпластификатором С-3), базальтовой микрофиброй, вспенивающим агентом (перекисью водорода) и водой затворения и помещают смесь в форму. Форма со смесью подвергается тепловой обработке токами сверхвысокой частоты (СВЧ) при t=300°С и времени обработки 15 минут.

По предложенному способу приготовления нового конструкционно-теплоизоляционного материала была проведена серия экспериментов на опытном производстве. При этом состав смеси для конструкционного теплоизоляционного материала брался согласно формуле заявляемого изобретения.

Один из вариантов выполнения «Конструкционно-теплоизоляционного материала» в составе ингредиентов приведен в следующем единичном соотношении, мас.%:

указанная силикат-глыба 63
суперпластификатор С-3 0,01
портландцемент 11,29
базальтовая микрофибра 0,1
перекись водорода 0,6
вода затворения 25

Результаты проведенных экспериментов на опытном производстве по производству конструкционно-теплоизоляционного материала:

плотность: 398-417 кг/м3;

предел прочности при сжатии: 2,5-4,5 МПа;

теплопроводность: 0,085-0,098 Вт/(м·К).

Проведение тепловой обработки смеси полем токов СВЧ создает условия равномерного нагрева и вспучивания смеси компонентов. Обеспечивается равномерность пористой структуры изготавливаемого конструкционно-теплоизоляционного материала и его качества (стабильности его теплофизических свойств).

Также в предложенном способе исключен промежуточный процесс варки жидкого стекла и введена тепловая обработка токами СВЧ при t=300°С. Известные способы аналоги (из негорючих материалов) включают тепловую обработку при температурах, равных 1000-1200°С, и времени обработки в течение ~9 часов.

Сравнительные энергозатраты на производство известных строительных конструкционно-теплоизоляционных материалов и по предлагаемому способу изготовления конструкционно-теплоизоляционного материала приведены в таблице 1.

Таблица 1
Сравнительные энергозатраты
№п/п Наименование материала Энергозатраты, кВт/м3
1 Минеральная вата 10000
2 Пенобетон, газобетон 1700
3 Кирпич 500
4 Древесина 180
5 Предложенный конструкционно-теплоизоляционный материал 190

Таким образом, реализация предложенного способа позволит достичь существенного улучшения растекаемости предложенного конструкционно-теплоизоляционного материала и его физико-механических свойств. В частности, увеличения прочности на растяжение (на изгиб, скалывание и т.д.), а также на увеличение динамической прочности и работы на разрушение. При этом энергозатраты и трудоемкость производства конструкционно-теплоизоляционных изделий при их приемлемых теплофизических характеристиках будут на минимальном уровне.

Использование базальтовой микрофибры в малом количестве позволит существенно увеличить прочность (в том числе и динамическую) изделий и работу на их разрушение, то есть их физико-механические свойства. Уменьшение количества воды затворения дополнительно увеличивает прочность готовых изделий и уменьшает энергозатраты на удаление излишней влаги при тепловой обработке. При этом обработка токами СВЧ позволяет получить температуру внутри изделия выше, чем на поверхности, что способствует равномерному нагреву и выделению излишней влаги и газов по всему объему изделия. Это приведет к образованию равномерной пористой структуры изделия. Равномерный состав и пористость теплоизоляционного изделия обеспечивают одинаковые прочностные и теплофизические и другие характеристики по всему объему материала, а также позволяют его использовать как облицовочный, так и в качестве элементов несущих и самонесущих конструкций, в качестве заполнения строительных конструкций.

Использование принципиально новой исходной смеси, обеспечивающей получение нового конструкционно-теплоизоляционного материла при сравнительно низких температурах (t=300°C) и тепловой обработкой ее в поле токов СВЧ позволяет получить равномерные физико-механические характеристики по всей массе изделия при минимальном времени обработки.

Элементы строительных конструкций, изготовленные по предложенному способу, можно использовать для многоэтажного строительства как ограждающие и самонесущие, а для малоэтажного строительства - как несущие и ограждающие.

Изготовленные элементы строительных конструкций, в которых применялись блоки из предложенного конструкционно-теплоизоляционного материала, эксплуатируются с 2008 года без видимых признаков деструкции последних.

Реализация способа изготовления конструкционно-теплоизоляционного материала в совокупности признаков формулы изобретения является новым для способов изготовления теплоизоляционных материалов, что соответствует критерию"новизна".

Вышеприведенная совокупность признаков не известна в настоящее время из уровня техники и не следует из общеизвестных правил, способов изготовления конструкционно-теплоизоляционных материалов, и это доказывает соответствие критерию "изобретательский уровень".

Реализация предложенного способа изготовления конструкционно-теплоизоляционного материала с указанной совокупностью существенных признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, отсюда следует соответствие критерию "промышленная применимость".

Список использованных источников

1. Авторское свидетельство СССР №272879, 1967 г., МПК С04В 38/08.

2. Авторское свидетельство СССР №1282468, 1985 г., МПК С04В 38/02.

3. Авторское свидетельство СССР №1396511, 1993 г., МПК С04В 38/02, С04В 28/26.

4. Прототип - заявка на изобретение №2007121986 от 20.12.2008 г., МПК С04В 28/00.

5. Патент на полезную модель РФ №79579 от 06.06.2008 г., МПК E02D 37/00, E02G 23/02.

6. Патент на полезную модель РФ №81742 от 27.03.2009 г., МПК Е02С 2/06.

7. Патент РФ №2306300 от 20.09.2007 г., МПК С04В 38/10.

8. Патент РФ №2251540 от 10.05.2005 г., МПК С04В 38/02.

Способ изготовления конструкционно-теплоизоляционного материала, заключающийся в том, что силикат-глыбу измельчают до удельной поверхности 2500 см2/г, смешивают ее с модификатором, упрочняющей добавкой в виде портландцемента, вспенивающим реагентом в виде перекиси водорода и водой затворения, заливают в форму изделия и далее проводят тепловую обработку изделия токами СВЧ в течение 15 минут при температуре 300°С, отличающийся тем, что в качестве модификатора используют суперпластификатор С-3, а в качестве дополнительной упрочняющей добавки используют базальтовую микрофибру при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

указанная силикат-глыба 62-64
суперпластификатор С-3 0,01-0,012
портландцемент 10-12
базальтовая микрофибра 0,04-0,1
перекись водорода 0,5-0,7
вода затворения 25



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области производства искусственных материалов, имитирующих природные. Сырьевая смесь для изготовления материала, имитирующего природный камень, включает, мас.%: измельченная и просеянная через сетку № 5 слюда 5,0-7,0; жидкое стекло 1,0-1,5; вода 29,0-31,0; белый портландцемент 33,0-35,0; молотое и просеянное через сетку № 014 кварцевое стекло 21,0-28,5; этилсиликонат натрия или метилсиликонат натрия 0,5-1,0; по меньшей мере один компонент из группы: окись хрома, ультрамарин, охра, редоксайд, пиролюзит, сурик железный 0,3-3,0.
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к области огнезащитных материалов, и предназначено для защиты от огня элементов конструкций: воздуховодов, приточно-вытяжных систем общеобменной, аварийной, противодымной вентиляции, систем кондиционирования воздуха, каналов технологической вентиляции, в том числе газоходов различного назначения.
Изобретение относится к области производства теплоизоляционных строительных материалов в виде плит, скорлуп и других изделий с заданными геометрической формой и размерами.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к теплоизоляционным пористым материалам. Технический результат - повышение прочности при раскалывании.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к технологии производства фундаментных и стеновых блоков, тротуарных изделий, бордюрного камня.
Теплоизоляционный материал для гражданского и промышленного строительства (утепление стен, крыш, подвалов и т.д.), производства бытовой техники и машиностроения (организация теплоизоляции домашних, промышленных, автотранспортных и железнодорожных холодильников).

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций из кислотостойких бетонов.
Изобретение относится к производству строительных материалов на основе природного минерального сырья, а именно к составам для изготовления пористых теплоизоляционных материалов.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий, предназначенных для теплоизоляции тепловых печных агрегатов и энергетического оборудования с температурой эксплуатации до 1150°C.
Изобретение относится к области получения искусственных материалов, которые могут быть использованы в строительстве. Сырьевая смесь для получения строительного материала с выдерживанием его в растворе хлористого кальция содержит, вес.ч.: вулканический песок 53-54; глинистый материал 2-3; натриевое жидкое стекло 30-34; молотый туф вулканический 10-14.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойкого бетона на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойкого бетона, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, песок и H3PO4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит обожженный солевой алюминиевый шлак при температуре 1000°C с содержанием, мас.%: SiO2 - 4,75; Al2O3 - 77,3; Fe2O3 - 1,6; CaO - 2,57; MgO - 7,5; R2O - 5,13, при следующем соотношении компонентов, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень 33-40, песок 10-13, H3PO4 10-15, указанный солевой шлак 24-30.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам ускорителей схватывания, используемых в производстве торкрет-бетона мокрым способом, и к способу получения ускорителя схватывания.
Изобретение относится к строительству и ремонту автомобильных дорог и может быть использовано для устройства дорожных покрытий II-III технических категорий. Щебеночно-мастичная ЩМ смесь для строительства и ремонта дорожных покрытий, содержащая минеральный материал, дисперсно-армирующую добавку - резиновый термоэластопласт РТЭП, и дорожный битум, где битум модифицирован добавками «Азол 1003» и поверхностно-активным веществом EVOTHERM®J-1, при их следующем соотношении, масс.%: битум БНД 60/90 98,6-99,3, «Азол 1003» 0,3-0,7, поверхностно-активное вещество EVOTHERM®J-1 0,4-0,7, при следующем соотношении компонентов, масс.%: минеральный материал 93,50-94,20, дисперсно-армирующая добавка РТЭП 0,2-0,4, модифицированный битум БНД 60/90 5,6-6,1.

Изобретение относится к сополимеру и способу его получения, диспергирующему средству и способу его получения, а также к применению сополимера. Сополимер содержит: i) 3-40 мол.% изопренолполиэфирного производного структурного элемента α; ii) 3-40 мол.% винилоксиполиэфирного производного структурного элемента β; и iii) 35-93 мол.% кислотного структурного элемента γ.
Изобретение относится к области производства строительных материалов на основе фосфогипсового вяжущего. Технический результат заключается в повышении прочности гипсового кирпича.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству мелкозернистых бетонов. Сырьевая смесь для изготовления мелкозернистого бетона содержит, мас.%: портландцемент 26,0-28,0; зола от сжигания бурого или каменного угля 71,1-73,1; нарезанное на отрезки 25-50 мм капроновое волокно 0,2-0,4; метилсиликонат натрия или этилсиликонат натрия 0,5-0,7, при водоцементном отношении 0,45-0,5.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков для малоэтажного строительства. Бетонная смесь включает, мас.%: портландцемент 23,0-25,0, керамзит фракции 10-20 мм 20,0-26,0, керамзитовый песок 20,0-24,0, мелкий кварцевый песок 5,6-7,4, нарезанное на отрезки 5-25 мм асбестовое волокно 0,2-0,3, этилсиликонат натрия 0,2-0,3, вода 23,0-25,0.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков, которые могут быть использованы при возведении складских помещений, гаражей.
Изобретение относится к составам асфальтобетонных смесей и может быть использовано при производстве износостойких долговечных дорожных покрытий с регулируемыми эксплуатационно-технологическими свойствами.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для нанесения огнезащитных покрытий на строительные конструкции. Состав огнезащитный в виде сухой смеси, затворяемой водой для нанесения покрытий, характеризуется тем, что содержит, мас.%: портландцемент 20,0-60,0, вспученный вермикулит 10,0-40,0, хризотиловый асбест 5,0-25,0, шамот 5,0-25,0, вспученный перлит 10,0-30,0, полифункциональный модификатор бетона 0,1-1,0, мелкодисперсный водорастворимый клей 2,0-8,0 и водоудерживающую добавку 0,1-3,0.
Изобретение относится к области производства строительных материалов, а также к области утилизации отходов промышленного, медицинского и бытового назначения, которые могут быть использованы как для производства строительных материалов, так и для производства твердого топлива (экоугля). Высоконаполненный композиционный материал, содержащий в качестве компонентов отходы термопластичных полимеров, отработанное минеральное масло и битум, дополнительно содержит органический наполнитель, например, углеводородные сорбенты, такие как торф, водоросли, кора, а также отходы от ювелирной обработки янтаря - янтарную пыль при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум 1,0-60, минеральное отработанное масло 5,0-25, отходы термопластичных полимеров 1,0-8,5, органический наполнитель 25,0-70. Технический результат - расширение области применения. 4 пр.
Наверх