Смесь строительных материалов, а также способ ее получения и применения



Смесь строительных материалов, а также способ ее получения и применения
Смесь строительных материалов, а также способ ее получения и применения
Смесь строительных материалов, а также способ ее получения и применения

 


Владельцы патента RU 2594031:

КРОНОС ИНТЕРНЭШНЛ, ИНК. (DE)
СТИГ ПАУЭР МИНЕРАЛЗ ГМБХ (DE)

Изобретение относится к смеси строительных материалов, используемой в качестве добавки к бетону, где смесь строительных материалов содержит пуццолановый носитель и фотокатализатор. Пуццолановый носитель и фотокатализатор присутствуют в виде сухой смеси. Фотокатализатор имеет размер первичных частиц от 2 нм до 100 нм , а пуццолановый носитель по меньшей мере на 90 мас. % состоит из летучей золы с размером зерен от 0,1 мкм до 1 мм. Носитель и фотокатализатор присутствуют в интенсивно смешанном состоянии, так что фотокатализатор присутствует, по меньшей мере, частично в распределенном состоянии на поверхности носителя. Изобретение относится также к способу получения фотокаталитической смеси. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения Технический результат - улучшение удобоукладываемости бетонной смеси в сравнении с применением других пуццолановых носителей для катализатора. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к сухой смеси строительных материалов. В особенности изобретение относится к сухой смеси строительных материалов, которая может быть использована в качестве функциональной добавки к смесям строительного раствора или бетонным смесям.

Из уровня техники известны разнообразные виды строительных материалов. При составлении строительного проекта прибегают, в частности, к формуемым строительным материалам, таким как строительный раствор и бетон.

Бетон формируют из связующего, например цемента, из воды и зернистых материалов, а также, при необходимости, из дополнительных добавок для влияния на функциональные свойства.

Требования к строительным материалам и составным частям данных строительных материалов разнообразны и различаются в зависимости от применения. С одной стороны, при изготовлении бетона должен получаться строительный материал по возможности высокого качества, с другой стороны, часто должны достигаться дополнительные требования, такие как эстетичный внешний вид или особые функциональные полезные эффекты. В соответствии с этим существуют добавки к бетону или присадки к бетону, которые улучшают свойства свежего бетона (например, удобоукладываемость и длительность укладки) и/или также отвердевшего бетона (например, стойкость). Подобные добавки и присадки применяют так, чтобы не только улучшались желаемые свойства, но также не происходило неприемлемо сильное ухудшение других значимых свойств.

Известной присадкой для бетона являются фотокаталитические материалы, такие как, например, диоксид титана (TiO2).

Публикация WO 2010002934A2 описывает огнестойкий и термостойкий строительный материал. Он состоит, среди прочего, из цемента, диоксида титана, пирогенного диоксида кремния и перлита.

В публикации WO 2008/142205 A1 описано нанесение носителя с фотокаталитически активным материалом. Частицы носителя представляют собой, в частности, металлургические шлаки, например доменный песок.

Подобные катализаторы могут под действием электромагнитного излучения, в частности УФ-излучения и видимого света, содействовать разрушению органических соединений, как только данные соединения пришли в контакт с бетоном. Кроме того, они могут также способствовать уменьшению количества неорганических загрязнителей воздуха, таких как окислы азота и окислы серы.

Например, в качестве фотокатализаторов здесь можно упомянуть фотокатализаторы фирмы KRONOS, поступающие на рынок под торговым наименованием “KRONOClean”.

Данные фотокатализаторы применяют предпочтительно в виде водных составов по причинам, связанным с удобством в использовании при работе, и их можно вносить в процессе приготовления свежего бетона.

Из заявки WO 98/05601 A1 известно смешение гидравлических связующих с частицами фотокатализатора и предложение их в качестве смеси строительных материалов. Из заявки WO 2009/080647 A1 известно, что составные части фотокатализатора могут быть нанесены на частицы носителя, например на метакаолиновые носители.

При улучшении конечных свойств готового бетона, однако, также всегда нужно обращать внимание на то, чтобы крайне значимой была удобоукладываемость строительного материала. В отношении удобоукладываемости признанными и известными критериями являются, с одной стороны, потребность в воде и способность к уплотнению смеси строительных материалов, а также растекаемость готового строительного материала.

Задача изобретения заключается в том, чтобы предложить смесь строительных материалов, которая улучшает удобоукладываемость фотокаталитически активных смесей строительных материалов, не оказывая отрицательного воздействия на конечные свойства применительно к прочности и фотокаталитической активности.

Кроме того, при применении смеси строительных материалов потребность в фотокаталитическом материале должна быть уменьшена, насколько возможно, без существенного ухудшения фотокаталитической активности получающегося материала. Также должна достигаться высокая фотокаталитическая эффективность при одновременном уменьшении количества фотокаталитического материала и одновременном улучшении технологических свойств бетона.

Дополнительно, задача изобретения состоит в том, чтобы предложить бетонные продукты с фотокаталитическими свойствами при пониженном введении фотокаталитически активного вещества.

Данная задача решается смесью строительных материалов с признаками по п.1 формулы изобретения.

Данная задача дополнительно решается способом получения по п.6 формулы изобретения, а также смесью строительных материалов, которая получена согласно описанию получения, приведенному в п.11 формулы изобретения.

Согласно изобретению смесь строительных материалов имеет пуццолановый носитель из летучей золы со скругленной или шарообразной формой зерна. Данный носитель смешан с тонкодисперсным фотокатализатором.

Летучая зола представляет собой получаемый на электростанциях тонкозернистый остаток от сжигания угольной пыли и применяемых по обстоятельствам совместно сжигаемых материалов. Ее композиция зависит от вида и происхождения угля, вида и количества совместно сжигаемых материалов и условий сжигания. Летучая зола представляет собой известную стандартную добавку к строительным материалам (DIN EN 450).

Средний размер зерна носителя лежит между 0,1 мкм и 1 мм. Смесь носителя и фотокатализатора присутствует таким образом, что на носитель нанесена часть тонкозернистого фотокаталитического материала. Тонкие, более мелкие частицы фотокатализатора присутствуют также, по меньшей мере, частично на поверхности более крупных частиц носителя. Пуццолановый носитель состоит согласно изобретению по меньшей мере на 90 мас.% (процент по массе) из летучей золы.

Свойства летучей золы можно позаимствовать из многочисленных источников в специальной литературе. В публикации Thomas Holzapfel und Hans-Ulrich Bambauer, TIZ-Fachberichte, vol.111, №2, 1987 приведен обзор. Обширная, в значительной степени все еще актуальная характеристика качества производимой в настоящее время летучей золы дана в публикации 1958 г (Gumz, W.; Kirsch, H. und Mackowsky, M.-Th.: Schlackenkunde. Springer-Verlag, Berlin 1958). Летучие золы представляют собой, в общем, пылевидные вещества. Спектр размера зерен охватывает несколько порядков величины от приблизительно 0,01 мкм до 1 мм. В общем, существуют различные формы зерен, но преобладают шарообразные частицы с гладкими поверхностями, вплоть до микрошероховатых поверхностей. Известно, что частицы летучих зол также частично встречаются в виде полого зерна. Композиция летучей золы зависит от использованных углей и лежащих в основе ее образования процессов сжигания.

В данном контексте под скругленной или шарообразной формой зерна понимается то, что из частиц носителя более 50% присутствует со скругленной или хорошо скругленной формой зерна.

Согласно изобретению вещество, получаемое в процессах сжигания, в особенности процессах производства энергии, совместно с взятым в небольшом количестве и дорогим сырьем (фотокатализатором) перерабатывают в оптимизированную смесь строительных материалов, которая объединяет и улучшает обеспечивающие преимущества свойства обоих исходных материалов. Летучая зола, будучи пуццолановым материалом с присущими ей шарообразной формой зерна и распределением зерен по размеру, благоприятствует достижению улучшенных свойств строительного материала применительно к прочности и распределению пор. С другой стороны, в качестве носителя для фотокатализатора она способствует тому, что потребность в фотокаталитическом материале уменьшается при неизменной эффективности фотокатализа.

Пуццолановые материалы, к которым также принадлежит летучая зола, в общем, известны в качестве строительных материалов. Летучая зола должна соответствовать требованиям DIN EN 206-1/DIN 1045-2 по водоцементному отношению и минимальному содержанию цемента. Благодаря своей химической композиции они способны в соединении с водой и щелочным связующим к связыванию и их применяют в качестве добавок при изготовлении строительного раствора или бетона.

Хотя применение летучей золы в качестве строительного материала известно, неожиданно обнаружилось, что получение сухой смеси из пуццоланового носителя, состоящего из летучей золы, который имеет скругленную или шарообразную форму зерна и смешан с фотокаталитическим материалом, а также добавление данной сухой смеси при получении бетона обеспечивает преимущество. Наряду с улучшением удобоукладываемости повышается также фотокаталитическая эффективность.

Тем самым смесь строительных материалов по изобретению обладает существенными преимуществами по сравнению с известными из уровня техники смесями. Она превосходит по свойствам предложенные в уровне техники сочетания пуццолановых материалов и фотокатализаторов, в особенности применительно к удобоукладываемости при получении цемента. Кроме того, смесь строительных материалов по изобретению существует как бесцементная смесь. Соответственно, смешивают фотокаталитически активные вещества с летучей золой. Посредством данного смешения достигается первичное распределение фотокаталитически активных веществ на частицах летучей золы. Данное первичное распределение обеспечивает при последующем замешивании бетона лучшее распределение фотокатализатора в противоположность строительным материалам, в случае которых осуществляется смешение сухих веществ, включая цемент. Фотокаталитический материал является тонкодисперсным с размерами первичных зерен от 2 нм до 100 нм и размерами вторичных зерен (агломераты) от нескольких 100 нм до более чем 1 мкм.

Если сначала пуццолановый скругленный или шарообразный носитель объединен с фотокаталитическим материалом таким образом, что фотокаталитический материал, по меньшей мере, частично распределен на поверхности носителя, тогда при последующем добавлении к смеси связующего действие фотокаталитического материала улучшается. В противоположность известным способам требуется меньше фотокаталитического материала, чтобы достичь такой же или более высокой фотокаталитической эффективности в сравнении с уровнем техники.

Данной разработкой сухой смеси создают гибридный фотокатализатор, который объединяет преимущества в фотокаталитической активности и действии при прочих свойствах строительных материалов.

Соответствующее объединение или распределение скругленного или шарообразного пуццоланового носителя и фотокаталитического материала может быть достигнуто, в частности, с использованием интенсивной мешалки сухого смешения (например, от Eirich, Lödige или Henschel). При соединении данных обеих составных частей заметно более мелкие частицы фотокатализатора размещаются на пуццолановом материале-носителе. Получаемый в результате материал может быть использован в дальнейшей работе просто и целенаправленно в качестве стабильной при хранении сухой смеси.

При применении данной смеси пуццолановый носитель сам вступает в пуццолановую реакцию с использованным связующим и дает улучшенную удобоукладываемость и тем самым повышение в прочности, что ведет к улучшенным свойствам бетона. С другой стороны, частицы фотокатализатора, распределенные на частицах носителя и присутствующие в смешанном состоянии между частицами, лучше диспергированы и более эффективны во впоследствии получаемой смеси связующего. Однако данные соображения сами по себе не могут полностью объяснить неожиданное повышение эффективности. Возможно, проявляется также дополнительный синергетический эффект, при котором носитель позднее действует как адсорбент вредных веществ, которые также после схватывания бетона реагируют с фотокаталитическими центрами, размещенными на зернах носителя.

Возможно, также, благодаря скругленной и шарообразной форме зерна достигается измененная пористая структура, в особенности на фотокаталитически реакционноспособных поверхностях бетона, которая положительно влияет на скорости разложения.

Смесь строительных материалов по изобретению является не только фотокаталитически более эффективной, также дает при меньшем применении фотокатализатора скорости разложения, по меньшей мере, равнозначные таковым, известным из уровня техники, но также с точки зрения технологии строительных материалов не уступает соответствующим цементным смесям уровня техники или превосходит их. Более того, круглая форма зерна пуццоланового носителя улучшает переработку бетонной или цементной смеси, содействует тем самым при известных обстоятельствах экономии воды и меньшему объему пор, а также более высокой прочности.

Тонкодисперсные добавки, такие как фотокатализатор, увеличивают, однако, в свою очередь потребность в воде бетона и могут отрицательно влиять на удобоукладываемость, с другой стороны, это может также повышать прочность из-за лучшего заполнения пор.

Сочетание по изобретению скругленного или шарообразного пуццоланового носителя на летучей золе с частично распределенными на нем фотокаталитическими материалами допускает использование обоих преимуществ посредством дифференцированной регулировки и оптимизации содержания пор, размера пор, обрабатываемости и прочности получаемого в результате бетона.

Изобретение допускает также оптимизацию и снижение издержек в отношении фотокаталитической эффективности и, кроме того, технологических свойств строительных материалов.

Существенным в отношении изобретения является то, что фотокаталитический материал и пуццолановый носитель из летучей золы объединяют друг с другом и осуществляют распределение фотокаталитического материала на носителе, а также интенсивное смешение фотокатализатора с носителем перед тем как добавляют какие-либо другие дополнительные добавки. Только таким путем изобретение может полностью проявить свой обеспечивающий преимущество эффект.

Размер частиц по изобретению для связующего может, в общем, покрывать широкий диапазон, однако между размером первичных частиц фотокатализатора и размером летучей золы имеется по меньшей мере от одного до трех порядков величины.

В одном предпочтительном варианте осуществления тонкодисперсный фотокатализатор содержит диоксид титана, предпочтительно в форме анатаза. Диоксид титана представляет собой известный фотокатализатор, который превосходно подходит для осуществления изобретения. На основе диоксида титана предлагаются различные имеющиеся на рынке фотокатализаторные продукты, которые, отчасти, значительно различаются по своей форме и эффективности. Например, имеются продукты с оптимизированной эффективной поверхностью, которая эффективно способствует снижению содержания вредных веществ не только при активации УФ-излучением, но также излучением в диапазоне видимого света (например, KRONOClean 7000).

Обычно размеры агломератов частиц фотокатализатора находятся в диапазоне от нескольких 100 нм до более 1 мкм, тогда как размер первичных частиц лежит в диапазоне от 2 нм до 100 нм.

Предпочтительным является применение в качестве конкретного фотокатализатора диоксида титана, так как данный продукт уже широко опробован и известен, а также доступен в различных формах для применения.

Изобретение может быть использовано со всеми доступными тонкодисперсными формами продукта диоксида титана, причем в данном контексте “тонкодисперсный” понимается как смесь со средним размером первичных частиц от 2 нм до 100 нм с более крупными агломератами при определенных обстоятельствах.

В одном дополнительном варианте осуществления изобретения смесь строительных материалов содержит помимо вышеназванных материалов тонкодисперсного фотокатализатора и летучей золы, кроме того, дополнительные наполнители. Данные наполнители имеют в особенности форму зерна, отличающуюся от таковой летучей золы, и могут обладать формами зерен от острокромочных до закругленных. Такие наполнители могут служить в особенности в качестве вспомогательных средств для предотвращения слеживания и благоприятствуют свойствам материалов при добавлении смеси строительных материалов в ходе дальнейшей переработки. В общем, такие наполнители также могут обладать дополнительными функциональными свойствами, например пуццолановыми.

В качестве таких наполнителей рассматриваются любые наполнители, такие так же как, например, трассовая мука, известняковая мука, базальтовая мука, доменный песок, аэросилы или также другие вещества. Массовая доля данных наполнителей с отличающейся формой зерна, однако, всегда меньше доли носителя с круглой или скругленной формой зерна.

В одном варианте осуществления изобретения сухая смесь состоит исключительно из фотокатализатора и пуццоланового носителя (который, в свою очередь, состоит по меньшей мере на 90% из летучей золы) и не содержит дополнительных наполнителей. В данном случае доля фотокатализатора составляет от 5% до 50%, предпочтительно от 15% до 35%, в выражении на массовые доли.

В эмпирических опытах показано, что при названных массовых долях смесь строительных материалов по изобретению в особенности раскрывает свой обеспечивающий преимущество эффект. Согласно данному варианту осуществления доля летучей золы по меньшей мере не меньше доли фотокатализатора, предпочтительно, однако, больше.

Это гарантирует, что имеется достаточная поверхность носителя для распределения фотокатализатора, и, с другой стороны, гарантируется удовлетворительное разобщение доли фотокатализатора посредством летучей золы.

Варьирование соотношения долей будет осуществляться специалистом в рамках изобретения в зависимости от того, какие он преследует главные цели, используя смесь строительных материалов по изобретению. Если, например, акцент делается на обеспечивающем преимущество эффекте пуццоланового носителя в качестве пуццолановой составной части, тогда может быть выбрана более высокая доля пуццоланового носителя. Оптимизация возможна в зависимости от требований посредством надлежащих и общепринятым образом осуществляемых процессов и экспериментов.

Предпочтительно, для смеси строительных материалов по изобретению средний размер зерен носителя составляет менее 400 мкм, особенно предпочтительно менее 200 мкм и наиболее предпочтительно менее 50 мкм.

Уменьшение размера зерен пуццоланового носителя обеспечивает возможность еще лучшего смешения носителя и фотокатализатора и распределения фотокатализатора на поверхности вещества-носителя.

Теперь изобретение поясняется подробнее при помощи прилагаемых чертежей.

На фиг. 1a показано изображение зерен летучей золы (steament H4), полученное с использованием электронного микроскопа. Явно опознается шарообразная форма зерна летучей золы, а также распределение размеров зерен, которое покрывает приблизительно от 1 до 2 порядков величины.

На фиг. 1b показан снимок фотокатализатора на основе тонкодисперсного диоксида титана (KRONOClean 7000), причем для оценки размеров зерен следует принять во внимание масштаб. Фотокатализатор присутствует в особенности в форме агломератов.

На фиг. 1c показана смесь фотокатализатора на основе диоксида титана (KRONOClean 7000, 1 массовая часть) и летучей золы (steament H4, 3 массовые части), причем можно видеть, что летучая зола и фотокатализатор присутствуют в хорошо смешанном виде. В смеси согласно данному примеру осуществления изобретения имеется также, с одной стороны, компонент фотокатализатора, лучше диспергированный за счет процесса смешения компонентов, как непосредственно показывает сравнение с фиг. 1b. С другой стороны, осуществляется распределение данных малых частиц на поверхностях более крупных частиц летучей золы. На поверхности пуццолановых зерен материала-носителя расположены зерна фотокатализатора, причем на поверхности носителя расположены в особенности мелкодисперсные составные части смеси фотокатализатора. Более крупные агломераты присутствуют в частично дальше отделенном от носителя виде. Показанное смешение осуществлено способом сухого смешения с помощью интенсивной мешалки сухого смешения от Henschel.

Причина продемонстрированного в экспериментах увеличения эффективности фотокаталитической активности при меньшем применении фотокаталитического материала не может быть объяснена при помощи данных снимков. Однако обнаруживается, что, возможно, из более мелких составных частей фотокатализаторной смеси путем отложения на круглых зернах носителя из самого носителя образуется что-то вроде фотокаталитически активного зерна. С другой стороны, зерна носителя, обладая шарообразной или скругленной формой, способствуют тому, что имеется хорошее смешение и весьма хорошее распределение веществ между собой, что проявляется при последующем применении.

Показанная сухая смесь из летучей золы и фотокатализатора, здесь диоксида титана, получается согласно данному варианту осуществления в интенсивной мешалки сухого смешения, причем показанную здесь смесь интенсивно перемешивали в течение приблизительно 5 минут. Отношение летучей золы к фотокатализатору определяют в зависимости от случая применения. В частности, целесообразное соотношение смешения получается из значения пористости, определенного согласно способу по Пунтке и растекаемости, определенной в испытании цементного раствора (DIN EN 196).

Способ по Пунтке определения плотнейшей упаковки разъясняется специалистам в данной области, в частности, например, в директивах Немецкого комитета по железобетонным конструкциям (DAfStB), посвященным самоуплотняющемуся бетону. Данный способ основан на том, что тонкозернистый рыхло насыпанный материал может быть воспроизводимо уплотнен посредством легких ударов до специфичной для материала плотности уплотнения, если водосодержание достаточно для насыщения плотной зернистой структуры. Посредством пошагового увеличения водосодержания определяют переходную точку от “еще не поддающийся уплотнению” до “уже поддающийся уплотнению”. Затем повторным взвешиванием определяют водосодержание пробы и рассчитывают пористость и потребность в воде.

Определенное таким образом соотношение смешения используют в испытании цементного раствора, причем для использованного количества смеси 25% цемента следует продемонстрировать неизменную растекаемость относительно использования 100% цемента. Если этого не происходит, отношение летучей золы к фотокатализатору может быть дополнительно изменено.

В нижеследующей таблице в качестве характеристичной меры удобоукладываемости состава строительных материалов показана растекаемость (испытание цементного раствора по DIN EN 196) для различных композиций:

Таблица 1
Испытание цементного раствора по DIN EN 196
Композиция Растекаемость
1) Содержит долю цемента (CEM I 42, 5R), которая определена как 100 мас.% цемента 164 мм
2) Содержит относительно 1) 75 мас.% цемента и 25 мас.% летучей золы (steament H4) 173 мм
3) Содержит относительно 1) 75 мас.% цемента и смесь из дополнительных 18,8 мас.% цемента с 6,2 мас.% фотокатализатора (KRONOClean 7000) 135 мм
4) Со смесью строительных материалов по изобретению, содержит относительно 1) 75 мас.% цемента и смесь из 18,8 мас.% летучей золы (steament H4) и 6,2 мас.% фотокатализатора (KRONOClean 7000) 165 мм
5) Содержит относительно 1) 75 мас.% цемента и смесь из 18,8 мас.% молотого доменного песка и 6,2 мас.% фотокатализатора (KRONOClean 7000) в массовом соотношении 3:1 121 мм
6) Содержит относительно 1) 75 мас.% цемента и смесь из 18,8 мас.% медного шлака и 6,2 мас.% фотокатализатора (KRONOClean 7000) в массовом соотношении 3:1 124 мм

В примере 1) таблицы 1 в качестве связующего использовали исключительно цемент. Долю цемента в данной смеси определяют равной 100 мас.% применительно к остальным примерам. Растекаемость показывает, насколько текучей и удобоукладываемой является такая смесь. Определенное здесь значение может быть привлечено в качестве эталонного значения для остальных примеров.

В примере 2) таблицы 1 смешивали летучую золу и цемент в массовом соотношении 25:75. Летучая зола увеличивает растекаемость, делает смесь строительного раствора также в большей степени поддающейся перекачке насосом и более удобоукладываемой.

В примере 3) таблицы 1 готовили предварительную смесь 3 массовых частей цемента и 1 массовой части фотокатализатора на основе диоксида титана, а затем смешивали данную смесь с цементом в массовом соотношении 25:75. Растекаемость значительно снижена по сравнению с примером 1) таблицы 1, что может быть обусловлено тонкодисперсной смесью фотокатализатора. Притом, что цемент приобретает фотокаталитическое действие, также в данном случае приходится мириться с явным ухудшением растекаемости и тем самым удобоукладываемости.

В примере 4) по изобретению 1 массовую часть фотокатализатора смешивали с летучей золой в массовом отношении 1:3 в интенсивной мешалке сухого смешения от фирмы Eirich в течение 5 минут и затем данную смесь строительных материалов по изобретению смешивали с цементом в массовом соотношении 25:75. Растекаемость, несмотря на обеспечение фотокаталитических свойств, которые даже превосходят таковые примера 3), является такой же, что и у смеси примера 1). Также, согласно изобретению, при неизменной или даже улучшенной удобоукладываемости получают строительный материал с эффективным преимуществом снижения содержания вредных веществ.

Добавки в виде доменного песка и медного шлака не оказывают подобного положительного воздействия на удобоукладываемость, растекаемость явно меньше, чем в случае смеси по изобретению.

Хотя доменный песок и медный шлак в качестве добавок к цементу сами по себе также оказывают положительное влияние на растекаемость и тем самым удобоукладываемость аналогично влиянию летучей золы, положительные эффекты данных обеих добавок почти полностью устраняются в сочетании с фотокатализатором. Лишь смесь по изобретению, состоящая из летучей золы и фотокатализатора, приобретает растекаемость высокого уровня и одновременно делает возможными положительные фотокаталитические эффекты.

Для качества получаемых в результате строительных элементов, в особенности для качества поверхности важно, кроме того, какая плотность упаковки может быть достигнута с соответствующими строительными элементами.

Для этого для исходных материалов может быть определена плотнейшая упаковка:

Таблица 2
Определение плотнейшей упаковки по Пунтке (величины пористости в об.%)
Композиция Пористость (об.%)
1) Цемента (CEM I 42, 5R) 49,8
2) Цемента (CEM I 42, 5R) с фотокатализатором (KRONOClean 7000) в массовом соотношении 3:1 55,2
3) Летучая зола (steament H4) 35,5
4) Смесь строительных материалов по изобретению, содержащая летучую золу (steament H4) и фотокатализатор (KRONOClean 7000) в массовом соотношении 3:1 40,0
5) Известковая мука 39,5
6) Известковая мука и фотокатализатор (KRONOClean 7000) в массовом соотношении 3:1 55,8
7) Базальтовая мука 42,3
8) Базальтовая мука и фотокатализатор (KRONOClean 7000) в массовом соотношении 3:1 63,8
9) Молотый доменный песок 46,0
10) Молотые доменный песок и фотокатализатор (KRONOClean 7000) в массовом соотношении 3:1 56,0
11) Медный шлак 39,2
12) Медный шлак и фотокатализатор (KRONOClean 7000) в массовом соотношении 3:1 51,6

Как показано в таблице 2, смесь по изобретению, состоящая из летучей золы и фотокатализатора согласно примеру 4) таблицы 2, может быть исключительно плотно упакована. Пористость имеет значение, которое имеют обычные разновидности каменной муки.

Данные примеры показывают, что смесь согласно, например, примеру 6) или 8) в таблице 2 существенно хуже подвергается уплотнению. Это объясняется тем фактом, что разновидности каменной муки с ребристой формой зерна не допускают формирование упаковки, сравнимой с таковой, обеспечиваемой круглой или скругленной летучей золой.

Смесь по изобретению улучшает, таким образом, по сравнению со смесями из каменных зерен (например, также из метакаолина) и фотокатализатора получаемые в результате свойства строительных материалов также и в этом отношении в сравнении с известными фотокаталитическими строительными материалами. Более плотные поверхности означают меньшие возможности для воздействия веществ, повреждающих бетон.

Фотокаталитическую эффективность в отношении разложения NO определяли на отвержденных испытательных образцах, следуя стандарту ISO 22197-1. Испытательные образцы изготавливали согласно DIN EN 196 с использованием соотношения добавка/связующее 3:1. В массовую долю “доля строительного материала” включали также массовые доли летучей золы и/или фотокатализатора. Результаты измерения разложения NO показаны в нижеследующей таблице:

Таблица 3
Разложение NO
Композиция Разложение NO в %
1) Содержит долю цемента (CEM I 42, 5R), которая определена как 100 мас.% цемента 0,9
2) Содержит относительно 1) 75 мас.% цемента и 25 мас.% летучей золы (steament H4) 1,3
3) Содержит относительно 1) 75 мас.% цемента и дополнительные 18,8 мас.% цемента смешанные с 6,2 мас.% фотокатализатора (KRONOClean 7000) 10,0
4) Со смесью строительных материалов по изобретению содержит относительно 1) 75 мас.% цемента и 18,8 мас.% летучей золы (steament H4) и 6,2 мас.% фотокатализатора (KRONOClean 7000) 11,6

Обнаружено, что при использовании смеси строительных материалов по изобретению, пример 4) в таблице 3, проявляется более высокая фотокаталитическая эффективность по сравнению со смесью, которая содержит такое же количество фотокатализатора, однако, в цементе диспергирована исключительно только она (см. пример 3) в таблице 3). Одновременно свежий бетон, изготовленный с применением смеси строительных материалов по изобретению, имеет согласно вышеизложенному равным образом хорошие или улучшенные технологические бетонные свойства в сравнении с бетоном, изготовленным с применением чистого цемента, цемента и фотокатализатора или цемента и летучей золы (см. таблицу 1).

Смесь строительных материалов по изобретению обеспечивает дополнительное преимущество при применении материалов носителя с цветовой неоднородностью. Например, известно, что использование летучей золы в бетоне ведет к поверхностям с цветовой неоднородностью, так что такие композиции не подходят для изготовления фасадных бетонных поверхностей. Добавка фотокатализатора на основе диоксида титана приводит к нивелированию цветовых неоднородностей, так что смеси строительных материалов по изобретению, содержащие летучую золу, в особенности подходят для изготовления фасадных бетонных поверхностей, элементов бетонных конструкций, брусчатых камней и так далее, а также, в частности, внутренней и внешней штукатурки.

Смесь строительных материалов по изобретению можно применять в особенности при изготовлении бетонных изделий, например бетонных брусчатых камней. В настоящее время в случае бетонных брусчатых камней часто используют две системы слоев, причем бетон сердцевины покрывают облицовочным бетоном, который контактирует с окружающей средой. В данном случае фотокаталитическая добавка к бетону в смеси строительных материалов по изобретению применяется только в облицовочном бетоне, так как только там имеется контакт с окружающей средой. Кроме того, изобретение может применяться также и в других многочисленных строительных материалах, например, во внутренней и внешней штукатурке, элементах бетонных конструкций или других бетонных поверхностях.

1. Смесь строительных материалов в качестве добавки к бетону, где смесь строительных материалов содержит пуццолановый носитель и фотокатализатор, где пуццолановый носитель и фотокатализатор присутствуют в виде сухой смеси,
отличающаяся тем, что
смесь строительных материалов представляет собой не содержащую цемента сухую смесь, причем в качестве фотокатализатора используют диоксид титана, предпочтительно в форме анатаза, и фотокатализатор имеет размер первичных частиц от 2 нм до 100 нм,
где пуццолановый носитель по меньшей мере на 90 мас.% состоит из летучей золы с размером зерен от 0,1 мкм до 1 мм,
где носитель и фотокатализатор присутствуют полностью смешанными, так что фотокатализатор присутствует, по меньшей мере, частично распределенным на поверхности носителя.

2. Смесь строительных материалов по п. 1, где сухая смесь дополнительно содержит наполнитель с зерном различающейся формы, в частности с формой зерна от остроконечной до закругленной.

3. Смесь строительных материалов по п. 1, где сухая смесь состоит исключительно из фотокатализатора и носителя с долей фотокатализатора от 5% до 50%, предпочтительно от 15% до 35%.

4. Смесь строительных материалов по п. 1, где средний размер зерен носителя составляет менее 400 мкм, предпочтительно менее 200 мкм и особенно предпочтительно менее 50 мкм.

5. Способ получения фотокаталитической смеси строительных материалов в качестве добавки к бетону, имеющий стадии:
приготовления сухой смеси из тонкодисперсного фотокатализатора с размером первичных частиц от 2 нм до 100 нм и пуццоланового носителя,
где в качестве тонкодисперсного катализатора используют диоксид титана, предпочтительно в форме анатаза,
где пуццолановый носитель по меньшей мере на 90 мас.% состоит из летучей золы с размером зерен от 0,1 мкм до 1 мм, и
где фотокатализатор и носитель перерабатывают в смесь строительных материалов в смесителе интенсивного смешения.

6. Способ по п. 5, где к сухой смеси дополнительно добавляют наполнитель с зерном различающейся формы, в частности наполнитель с формой зерна от остроконечной до закругленной.

7. Способ по п. 5, где сухая смесь образована исключительно фотокатализатором и носителем, причем доля фотокатализатора находится в диапазоне от 5% до 50%, предпочтительно от 15% до 35%.

8. Способ по п. 5, где используют зерно носителя со средним размером зерна носителя менее 400 мкм, предпочтительно менее 200 мкм и особенно предпочтительно менее 50 мкм.

9. Фотокаталитическая смесь строительных материалов для строительного раствора или бетона, изготовленная при помощи стадий:
приготовления не содержащей цемента сухой смеси из тонкодисперсного фотокатализатора с размером первичных частиц от 2 нм до 100 нм и пуццоланового носителя, где в качестве
тонкодисперсного катализатора используют диоксид титана, предпочтительно в форме анатаза, где пуццолановый носитель по меньшей мере на 90 мас.% состоит из летучей золы с размером зерен от 0,1 мкм до 1 мм, где фотокатализатор и носитель перерабатывают в смесь строительных материалов в смесителе интенсивного смешения.

10. Фотокаталитическая смесь строительных материалов по п. 9, где в качестве носителя используют летучую золу.

11. Фотокаталитическая смесь строительных материалов по одному из пп. 9-10, где к сухой смеси дополнительно добавляют наполнитель с зерном различающейся формы, в частности наполнитель с формой зерна от остроконечной до закругленной.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу тепловлажностной обработки отформованных бетонных изделий, преимущественно сложной формы, например, зубатых железобетонных шпал.

Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано в различных областях науки и техники в создании композитов различного назначения. Технический результат заключается в повышении прочности вяжущего, сокращении времени твердения, уменьшении В/Ц отношения, уменьшении времени активации.

Изобретение относится к способу повторного использования абразивной пыли гипсоволоконных панелей и побочного продукта гипсокартонных изделий. Технический результат заключается в улучшении характеристики отсасывания нормального гипса для изготовления гипсоволоконных панелей.

Группа изобретений относится к области получения пенобетона. В способе получения пенобетона, включающем приготовление технологической смеси путем перемешивания концентрата пенообразователя, воды, вяжущих, заполнителя, добавок и аэрацию смеси сжатым воздухом в смесителе, получение пенобетона осуществляют непрерывно в три этапа: на первом этапе ведут перемешивание-активирование вяжущих компонентов с водой, заполнителем и добавками в смесителе-активаторе со скоростью 1500-3000 1/мин вращения рабочего органа с кавитационным эффектом до получения жидко-твердой дисперсии вяжущих в тиксотропном метастабильном состоянии с уменьшением вязкости до 50-500 Па·с, в другом смесителе-активаторе ведут перемешивание-активирование концентрата пенообразователя с добавлением воды до получения жидко-жидкой дисперсии пенообразователя в тиксотропном метастабильном состоянии с уменьшением вязкости до 10-200 Па·с, на втором этапе в смесителе-аэраторе со скоростью вращения рабочих органов 1000-1500 1/мин ведут перемешивание непрерывных потоков обеих ранее активированных дисперсий с одновременной их аэрацией сжатым воздухом при избыточном давлении 0,25-2,5 МПа, а на третьем этапе полученная в смесителе-аэраторе пеномасса непрерывно поступает в канал пеномассопровода-структурообразователя в виде диффузора, совмещающего непрерывное транспортирование пеномассы в опалубку и ее бездефектное структурирование в режиме свободного движения под действием разности давлений 0,25-2,5 МПа на входе в канал и 0,01-0,1 МПа на его выходе при ограничении максимальной линейной скорости потока и минимального времени пребывания пеномассы в канале.

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, а именно к способам изготовления легких бетонных изделий с древесным наполнителем, и может быть использовано в качестве конструкционного материала при строительстве домов, технических сооружений и т.д.

Настоящее изобретение касается способной к отверждению смеси, пригодной для получения у затвердевшей смеси свойства «легкости для уборки», содержащей по меньшей мере один минеральный связующий агент, порошок, включающий в себя по меньшей мере одно соединение кремния с фторорганическими заместителями, которое инкапсулировано внутри водорастворимого полимера, причем количество соединения кремния с фторорганическим заместителем составляет от 0,001 до 8 мас.% от имеющейся смеси и при необходимости прочие добавки, а также способа ее изготовления и ее применения.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам бетонных смесей, используемых при изготовлении сборных и монолитных железобетонных изделий и конструкций.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к способу изготовления декоративных и облицовочных строительных изделий, и может быть использовано для изготовления гипсополимерной декоративной облицовочной плитки, искусственного камня различной формы и размеров и других архитектурно-художественных изделий для интерьера и фасада зданий.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству теплоизоляционных, теплоизоляционно-конструкционных и конструкционных изделий.

Изобретение относится к химической технологии, а именно к технологии производства битум-полимерных композиций, и может быть использовано для контроля и прогнозирования их параметров качества в процессе производства. Способ характеризуется тем, что в кондиционном и исследуемом образцах битум-полимерной композиции измеряют величины эффективной вязкости при температурах t=20°C, t=80°C и t=150°C и градиентах скорости сдвига Dr=5,56 с-1, Dr=11,1 с-1 и Dr=16,67 с-1, через τ=5,0 сек, τ=15,0 сек, τ=30,0 сек после начала ее приложения, и предварительно определяют доверительные интервалы относительных отклонений величин эффективной вязкости кондиционной битум-полимерной композиции и комплекс параметров качества, который соответствует технологической инструкции на данный кондиционный продукт, методика определения доверительных интервалов относительных отклонений эффективной вязкости Δηэф, определяемых методами экспертной оценки, сводится в общем виде к расчету относительного ее изменения на основании заданного соотношения с последующим формированием доверительного интервала ее отклонения для данных условий получения, причем значение Δηэф предварительно рассчитывают на основе полученных экспериментальных величин эффективной вязкости кондиционной битум-полимерной композиции, а контроль параметров качества исследуемой битум-полимерной композиции проводят, сравнивая значения полученных величин относительных изменений эффективной вязкости исследуемой битум-полимерной композиции Δηэф с соответствующими доверительными интервалами относительных отклонений величин эффективной вязкости кондиционной битум-полимерной композиции, полученных при одинаковых условиях исследований композиций, на основании результатов сравнения делают вывод о соответствии исследуемой битум-полимерной композиции свойствам кондиционной битум-полимерной композиции, а именно, если полученные значения относительного изменения величин эффективной вязкости Δηэф исследуемой битум-полимерной композиции дважды подряд входят в соответствующие различные доверительные интервалы ее относительного изменения для кондиционной битум-полимерной композиции при частично или полностью различных условиях получения исходных значений эффективной вязкости, используемых для расчета Δηэф и формирования интервалов ее доверительного отклонения для кондиционной битум-полимерной композиции, значит, испытуемая битум-полимерная композиция обладает комплексом физико-механических свойств, соответствующим технологической инструкции на данный продукт, и является кондиционной битум-полимерной композицией, если полученная величина изменения эффективной вязкости Δηэф исследуемой битум-полимерной композиции не входит в имеющийся интервал доверительного ее изменения для кондиционной битум-полимерной композиции, делают вывод о несоответствии исследуемой битум-полимерной композиции свойствам кондиционной битум-полимерной композиции по комплексу физико-механических свойств.

Высокопрочный бетон относится к строительным материалам и может быть использован для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения, например мостовых или дорожных.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения, например гидросооружений. Технический результат - повышение водонепроницаемости высокопрочного бетона.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов. Технический результат заключается в повышении прочности бетона.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов. Технический результат - повышение прочности бетона.

Мастика // 2591222
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству мастики, которая может быть использована для нанесения на железобетонные конструкции.

Изобретение относится к производству строительных материалов, которые могут быть использованы для теплоизоляции. Торкрет-масса содержит, мас.%: портландцемент 24,0-27,0; просеянный через сито №10 шлакопемзовый заполнитель 58,0-65,0; асбест хризотиловый 6 сорта 6,5-10,5; молотый до прохождения через сито №0,14 циркон 4,5-5,5, при водоцементном отношении 0,5-0,55.

Изобретение относится к области строительства, в частности к составам сухих кладочных смесей, предназначенных для устройства ограждающих конструкций из эффективных мелкоштучных элементов.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для защиты различных поверхностей. Технический результат - повышение коррозионной устойчивости относительно магнезиальной коррозии.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения, например мостовых или дорожных.
Наверх