Состав композиционного строительного материала универсального назначения
Владельцы патента RU 2690983:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) (RU)
Изобретение относится к области создания составов строительных материалов и может быть использовано для получения композиционных материалов универсального назначения. Смесь для получения композиционного материала универсального назначения включает наполнитель, минеральное вяжущее и затворитель. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик, водостойкости, улучшение эксплуатационных показателей изделий, пониженная себестоимость. Предложенный состав позволит утилизировать отходы горнодобычи. 2 табл.
Производство строительных материалов является одной из наиболее материалоемких отраслей промышленности, поэтому нуждается в эффективном использовании природных ресурсов. Переработка отходов в строительные материалы позволит решать экологические задачи, а также экономить природные ресурсы, потребляемые отраслью в больших количествах и высвобождать земельные площади для нужд сельского хозяйства и строительства.
Известен состав композиции для хризотилцементных труб, включающий водную суспензию, состоящую из 80-90% портландцемента и 10-20% хризотила [«Хризотилцементные строительные материалы. Области применения», Екатеринбург, Издательство АМБ, 2009 г].
Недостатком данного материала является высокое содержание портландцемента, при производстве которого выделяется большое количество диоксида углерода СО2 в атмосферу, приводящего к парниковому эффекту.
Кроме того, известен композиционный материал [RU 2565288 С1], включающий цемент, пластифицирующую добавку, мелкозернистый заполнитель, хризотил и воду в следующем соотношении компонентов, масс. %: цемент - 12,8, мелкозернистый заполнитель - 62,86, пластифицирующая добавка - 0,226, хризотил - 0,422, вода -остальное.
К недостаткам данного состава можно отнести низкую механическую прочность при сжатии и изгибе (Rсж=3,96 МПа, Rизг=1,98 МПа).
Известен также нанокомпозиционный материал [RU 2538410 С1] на основе минерального вяжущего, содержащий: вяжущее, наполнитель, наночастицы и дистиллированную воду в соотношении, масс. %: соответственно 83,7; 2,1; 0,00002 и 14,19998.
Недостатком данного изобретения является высокая себестоимость за счет содержания углеродных наночастиц (по разным источникам от 1000 до 8000 долларов за килограмм), и токсичность УНТ, заключающаяся в том, что они вызывают возникновение злокачественных опухолей.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является состав для изготовления плит универсального назначения [RU 2511245 С2], включающий в себя магнезиальное вяжущее, водный раствор хлористого магния плотностью 1,1-1,3 г/см3, органический наполнитель, минеральный наполнитель, ингибитор коррозии и пластификатор при следующем соотношении компонентов, масс. %: магнезиальное вяжущее 10-40, водный раствор хлористого магния плотностью 1,1-1,3 г/см3 40-70, органический наполнитель 4-15, минеральный наполнитель 2-20, ингибитор коррозии 0,015-0,025 и пластификатор в количестве 0,01-0,50% (в пересчете на сухое вещество) от общей массы.
Недостатком данного состава является высокое водопоглощение (6,5% - 20%).
Целью предполагаемого изобретения является создание композиционного материала универсального назначения, обладающего высокими эксплуатационными характеристиками (механической прочностью, водопоглощением, морозостойкостью и огнестойкостью) и низкой теплопроводностью.
Для достижения поставленной цели предложен композиционный материал, включающий минеральный наполнитель, минеральное вяжущее и затворитель при следующем соотношении компонентов, масс. %: наполнитель 20,5-22,5, минеральное вяжущее 41-43, затворитель 15-20, дополнительно содержащий органический наполнитель в количестве 16-19%, гидрофобизирующую добавку 0,1-0,5 и хризотил-асбест 0,05 в качестве армирующей добавки и наноструктурированной добавки.
В качестве органического наполнителя используется костра конопляной соломы фракции 0,3-0,5 мм. Минеральное вяжущее представляет собой обожженные отходы доломитового производства, содержащие оксид магния MgO не менее 30%. В качестве затворителя используется сульфат магния MgSO4.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение прочности материала при сжатии и растяжении, увеличение водостойкости и морозостойкости, уменьшение теплопроводности и повышение огнестойкости.
Результаты достигаются введением в состав композита хризотил-асбеста как армирующей добавки и наноструктурированной добавки (прочность при сжатии и растяжении), гидрофобизирующей добавки (водостойкость), обожженного доломита и минерального наполнителя (огнестойкость) и органического наполнителя (уменьшение плотности).
Технический результат достигается тем, что минеральное вяжущее перемешивают с наполнителями: органическим, предварительно орошенным водой при температуре 30-38°С, и минеральным, наноструктурированной добавкой, предварительно диспергированной с помощью ультразвука в водной среде, гидрофобизирующей добавкой и сульфатом магния плотностью 1,2 г/смЗ.
По степени огнестойкости предлагаемый композит относится к несгораемым материалам. Под действием огня и высоких температур материал не воспламеняется, не тлеет и не обугливается. Воздействие огня не вызывает химического разложения.
В таблице №1 приведены примеры составов сырьевых смесей, предлагаемого изобретения.
Результаты испытаний сырьевых смесей представлены в таблице №2:
Смесь для получения композиционных строительных материалов, включающая минеральное вяжущее, затворитель, минеральный наполнитель, органический наполнитель, гидрофобизирующую добавку, наноструктурированную добавку, отличающаяся тем, что в качестве минерального вяжущего используются обожженные отходы доломитового производства, в качестве затворителя - сульфат магния плотностью 1,2 г/см3, в качестве минерального наполнителя - хризотил-асбест, в качестве органического наполнителя - костру технической конопли, в качестве гидрофобизирующей добавки - дигидрофосфат калия, в качестве наноструктурированной добавки - хризотил-асбест, диспергированный с помощью ультразвука в водной среде при следующем соотношении компонентов, масс.%:
| Минеральный наполнитель | 20,5-22,5 |
| Органический наполнитель | 16-19 |
| Минеральное вяжущее | 41-43 |
| Гидрофобизирующая добавка | 0,1-0,5 |
| Сульфат магния плотностью 1,2 г/см3 | 15-20 |
| Наноструктурированная добавка | 0,05 |
| Вода | остальное |
