Состав композиционного материала для изготовления пористых гранул широкого спектра применения

Авторы патента:

Гандельсман Игорь Анатольевич (RU)

Гавриленко Андрей Алексеевич (RU)

Любин Петр Андреевич (RU)

Закревская Любовь Владимировна (RU)

C04B28/26 - силикаты щелочных металлов

C04B20/06 - вспучивание глины, перлита, вермикулита или аналогичных гранулированных материалов

C04B111/20 - Известь; магнезия; шлак; цементы; их составы, например строительные растворы, бетон или аналогичные строительные материалы; искусственные камни; керамика (кристаллизуемая стеклокерамика C03C 10/00); огнеупоры, обработка природного камня

Владельцы патента RU 2725997:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) (RU)

Изобретение относится к области теплоизоляционных строительных материалов, в частности к составам для изготовления пористых гранул, применяемых в качестве легкого заполнителя для бетона, отделочных композиционных материалов и в качестве теплоизолирующей засыпки. Состав композиционного материала для изготовления пористых гранул содержит, мас.%: диатомит или трепел 57–72, жидкое стекло 5–12, каустическую соду 13–20, доломит 4–6, воду - остальное. Технический результат – снижение теплопроводности и плотности пористых гранул, полученных из заявленного состава, повышение их прочности при сдавливании. 3 табл.

Для достижения прогресса в области создания энергоэффективных высококачественных теплоизоляционных строительных материалов необходимо расширение номенклатуры легких заполнителей на основе местного сырья.

Кремнистые опал-кристобалитовые породы, по запасам которых Россия занимает первое место в мире, относятся к сырью многоцелевого назначения, так как обладают широким диапазоном ценных свойств. Наиболее распространенным представителем опал-кристобалитовых пород является диатомит. Диатомиты (целит, горная мука, кизельгур, инфузорная земля) - представляют собой легкие тонкопористые породы, состоящие из мельчайших обломков диатомовых водорослей, обладающие плотностью в диапазоне 250-700 кг/м³ и пористостью 70 - 75%. По своему химическому составу до 96% содержат SiO₂.

Известен материал «термолит» [1, 2]. Недостатком данного материала является высокая плотность (600-1200 кг/м) и недостаточно низкая для легких заполнителей теплопроводность (0,14-0,23 Вт/(м«К)).

Известен материал [RU 2 563 861 С1], содержащий 59-66% мас. опал-кристобалитовых пород, 19-26% мае. щелочного компонента и 8-15% мае. доломита.

Известен способ получения мелкогранулированной пеностеклокерамики [RU 2563866 С1] из сырьевой смеси, состоящей из опал-кристобалитовых пород - 58,8-66,1% мас, щелочного компонента - 20,1-26,2%) мае. и доломита - 13,8-15,0%) мас.

Недостатком этих составов является мелкоразмерность гранул (0,2-3мм), что приводит к перерасходу вяжущего вещества высокой плотности композита при их использовании в качестве заполнителей.

Известен материал, включающий диатомит и щелочной компонент (40% раствор NaOH) [3].

Недостатком данного материала является достаточно высокая плотность (300-420 кг/м³), что влечет за собой увеличение массы конструкции.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является композиция для изготовления сферических гранул для теплоизоляционного материала [RU 2158716], включающая в себя жидкое стекло, наполнитель и добавку. В качестве наполнителя используют опоку следующего состава, мас. %: кремнезем (SiO₂) - 58-64; оксид алюминия (Аl₂O₃) - 3-8; Fe₂O₃, СаО, SO₃, MgO - остальное. В качестве добавки используют промежуточный продукт производства метилметакрилата следующего состава, мас. %: бисульфат аммония - 25-35; серная кислота - 33-35; метилметакрилат - 0,01-0,09; метилакриловая кислота - 0,2-0,8; вода - остальное. Соотношение компонентов смеси составляет, мас. %: жидкое стекло - 47,0 - 62,5; наполнитель - 32,5-47,0; указанная добавка - 5-6.

Недостатком изобретения являются низкая прочность (при сдавливании в цилиндре 0,08-0,6 МПа).

Предлагаемый композиционный материал представляет собой легкие гранулы различной, преимущественно сферической формы, размерами от 4 до 20 мм. Внутри гранулы имеются многочисленные замкнутые поры. В качестве кремнеземсодержащего сырья для производства разработанного материала был использован диатомит, химический состав которого представлен в таблице 1.

В таблице 2 представлены составы синтезированных композитов.

Характеристики полученного материала и прототипа представлены в таблице 3. Определение насыпной плотности, прочности при сдавливании в цилиндре и водопоглощение проводились в соответствие с ГОСТ 9758-2012.

Как видно из таблицы 3 предлагаемый теплоизоляционный материал обладает низкой теплопроводностью и по своими физико-механическим характеристикам может быть использован в качестве заполнителя для легкого бетона, отделочных материалов и в качестве теплоизолирующей засыпки.

Список использованных источников

1. Тряпкин В.А., Калашников В.И., Ерофеева И.В. Получение термолита из опочного гравия и бетона на его основе // Современные научные исследования и инновации. - 2015. - №4-1 (48). - С. 143), получаемый при обжиге кремнистых пород без вспучивания.

2. ГОСТ Р 56507-2015. Заполнители термолитовые на основе кремнистого сырья. Технические условия. Введ. 17-01-01. М.: Стандартинформ. - 2016.

3. Диатомиты Ямала в технологии строительных материалов для арктических условий», ежемесячный научно-технический и производственный журнал Промышленное и гражданское строительство, январь 2016.

Состав композиционного материала для изготовления пористых гранул широкого спектра применения, состоящий из диатомита или трепела как кремнеземсодержащего компонента, жидкого стекла и воды, отличающийся тем, что вышеуказанные компоненты содержатся в следующем соотношении, мас.%: кремнистые породы 57–72, жидкое стекло 5–12, вода – остальное, и дополнительно содержит каустическую соду 13–20 и доломит 4–6.

Изобретение относится к строительству, в частности к изготовлению строительных соломенных блоков. Способ включает подготовку измельченного наполнителя из соломы, смешивание его с вяжущим компонентом в присутствии воды с получением пресс-массы, дозирование пресс-массы для формирования заготовок деталей, их прессование под давлением с получением готовых изделий.

Способ получения теплоизоляционного материала // 2721561

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности относящихся к получению пористых теплоизоляционных изделий, и может быть использовано при производстве теплоизоляционного материала, особо легкого бетона, а также теплоизоляционных засыпок и жаростойкой изоляции тепловых аппаратов.

Способ получения теплоизоляционного материала // 2721557

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к получению пористых искусственных изделий, и может быть использовано при производстве, например, теплоизоляционных засыпок, а также гранулированного теплоизоляционного материала.

Способ получения строительных изделий на основе кремнеземсодержащего связующего // 2719978

Изобретение относится к производству различных конструкционных строительных изделий с применением техногенных отходов: динасового и шамотного лома, а также дешевого минерального сырья - песка.

Улучшенный шлак от производства цветных металлов // 2719977

Группа изобретений относится к использованию шлака производства цветных металлов в строительной промышленности. Шлак содержит при расчете на сухое вещество и при выражении присутствия металла через совокупное содержание металла, присутствующего в виде металла в элементарной форме, и металла, присутствующего в окисленном состоянии, по меньшей мере 7 мас.% и не более 49 мас.% железа, не более 1,3 мас.% меди, по меньшей мере 24 мас.% и не более 44 мас.% диоксида кремния, по меньшей мере 2,0 мас.% и не более 20 мас.% оксида кальция, по меньшей мере 0,10 мас.% и не более 1,00 мас.% цинка, по меньшей мере 0,10 мас.% и не более 2,5 мас.% оксида магния, по меньшей мере 4,0 мас.% и не более 12 мас.% оксида алюминия и по меньшей мере 0,005 мас.% и не более 0,100 мас.% свинца.

Строительный материал на основе портландцемента, трепела и отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки // 2716632

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных бетонов для жилищного и гражданского строительства.

Отверждающее средство для жидкого стекла для литейного производства, способ его получения и его применение // 2706078

Изобретение относится к области техники модификации формовочной смеси для литейного производства, в частности к отверждающему средству для жидкого стекла для литейного производства, его получению и применению.

Состав для изготовления теплоизоляционного материала // 2704754

Изобретение относится к химической промышленности. Заявлен состав для изготовления теплоизоляционного материала, содержащий мас.

Теплоизоляционная и огнезащитная композиция и способы ее получения // 2691325

Изобретение относится к теплоизоляционной и огнезащитной композиции и способу получения ее и может использоваться в качестве средства обеспечения защиты поверхностей и конструкций изделий, строительных материалов, зданий, других сооружений от температурного воздействия, в том числе высокотемпературного воздействия, например пожаров, открытого пламени, тепловых потоков внешней среды.

Термоизоляционная масса // 2684656

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к термоизоляционным массам, и может быть использовано для теплоизоляции, ремонта тепловых, печных агрегатов с температурой применения 1300°С, например для уплотнения соединительных швов огнеупорных форм, подвергающихся кратковременному воздействию высоких температур, при алюминотермитной сварке стыков железнодорожных рельсов.

Способ получения полых гранул из неорганического сырья и устройство для его осуществления // 2719466

Изобретение относится к области производства легковесных полых гранул из порошкообразного минерального или синтетического сырья для применения в производстве композитных полимерных изделий, облегчённых конструкционных материалов, теплоизоляции для трубопроводов, морозостойких штукатурок и иных строительных материалов.