Сырьевая смесь для прессованных гипсовых изделий и способ их изготовления

Авторы патента:

Алфимова Наталия Ивановна (RU)

Левицкая Ксения Михайловна (RU)

Никулин Иван Сергеевич (RU)

Воропаев Валерий Сергеевич (RU)

Титенко Алексей Анатольевич (RU)

Пириева Севда Юнисовна (RU)

Елистраткин Михаил Юрьевич (RU)

C04B38/10 - полученные с использованием пенообразователей (C04B 38/02 имеет преимущество)

C04B28/14 - содержащие цементы на основе сульфата кальция

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

B28B5/00 - Производство фасонных изделий из материала в формах или на формовочных поверхностях или на конвейерах независимо от способа формования (способы формования, см. в соответствующих группах)

Владельцы патента RU 2793098:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU)

Группа изобретений относится к области производства строительных материалов и может быть использована при производстве гипсовых изделий. Сырьевая смесь для прессованных гипсовых изделий содержит, мас.%: гипсовое вяжущее, полученное обжигом цитрогипса при температуре 175°С, 58-72, наполнитель - цитрогипс с размером частиц не более 112 мкм 8-25, 1%-ный водный раствор пенообразователя «Пеностром» - остальное. Способ изготовления прессованных гипсовых изделий из указанной выше смеси включает смешивание цитрогипса с гипсовым вяжущим, введение полученной сырьевой смеси в 1%-ный водный раствор пенообразователя, перемешивание, формование в металлической пресс-форме под давлением 3-5 МПа с выдерживанием при указанном давлении 30 с, выпрессовку и сушку изделий в естественных условиях до постоянной массы. Технический результат – повышение прочности изделий, снижение расхода вяжущего, энергетических затрат на прессование и износа оборудования. 2 н.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

Настоящее изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано при производстве гипсовых изделий.

Известен способ и состав для изготовления гипсовых изделий, при этом влажный природный двуводный гипс или цитрогипс смешивают с серной кислотой, а затем последовательно с сухой негашеной известью и водой затворения, затем полученную сырьевую смесь прессуют с одновременным удалением избытка воды затворения (Патент RU № 2132310 С1, опубл. 27.06.1999).

Недостатком данного способа является сложность процесса изготовления изделий, высокие затраты на их производство, а также низкая водостойкость изделий, невысокая прочность.

Также известен способ и состав изготовления гипсовых изделий заключающийся в том, что используют вспученный перлит (мелкий заполнитель) с размером гранул 75-100 мкм, который предварительно насыщают водой, отфильтровывают воду, не удерживаемую гранулами вспученного перлита, смешивают водонасыщенный перлит с гипсом, подают полученную смесь в пресс-форму для дальнейшего прессования и прессуют при давлении не менее 10 МПа (Патент RU № 2525412 С1, опубл. 10.08.2014, бюл. № 22).

Основными недостатками данного состава и способа являются низкая прочность, высокое водовяжущее (водогипсовое) соотношение, наличие дополнительных операций, связанных с необходимостью водонасыщения и фильтрации воды из перлита. Также, при данном технологическом решении сложно обеспечить постоянное водогипсовое соотношение, это связано с пренебрежением весом перлита, а также с тем, что фильтрация не обеспечивает полное удаление воды с поверхности перлита и при его дозировании свободная влага будет оставаться на всем оборудовании, задействованном в данной операции. Колебание водогипсового отношения негативно отражается на обеспечении постоянства прочностных характеристик конечных изделий.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением, принятым за прототип, является состав и способ изготовления гипсовых изделий заключающийся в том, что мелкий заполнитель – отход производства перлита (перлитовая пыль с размером гранул 5-100 мкм, насыпной плотностью – 75 кг/м³) смешивают с водой с последующим введением модифицированного гипсового вяжущего, полученного обжигом цитрогипса во вращающейся печи при температуре 120-140 ^оС, с удельной поверхностью 600-650 м²/кг и формуют пресс-формах под давлением 10 МПа, с выдерживанием изделий при указанном давлении 30 сек. (Патент RU № 2693808 (С1), опубл. 04.07.2019, бюл. № 19).

Основными недостатками данного состава и способа являются низкая прочность, повышенный расход вяжущего, повышенные энергетические затраты на прессование, необходимость использования перлитовой пыли, что повышает затраты на сырье, связанные с закупкой и транспортировкой перлитовой пыли.

Изобретение направлено на повышение прочности изделий, снижение расхода вяжущего, затрат на сырье, энергетических затрат на прессование, снижение износа оборудования.

Это достигается тем, что сырьевая смесь для прессованных гипсовых изделий содержит вяжущее, наполнитель, при этом в качестве вяжущего используется гипсовое вяжущее, полученное обжигом цитрогипса при температуре 175 ^оС, в качестве наполнителя – цитрогипс с размером частиц не более 112 мкм, 1%-ный водный раствор пенообразователя «Пеностром», изготовление смеси осуществляется при следующих массовых соотношениях сырьевых компонентов, %:

гипсовое вяжущее – 58-72;

цитрогипс – 8-25;

указанный 1%-ный водный раствор пенообразователя – остальное.

Способ изготовления гипсовых изделий, включает приготовление формовочной массы, формование в металлической пресс-форме, выпрессовку, сушку, при этом приготовление формовочной массы осуществляется в следующей последовательности: приготовление сырьевой смеси путем смешивания вяжущего и наполнителя, приготовление 1%-го водного раствора пенообразователя, добавление сырьевой смеси в раствор пенообразователя, перемешивание, формование в металлической пресс-форме под давлением 3-5 МПа, с выдерживанием изделий при указанном давлении 30 сек, выпрессовка и сушка в естественных условиях до постоянной массы.

Характеристики используемых материалов.

1. Наполнитель – отход биохимического синтеза лимонной кислоты – цитрогипс, с размером частиц не более 112 мкм. Химический состав цитрогипса представлен в таблице 1.

Таблица 1

Химический состав цитрогипса

Содержание оксидов, %
CaO	SO₃	SiO₂	MgO	п.п.п.
50,85	48,32	0,317	0,146	остальное

2. Гипсовое вяжущее – обожжённый цитрогипс с удельной поверхностью 300-350 м²/кг.

Гипсовое вяжущее, получаем путем обжига цитрогипса при температуре 175 ^оС.

1. Пенообразователь «Пеностром». Характеристики пенообразователя представлены в таблице 2.

Таблица 2

Характеристики пенообразователя «Пеностром»

Показатели	Значения
Плотность при 20 ^оC, кг/м³	в пределах – 1020-1090
Водородный показатель (pH) 1% водного раствора	в пределах – 7,5-10,0
Кинематическая вязкость, при 20 ^оC, мм²·с^-1	не более – 40
Температура застывания, ^оC	не выше, минус – 3
Устойчивость пены, с	не менее – 240
Кратность пены	не менее – 4

4. Вода ГОСТ 23732-2011 «Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия».

Разработанные составы сырьевой смеси и прочностные показатели исследуемого состава изделий и прототипа приведены в таблице 3.

Таблица 3

Составы сырьевой смеси и физико-механические характеристики

исследуемых прессованных гипсовых изделий

Вид изделий	Расход материала % по масс.		Водовяжущее отношение	Давление прессования, МПа	Предел прочности при сжатии через 2 часа после прессования, МПа	Предел прочности при сжатии сухих изделий, МПа
Гипсовое вяжущее	Перлитовая пыль	Цитрогипс	Вода	1%-ный раствор пенообразователя
исследуемый состав №1	72	–	8	–	20	–	5	16	25,5
исследуемый состав №2	58	–	25	–	17	–	3	12	21
прототип	83	1,5	–	15,5	–	0,18-0,19	10	15-16	19-20

Пример (таблица 3, состав №2): цитрогипс в количестве 2,5 кг (25 % по массе) и гипсовое вяжущее в количестве 5,8 кг (58 % по массе), смешивают до получения однородной массы. Далее полученная сырьевая смесь засыпается в заранее приготовленный 1%-ный водный раствор пенообразователя, взятый в количестве 1,7 л (17 % по массе) с последующим тщательным перемешиванием до получения однородной формовочной массы. После чего полученная формовочная масса направляется в металлическую пресс-форму и производится прессование под давлением 3 МПа, длительность выдерживания под указанным давлением составляет 30 секунд, далее осуществляется выпрессовка и сушка в естественных условиях до постоянной массы.

Разработанный способ изготовления изделий при предлагаемом соотношении компонентов, наличие в системе цитрогипса как наполнителя, а также раствор пенообразователя снижают трение формовочной смеси о стенки формы, что способствует более однородному уплотнению формовочной массы, росту средней плотности гипсового изделия и, как следствие, росту его прочности.

Введение в состав сырьевой смеси цитрогипса также способствует снижению себестоимости изделия за счет сокращения расхода гипсового вяжущего и затрат, связанных с закупкой и транспортировкой перлитовой пыли.

Исходя из того, что цитрогипс представляет собой отход биохимического синтеза лимонной кислоты данное изобретение, также позволяет значительно снизить нагрузку на окружающую среду.

Применение указанного давления (3-5 МПа) и режима формования изделий способствует уменьшению износа оборудования и снижению энергетических затрат.

Снижение давления прессования ниже 3 МПа и повышение содержание наполнителя (цитрогипса) в системе выше 25 % способствует снижению средней плотности изделий и, как следствие, прочности, ниже значений прочности прототипа. В тоже время увеличение давление прессования выше 5 МПа и снижение содержания наполнителя (цитрогипса) повышает энергетические затраты на производство и затраты на сырье – гипсовое вяжущее. При полном исключении цитрогипса и пенообразователя, из-за высокой адгезии гипсового вяжущего к металлической форме, увеличивается количество дефектов на поверхности изделии.

Увеличение дозировки раствора пенообразователя или концентрации пенообразователя не способствует повышению физико-механических (средняя плотность, прочность) характеристик изделий, но отрицательно сказывается на их себестоимости.

1. Сырьевая смесь для прессованных гипсовых изделий, содержащая вяжущее, наполнитель и раствор пенообразователя, отличающаяся тем, что в составе сырьевой смеси используется гипсовое вяжущее, полученное обжигом цитрогипса при температуре 175°С, в качестве наполнителя - цитрогипс с размером частиц не более 112 мкм, 1%-ный водный раствор пенообразователя «Пеностром», изготовление смеси осуществляется при следующих массовых соотношениях сырьевых компонентов, %:

гипсовое вяжущее	58-72
цитрогипс	8-25
указанный 1%-ный водный раствор пенообразователя	остальное

2. Способ изготовления прессованных гипсовых изделий по п. 1, включающий приготовление формовочной массы, формование, выпрессовку, сушку, отличающийся тем, что приготовление формовочной массы осуществляется в следующей последовательности: смешивание цитрогипса с гипсовым вяжущим, введение полученной сырьевой смеси в 1%-ный водный раствор пенообразователя, перемешивание, формование в металлической пресс-форме под давлением 3-5 МПа, с выдерживанием изделий при указанном давлении 30 с, выпрессовку и сушку в естественных условиях до постоянной массы.

Группа изобретений относится к области производства строительных материалов и может быть использовано при производстве гипсовых изделий. Сырьевая смесь для прессованных гипсовых изделий содержит, мас.%: гипсовое вяжущее, полученное обжигом фосфогипса при температуре 175°С, 64-72, наполнитель - фосфогипс с размером частиц не более 112 мкм 8-16, 0,5%-ный водный раствор пенообразователя «Пеностром» - остальное.

Сырьевая смесь для изготовления ячеистого жаростойкого бетона // 2790650

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к жаростойким бетонам, предназначенным для применения в условиях повышенных температур. Сырьевая смесь для изготовления ячеистого жаростойкого бетона содержит, мас.%: портландцемент ЦЕМ II/А-Ш 42,5Н – 43,18-46,49, пенообразователь на протеиновой основе – 5,56-5,91, порошок диабаза с размером частиц не более 0,63 мм – 25,19-26,74, базальтовую фибру с длиной волокон 6-12 мм – 0,87-0,92, порошок диатомита с удельной поверхностью 29200 см2/г – 2,17-2,31, суперпластификатор "МС-ТехниФлоу 80" – 0,15-0,16, воду – 19,57-20,78.

Способ получения наномодифицированной добавки для пенобетонов и пенобетонная смесь, содержащая указанную добавку // 2789547

Группа изобретений относится к промышленности строительных материалов – к производству ячеистых бетонов, в частности пенобетона, применяемого для изготовления мелких стеновых блоков производственных помещений, многоэтажных и индивидуальных жилых домов. Способ получения наномодифицированной добавки для пенобетона включает получение раствора катализатора путем растворения аммония молибденовокислого 4-водного (NH4)6Mo7O24⋅4H2O при температуре 30°С с помощью магнитной мешалки MSH-20D-Set при частоте вращения 1000 об/мин до полного растворения, добавления в раствор алюминия азотнокислого 9-водного Аl(NO3)3⋅9H2O, магния нитрата 6-водного Mg(NO3)2⋅6H2O, кобальта азотнокислого 6-водного Co(NO3)2⋅6H2O и лимонной кислоты при температуре раствора 60°С и частоте вращения мешалки 500 об/мин, предварительно обработанный в муфельной печи при 200°С кварцевый песок добавляют в полученный раствор катализатора и перемешивают при частоте вращения мешалки 500 об/мин в течение 30 мин, затем пропитанный песок подвергают прокалке при температуре 600°C в течение 60 мин на воздухе до образования на поверхности частиц песка ксерогеля, состоящего из оксидов молибдена, кобальта, магния и алюминия, и для синтеза на поверхности частиц песка многослойных углеродных нанотрубок – МУНТ, песок помещают в реактор периодического действия: время синтеза - 60 мин, газовая смесь - пропан-бутан, температура процесса - 650°C, при следующем содержании сырья, используемого для получения катализатора, мас.%: кобальт азотнокислый 6-водный Co(NO3)2⋅6H2O 22,2, магний нитрат 6-водный Mg(NO3)2⋅6H2O 23,2, алюминий азотнокислый 9-водный Аl(NO3)3⋅9H2O 10,5, аммоний молибденовокислый 4-водный (NH4)6Mo7O24⋅4H2O 1,3, кислота лимонная моногидрат 42,8.

Сырьевая смесь для прессованных гипсовых изделий и способ их изготовления // 2786458

Состав и способ изготовления сырьевой смеси ячеистых материалов // 2785156

Группа изобретений относится к промышленности строительных материалов, а именно к сырьевой смеси для изготовления теплоизоляционных ячеистых материалов и способу ее приготовления. Сырьевая смесь для изготовления ячеистых материалов включает, мас.%: портландцемент марки 500 40-45, заполнитель – керамзит дробленый крупностью 0-5 мм или кварцевый песок с Мк р.

Легкий фибробетон на основе отходов промышленности // 2781487

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к легкому фибробетону на основе отходов промышленности, и может быть использовано для изготовления сборных и монолитных железобетонных изделий. Легкий фибробетон на основе отходов промышленности, приготовленный из смеси, содержащей об.%: портландцемент 37, речной песок с модулем крупности 1,4-1,6 24,75, регенерат – шлаковый песок с модулем крупности 0,6-0,7 7,75, модифицированную в растворе воды и жидкого стекла или в растворе воды, жидкого стекла и гашеной извести фибру на основе текстильных отходов 1,2, комплексный порообразователь, включающий пыль газоочистки металлургического завода, содержащую оксид алюминия, жидкое мыло и воду, 29,3.

Способ проектирования составов теплоизоляционного пенобетона // 2779240

Изобретение относится к производству теплоизоляционного пенобетона на минеральном вяжущем для реализации на заводах или предприятиях по выпуску блоков и устройству теплоизоляции из пеноматериала. Способ проектирования составов теплоизоляционного пенобетона включает совокупность действий, основанных на соблюдении условия абсолютного заполнения межпорового пространства в пенобетонной смеси, изготовление трех вариантов концентрации раствора пены с различным числом весовых частей воды на одну весовую часть пенообразователя в растворе пены, изготовление трех замесов с различной концентрацией раствора пены, измерение получившихся объемов пенобетонной смеси и фиксацию ее устойчивости, выбор состава с той концентрацией раствора пены, при которой обеспечивается устойчивость пенобетонной смеси с наименьшим количеством пенообразователя, измерение среднего диаметра пор и средней толщины межпоровой перегородки в затвердевших образцах пенобетона, при существенном отличии фактического среднего диаметра поры и средней толщины межпоровой перегородки от предварительно принятых значений пересчитывают объем межпорового пространства и расход сырьевых компонентов пенобетонной смеси, при необходимости увеличения текучести раствора при найденном водотвердом отношении применяют пластификатор с условием сохранения равенства суммы абсолютных объемов всех компонентов пенобетонной смеси и объема межпорового пространства.

Шихта для изготовления ячеистого жаростойкого бетона // 2778749

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к жаростойким бетонам, предназначенным для применения в условиях повышенных температур. Шихта для изготовления ячеистого жаростойкого бетона содержит, мас.%: портландцемент ЦЕМ II/А-Ш 42,5Н 41,29-44,74, песок с размером зерна не более 0,63 мм 5,43-5,77, шамотный порошок с размером частиц не более 0,63 мм 4,93-5,23, шлак доменный гранулированный с размером частиц не более 0,63 мм 14,53-15,43, базальтовый порошок с размером частиц не более 0,63 мм 10,74-11,41, базальтовую фибру с размером волокон 6-12 мм 0,83-0,89, пенообразователь на протеиновой основе 0,03-0,05, воду 18,77-19,93.

Способ получения пенобетонной смеси // 2778225

Изобретение относится к получению пенобетона, используемого при строительстве и ремонте жилых, промышленных зданий и сооружений, где требуется непрерывная подача пенобетонной смеси. Способ получения пенобетонной смеси включает перемешивание в заданном соотношении цемента с водой, заполнителем - песком фракций меньше или равной 0,315 мм и/или армирующей добавкой - микрофиброй в смесителе-активаторе со скоростью вращения рабочих органов 200 - 500 оборотов в минуту с нагревом смеси до 30 - 45 градусов Цельсия и гидроактивацией цемента при водоцементном соотношении от 0,28 до 034, приготовление пенообразователя перемешиванием в течение одной минуты в емкости концентрата протеинового пенообразователя с водой в соотношении от 1:50 до 1:25 с последующей аэрацией полученного раствора пенообразователя сжатым воздухом под давлением 0,5 - 0,6 МПа в пеногенераторе до образования пены кратностью 20 - 40, получение пенобетонной смеси на месте применения пенобетона посредством перемешивания в смесителе-поризаторе со скоростью вращения рабочих органов 100 - 500 оборотов в минуту в заданном соотношении указанной активированной цементной смеси и полученного раствора пенообразователя.

Шихта для изготовления ячеистого жаростойкого бетона // 2777819

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к жаростойким бетонам, предназначенным для применения в условиях повышенных температур. Шихта для изготовления ячеистого жаростойкого бетона содержит, мас.%: портландцемент ЦЕМ II/А-Ш 42,5Н 40,76 - 44,23, песок с размером зерна не более 0,63 мм 5,37 - 5,70, шамотный порошок с размером частиц не более 0,63 мм 4,87 - 5,17, пенообразователь на протеиновой основе 0,04 - 0,06, шлак доменный гранулированный с размером частиц не более 0,63 мм 24,98 - 26,53, базальтовую фибру с размером волокон 6-12 мм 1,96 - 2,08, воду 18,55 - 19,70.

Сырьевая смесь для прессованных гипсовых изделий и способ их изготовления // 2793093