Патент на ячеистый бетон

силикатный ячеистый бетон автоклавного твердения

Силикатный ячеистый бетон автоклавного твердения на основе аргиллита относится к эффективным строительным материалам. Цель изобретения — улучшение физико-механических свойств материала и экономических показателей его производства. При производстве бесцементного ячеистого бетона автоклавного твердения в качестве кремнеземистого компонента, применен аргиллит при следующем содержании компонентов в ячеисто-бетонной смеси, %: известь — кипения 10 — 25; аргиллита 75 — 90; алюминиевая пудра сверх 100% извести и аргиллита и воды до оптимальной текучести смеси. С применением аргиллита в качестве кремнеземистого компонента синтезируется новое цементирующее вещество с новыми физико-механическими свойствами при минимальных затратах материальных, в первую очередь топливо-энергетических ресурсов. При одинаковой плотности марка материала по прочности увеличивается в среднем в 1,7 раза, улучшается водостойкость материала. Себестоимость материала уменьшается на 25 — 30%. Уменьшается вес конструкции здания и транспортные расходы по доставке материала на стройплощадку. Уменьшаются эксплуатационные расходы на восстановление рабочих органов помольного оборудования.

Изобретение относится к строительству, а именно к отрасли промышленности строительных материалов.

Силикатный ячеистый бетон является строительным материалом и может быть использован для строительства зданий и сооружений как теплоизоляционный, теплоизоляционно-конструктивный и конструкционный строительный материал. Кроме этого, предлагаемый новый материал может быть применен в качестве теплоизоляционного и звукопоглощающего материала. Силикатный ячеистый бетон как эффективный строительный материал может быть использован в жилищном строительстве, в особенности в малоэтажном индивидуальном, а также в сельскохозяйственном, промышленном и гражданском строительстве.

В настоящее время известно большое количество строительных материалов, применяемых в ограждающих конструкциях зданий и сооружений, как традиционных, так и новых. Это такие материалы как кирпич, бетона на легких искусственных и естественных заполнителях, ячеистые бетоны и другие. Наиболее универсальным строительным материалом является кирпич [1]
Однако, он имеет ряд существенных недостатком, таких как большая энергоемкость и длительность технологического цикла производства, относительно большая объемная масса до 1900 кг/м 3 , высокая теплопроводность. Конструкции из кирпича слабо поддаются механизации производства строительных работ и характеризуются значительной трудоемкостью. Бетоны на легких искусственных и естественных заполнителях имеют лучшие физико-механические свойства: меньшую объемную массу материала 900 1200 кг/м 3 , меньшую теплопроводность и соответственно меньшую толщину стен и массу конструкций всего здания [2] Позволяют изготавливать конструкции крупными элементами (панели) и механизировать строительный процесс. Однако, энергозатраты на производство искусственных легких заполнителей бетона достаточно велики, хотя и меньше чем на кирпич. Доставка же природных заполнителей к районам строительства как правило связана со значительными транспортными затратами и не всегда экономически оправдана. Кроме того, производство строительных конструкций из легких бетонок базируется на применении в качестве вяжущего в основном цемента -материала дорогого, дефицитного и экологически не совсем чистого.

Наиболее близким к изобретению является силикатный ячеистый бетон автоклавного твердения, полученный из смеси, содержащей известь-кипелку, кремнеземистый компонент, алюминиевую пудру и воду. Соотношение между кремнеземистым компонентом и известью находится в пределах 2,4 3,6 вода берется в количестве, обеспечивающем оптимальную текучесть. Количество алюминиевой пудры в смеси зависит от заданного объема ячеистобетонной смеси [3]
Сырьевая база производства автоклавных силикатных изделий для жилищно-гражданского и промышленного строительства значительно шире, чем для бетонных изделий. Знергозатраты на производство материала и возведение конструкций почти в 2 раза меньше, чем на производство материала и возведение стен из кирпича и керамзитобетонита, а удельный расход вяжущего (извести), на 1 м 3 газосиликата на 25 30% меньше, чем расход цемента на производство 1 м 3 газобетона на цементе [1] Огнестойкость газосиликата соответствует ГОСТу.

Однако, с уменьшением плотности газосиликата, то есть при улучшении его теплотехнических характеристик и уменьшении веса конструкций значительно уменьшается и марка материала по прочности на сжатие, что выводит его из категории конструкционного в теплоизоляционный материал, а это снижает эффективность применения его как стенового материала в строительстве. Кварцевый песок, как один из основных компонентов газосиликата, имеет промышленные запасы не во всех регионах и для некоторых регионов интенсивного строительства является дефицитным и дорогим сырьем из-за значительных транспортных расходов. Кроме того, кварцевый песок высокоабразивный материал. При его измельчении очень интенсивно изнашиваются рабочие органы помольного оборудования и требуется частое их восстановление.

Цель изобретения улучшение физико-механических свойств материала.

Поставленная цель согласно изобретению достигается тем, что при производстве газосиликата кварцевый песок заменяется новым кремнеземистым компонентом аргиллитом. Аргиллит это горная порода, имеющая следующий минералогический состав,
SiO2 51 61,86
Al2O3 13,45 15,66
Fe2O3 2 6
CaO 1,42 10,54
SO3 0,1 2
K2O 2,2 2,5
Na2O 0,6 0,8
MgO 0,1 2,8
Прочие 7,98 13,50.

Порода находится в тонкодисперсном спрессованном состоянии.

Объемная масса аргиллита 1,8 1,9 г/м 3 (справочно кварцевый песок 2,65 2,7 г/см 3 ). При изготовлении ячеистого бетона на аргиллите компоненты вводятся в следующем соотношении (по массе сухой смеси),
Известь кипелка 10 25
Аргиллит 75 90
Алюминиевая пудра 0,02 0,1.

Новым в изобретении является замена кварцевого песка, состоящего из диоксида кремния SiO2 на аргиллит, содержащий оксиды кремния, алюминия, железа SiO2, Al2O3, Fe2O3. В процессе диспергирования компонентов материала в жидкой среде происходит механическое активирование индивидуальных реагентов и их смесей. При химическом взаимодействии извести-кипелки (CaO + MgO) с оксидами SiO2, Al2O3, Fe2O3, содержащимися в аргиллите, образуются силикаты, алюминаты и ферриты кальция. При гидротермальной обработке материала и автоклаве под давлением насыщенного пара 0,8 1,2 МПа происходит гидратация минералов с образованием различных по составу и структуре кристаллов гидросиликатов, гидроалюминатов и гидроалюмоферритов кальция, их твердых растворов, комплексных соединений. Свободные CaO и MgO гидратируются с образованием Ca(OH)2 и Mg(OH)2. Таким образом, при замене кварцевого песка на аргиллит по технологии производства газосиликата синтезируется новое цементирующее вещество с новыми физико-механическими свойствами.

Существенным отличием нового материала является то, что при гидротермальной обработке смеси образуются гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроалюмоферриты кальция, что приближает материал по составу к цементу.

При конкретном изготовлении силикатного ячеистого бетона на аргиллите с введением извести меньше 10% и аргиллита больше 90% получается материал с уменьшенной плотностью и низкой прочностью, пригодный для применения только в качестве теплоизоляционной засыпки.

При введении извести больше 25% и аргиллита меньше 75% получается материал с увеличенной плотностью и увеличенным расходом вяжущего, что снижает экономическую эффективность его производства.

При конкретном изготовлении силикатного ячеистого бетона на аргиллите в предлагаемом составе компонентов,
Известь 10 25
Аргиллит 75 90
Алюминиевая пудра 0,02 0,1
получается материал соответствующий требованиям ГОСТ 25485-82 на автоклавные ячеистые бетоны. Новый материал имеет более высокие технические свойства по сравнению с газосиликатом и получен с минимальными затратами материальных, в первую очередь топливно-энергетических ресурсов. Снижение затрат на эксплуатационное поддержание помольного оборудования и замена произвольного кремнеземистого компонента песка на местное сырье аргиллита, значительно снижает себестоимость нового материала и повышает экономическую эффективность его применения в строительстве.

В качестве примера изготовления изобретения в лабораторных условиях выполнены образцы силикатного ячеистого бетона на кварцевом песке (газосиликат) и на аргиллите при одинаковом содержании вяжущего извести. Образцы изготовлены по стандартной технологии производства силикатного ячеистого бетона автоклавного твердения: совместный помол и смешивание компонентов в жидкой среде, добавление порообразователя, автоклавная обработка при давлении пара 0,8 МПа, в течение 12 ч. Сырье для образцов взято из следующих источников: кварцевый песок завозится в город из песчаных карьеров на Украине; известь кипелка из Каменского карьера Адлеровского района города Сочи, аргиллит из Ново-пластунского карьера города Сочи. Состав аргиллита Ново-Пластунского месторождения следующий, SiO2 61; Al2O3 12,6; Fe2O3 5; CaO 6,1; MgO 2; K2O 2,4; NaO 0,5; SO3 0,5, п.п.п. 9,1.

Проба N 1 образцы на кварцевом песке состава, известь кипелка 10; песок кварцевый 90, алюминиевая пудра 0,1.

Проба N 2 образцы на аргиллите состава,
Известь кипелка 10
Аргиллита 90
Алюминиевая пудра 0,1.

Образцы на прочность испытаны в лаборатории.

Сравнение результатов испытания образцов не прочность показало, что при одинаковой марке по плотности марка образцов из аргиллита по прочности на сжатие в среднем на 70% выше, чем образцов на кварцевом песке.

Использование предлагаемого материала позволит уменьшить вес ограждающих конструкций зданий и сооружений, уменьшить транспортные расходы на перевозку строительного материала к месту строительства. Кроме того, замена привозного сырья, кварцевого песка на местное сырье аргиллит значительно уменьшит себестоимость материала. Уменьшение эксплуатационных расходов на поддержание помольного оборудования из-за меньшей абразивности аргиллита по сравнению с песком, также снизит себестоимость материала.

Ознакомьтесь так же:  Гражданский кодекс компенсация расходов

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Силикатный ячеистый бетон автоклавного твердения, полученный из смеси, содержащей известь-кипелку, кремнеземистый компонент, алюминиевую пудру и воду, отличающийся тем, что в качестве кремнеземистого компонента используют аргиллит при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.

Известь-кипелка 10 25
Аргиллит 75 90
Алюминиевая пудра (сверх 100% извести и аргиллита) 0,02 0,1
Вода До оптимальной текучести смеси

Ячеистый бетон. Введение.

Ячеистый бетон – это искусственный материал, полученный в результате твердения поризованной смеси, состоящей из гидравлических вяжущих веществ, тонкодисперсного кремнеземистого компонента, воды и газообразующей добавки.

В ячеистых бетонах содержится более 60% пустот, например, бетон плотностью 500 кг/м3 содержит 75% пустот. Образование пористой (ячеистой) структуры происходит либо за счет специальных газообразующих добавок, либо за счет введения в смесь специально приготовленной пены. По этой классификации ячеистые бетоны разделяются на газобетоны и пенобетоны, при этом физико-механические и эксплуатационные показатели бетонов при прочих равных условиях практически одинаковы.

По способу гидротермальной обработки ячеистые бетоны делятся на две основные группы: бетоны автоклавного и неавтоклавного твердения (пропаривание или воздушное твердение). Качества таких бетонов значительно отличаются друга от друга, потому что автоклавная обработка изменяет их минералогический состав.

Производство автоклавного ячеистого бетона стало развиваться более 100 лет назад. В 1880 г. был выдан патент Михаэлису на запаривание в автоклаве известково-песчаной смеси в течение 9-10 часов под давлением около 0,8 МПа. Изобретение В.Михаэлиса имело огромное значение для развития производства автоклавных материалов, в том числе и ячеистых бетонов.

В 1889 г. патент получил Гофман (Прага), по методике которого ячеистый бетон производился на основе углекислого газа, образующегося в результате реакции между соляной кислотой и бикарбонатом натрия. На основе этого патента изготавливались перегородочные плиты из газогипса.

Следующий патент на получение ячеистого бетона был выдан в 1917 г. в Голландии. По этому патенту в ячеистом бетоне в качестве газообразователя применялась органическая добавка (дрожжи). Однако, из-за вредного воздействия органических добавок на бетон, изобретение не получило распространения.

Другие патенты для газообразования и вспучивания ячеистобетонной смеси рекомендуют использовать перекись водорода с гипохлоритом кальция. Вспучивание смеси осуществляется за счет выделения кислорода в ходе реакции.

Ячеистый бетон можно получать в результате реакции разложения карбида кальция в присутствии воды с выделением газа ацетилена.

В 1919 г. Грош впервые предложил применение металлической пудры для газообразования при производстве ячеистого бетона. Металлическая пудра может быть цинковой, магниевой, алюминиевой. Последняя получила очень широкое распространение.

Известно, что между алюминием и гидратом окиси кальция происходит химическая реакция, в ходе которой в большом количестве выделяются газ (водород), тепло и происходит связывание воды, что положительно влияет на загустевание (ускоряет) и схватывание ячеистобетонной смеси.

При использовании алюминиевой пудры образуются газовые поры (ячейки) с равномерной структурой. Это имеет большое значение для увеличения качества изделий и повышения их долговечности при эксплуатации зданий.

Ячеистый бетон, широко известный в настоящее время во всем мире, был запатентован в Швеции в 1923 г. изобретателем Эриксоном, которого считают основоположником современного ячеистого бетона, применяемого в строительстве. Через 15 лет появились первые армированные изделия, которые вначале применялись в странах Скандинавии. Однако далеко не все патенты были реализованы в практике производства ячеистобетонных изделий.

Появление пенобетонов связано с развитием органической химии. Способ получения их обычно основан на введении в смесь свежеприготовленной пены или же пенообразователя с последующим совместным их перемешиванием.

Одним из первых патентов на получение пенобетона является патент, выданный Байру в 1925 г. Способ изготовления пенобетона, предложенным Христианом и Нильсоном (Швеция), заключался в том, что цементный и мыльный растворы после интенсивного совместного перемешивания и получения поризованной смеси разливают в формы для загустевания и твердения. В Германии был изобретен метод, в котором пенообразователем служили растворимые в щелочи продукты конденсации фенолальдегида. При этом предлагалось пенообразователь перемешивать со смесью или же приготавливать отдельно пену, перемешивая ее со смесью. Для приготовления пены употреблялись высокомолекулярные органические вещества, например сапонины, белки, мыло, энелатины, сульфонаты и др. Было предложено много различных пенообразователей, которые с большим или меньшим успехом опробовались в промышленных условиях. Однако широкое применение нашли следующие пенообразователи: клееканифольный, смолосапоновый, алюмосульфоновый и гидролизованная кровь. В последующие годы благодаря бурному развитию производства новых высокоэффективных поверхностно-активных веществ появился целый ряд различных высокоэффективных пенообразователей. Число патентов на получение пенобетонов значительно больше, чем на газобетон.

сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления теплоизоляционных и конструктивно-теплоизоляционных изделий из ячеистых бетонов. Сырьевая смесь для приготовления ячеистого бетона включает, мас. %; известь 5 — 25; гипс 1 — 5; песчанистый отход литейного производства «горелая земля» 15 — 50; алюминевая пудра 0,1 — 0,4. Сырьевую смесь готовят следующим образом. Граншлак, известь и гипс размалывают совместно в вибромельнице до удельной поверхности 5000 см 2 /г, удельная поверхность отдельно молотого в виде шлама песчанистого компонента («горелой земли» в составах 1 — 5, природного песка 7,8) составляет 2500 см 2 /г. Помол шлама производится в шаровой мельнице. Порообразователь (алюминевая пудра) совместно с сульфанолом приготавливают в специальной мешалке в виде водно — алюминиевой суспензии. В виброгазобетономешалку подают расчетное количество воды, затем шлам и при постоянном перемешивании вяжущее. После двухминутного перемешивания добавляют алюминиевую суспензию и еще через 1 мин перемешивания произоводят заливку формы. Вспучивание происходит в течение 6 — 10 мин. После набора прочности производят срезку горбушки. Твердение осуществляют в автоклавах по режиму: 1 ч — продувка паром; 2 ч — подъем давления до 9 атм; 8 ч — изотермическая выдержка; 3 ч — выпуск пара в естественных условиях в течение 28 сут. Плотность бетона 550 — 1200 кг/м 3 , прочность В 7,5 — В 10. 2 табл.

Рисунки к патенту РФ 2051882

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления теплоизоляционных и конструктивно-теплоизоляционных изделий из ячеистых бетонов.

Известна сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона, включающая гранулированный шлак, негашеную известь, двуводный гипс [1]
Недостатком данной смеси является невозможность получения ячеистого бетона достаточно высокой прочности в силу отсутствия в смеси кремнеземистой составляющей.

Наиболее близко по технической сущности и достигаемому результату является сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона, включающая молотый среднекальциевый (доменный) шлак, известь, кремнеземистый компонент природный песок, гипс, алюминиевую пудру [2]
Известный состав предусматривает включение в смесь кремнезема в виде природного песка. В силу особенностей твердения смеси по этому составу микропористость цементного камня сравнительно невелика. Пониженная микропористость материала межпоровых перегородок является препятствием при получении ячеистого бетона с повышенными теплоизолирующими свойствами, в то время как ячеистый бетон в основном применяется в наружных конструкциях зданий для теплозащиты.

Цель изобретения уменьшение теплопроводности ячеистого бетона.

Это достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона, включающая среднекальциевый шлак, известь, гипс, кремнеземистый компонент и алюминиевую пудру, в качестве компонента содержит песчанистый отход литейного производства («горелую землю») при следующем соотношении компонентов, мас. Известь 5-25 Гипс 1-5
Песчанистый отход
литейного производства («горелая земля») 15-50 Алюминиевая пудра 0,1-0,04
Среднекальциевый шлак Остальное
Кремнеземистый отход литейного производства «горелая земля» это кварцевый песок, прошедший высокотемпературную обработку. В результате такой обработки зерна песка растрескиваются. Косвенным подтверждением растрескивания является существенно более высокая (в 3 раза) размолоспособность «горелой земли» по сравнению с природным песком. Кроме того, при воздействии высоких температур от расплавленного металла кварц «горелой земли» частично переходит в другие более активные формы кремнезема.

Благодаря повышенной химической активности кремнеземистого компонента в виде «горелой земли» при твердении бетона образуется большее количество мелкокристаллических низкоосновных новообразований, чем при использовании природного песка, что способствует повышению содержания микропористой гелевидной составляющей затвердевшего бетона. Непрореагировавшие зерна «горелой земли» поризованы за счет избыточной трещиноватости, зерна же природного песка, не прошедшие высокотемпературной обработки, характеризуются достаточно высокой плотностью.

Следствием всего этого является улучшение микроструктуры цементирующего вещества ячеистого бетона, в котором природный песок земенен «горелой землей», повышается микропористость межпоровых перегородок, окаймляющих крупные воздушные поры, полученный с помощью порообразователя. Таким образом, на основе природного песка и на основе «горелой земли» можно получить равноплотные бетоны, но с разной дифференциальной пористостью. В случае использования «горелой земли» ячеистый бетон содержит повышенное количество микропор. Как известно, теплопроводность, являясь функцией плотности, в то же время не находится от нее в прямолинейной зависимости и в равноплотных материалах тем ниже, чем выше в них соотношение микро- и макропор.

Ознакомьтесь так же:  Осаго про аудатекс

Предлагаемые пределы соотношения шлака и отхода литейного производства «горелая земля» гарантируют получение ячеистых бетонов высокой прочности в сочетании с пониженными показателями теплопроводности или повышенными показателями теплосопротивления. Увеличение содержания в смеси «горелой земли» сверх 50% должно сопровождаться уменьшением других компонентов. Уменьшение же суммарного количества шлака и извести менее 49% отрицательно скажется на прочность бетона в связи с малым количеством основных компонентов вяжущего в смеси.

Уменьшение в смеси отхода литейного производства «горелой земли» ниже 15% уменьшает эффективность улучшения теплофизических свойств бетона.

Для проверки эффективности предлагаемой композиции были изготовлены образцы ячеистого бетона из сырьевых смесей по прототипу с природным песком и по предлагаемому составу с «горелой землей». Для этого совместному помолу в вибромельнице подвергали смесь граншлака, извести и гипса, а «горелую землю» и песок для смеси по прототипу размалывали в шаровой мельнице отдельно в виде шлама. Удельная поверхность совместномолотой смеси 5000 см 2 /г, удельная поверхность отдельно молотого песчанистого компонента 2500 см 2 /г.

Порообразователь алюминиевую пудру, совместно с сульфанолом приготавливали в специальной мешалке в виде водно-алюминиевой суспензии.

В виброгазобетономешалку подавали расчетное количество воды, затем шлам и при постоянном перемешивании вяжущее. После двухминутного перемешивания добавляли алюминиевую суспензию и еще через 1 мин перемешивания производили заливку формы. Вспучивание происходило в течение 6-10 мин. После набора прочности производилась срезка горбушки. Твердение осуществляли в автоклавах по режиму: 1 ч продувка паром; 2 ч подъем давления до 9 атм; 8 ч изотермическая выдержка; 3 ч выпуск пара и в естественных условиях в течение 28 сут.

Для экспериментов по предлагаемому составу и прототипу использовались доменный граншлак и отход литейного производства Западно-Сибирского металлургического комбината (г. Новокузнецк), химический состав которых представлен в табл.1.

В качестве других компонентов использовались известь (ГОСТ 9179-77), песок кварцевый (ГОСТ 8736-85), гипс двуводный (ГОСТ 4013-82), алюминиевая пудра марки ПАП-1 (ГОСТ 5494-71), сульфанол, портландцемент марки 400.

Составы сырьевых смесей по изобретению и прототипу, а также результаты испытаний приведены в табл.2.

Как видно из данных табл.2, использование в качестве кремнеземистого компонента литейного производства «горелая земля» позволяет получить газошлакобетон с улучшенными теплоизолирующими показателями, коэффициент теплопроводности примерно на 30% выше, чем по прототипу при условии равноплотности сравниваемых материалов.

Испытания показали, что ячеистый бетон на основе предлагаемой смеси характеризуется высокими показателями прочности (см. табл.2) и морозостойкости не менее 50 циклов теплосмен без дефектов и потери прочности.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА, включающая среднекальциевый шлак, известь, гипс, кремнеземистый компонент и алюминиевую пудру, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения теплопроводности ячеистого бетона, в качестве кремнеземистого компонента она содержит песчанистый отход литейного производства («горелую землю») при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Известь — 5 — 25
Гипс — 1 — 5
Песчанистый отход литейного производства («горелая земля») — 15 — 50
Алюминиевая пудра — 0,1 — 0,04
Среднекальциевый шлак — Остальное

Ячеистый бетон на основе керамической безобжиговой композиции

Владельцы патента RU 2440941:

Ячеистый бетон на основе керамической безобжиговой композиции содержит, мас.ч.: метакаолин — 100, аморфный кремнезем — 10-20, низкомодульное жидкое стекло — 100-130, кремнефтористый натрий — 15-30, сополимер эфира метакриловой кислоты и стирола — 3-6, суперпластификатор на основе нафталинсульфокислоты и формальдегида — 0,3-1,0, гипсовое вяжущее — 3-7, синтетический пенообразователь — 2-3, гидрофобизатор — 0,5-2,5, стеклянные (базальтовые) волокна — 0,3-0,5, вода — 20-50. Технический результат: повышение удобоукладываемости формовочных смесей, обладающих быстрым затвердеванием и набором прочности, повышение физико-механических свойств получаемого материала: морозостойкости и водостойкости, снижение хрупкости, при получении плотных и прочных декоративно-облицовочных изделий с качественной лицевой поверхностью для облицовки фасадов и блоков из особо легкого (плотностью 150-300 кг/куб.м) теплоизоляционного бетона с эффективными теплофизическими характеристиками. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к составам для получения керамического композиционного материала, и может быть использовано для производства теплоизоляционного ячеистого бетона при изготовлении из этого материала стеновых блоков, плит, панелей и др., предназначенных для применения в жилищном, промышленном и гражданском строительстве.

Известно вяжущее для изготовления безобжиговых строительных материалов (см. а/с СССР №245629, кл. МКИ С04В 7/153, бюл. №19, 04.06.1969), включающее молотый доменный шлак, каолиновую глину и несиликатные соединения щелочных металлов, дающих в водных растворах щелочную реакцию.

Известен ячеистый бетон (см. а/с СССР №214367, кл. МКИ С04В 23/06, бюл. №11, 20.03.1968) на вяжущем, включающем молотый доменный шлак, каолиновую глину и несиликатные соединения щелочных металлов.

Недостатками данного вяжущего и ячеистого бетона на его основе являются низкая прочность, водостойкость и высокая хрупкость получаемых материалов.

Последующее развитие науки и опыта применения этих вяжущих, названных шлакощелочными вяжущими (см. Глуховский В.Д. и др. «Шлакощелочные цементы и бетоны», Киев, Будивельник, 1978), возникновение химии неорганических полимеров (см. Толстогузов В.Б. «Неорганические полимеры», М., Наука, 1967 г. и Сычев М.М. «Неорганические клеи». Л., Химия, 1986 г.) привели к пониманию условий создания совершенно новых материалов, подобных природным алюмосиликатам и цеолитам, обладающих высокими физико-механическими свойствами.

Известен ячеистый жаростойкий бетон по способу получения ячеистого жаростойкого бетона (см. патент RU №2103239, кл. МКИ С04В 38/02, бюл. №3, 27.01.1998), содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.ч.:

К недостаткам известного ячеистого жаростойкого бетона следует отнести разброс показателей по плотности и прочности материала, особенно для особо легкого бетона, что обуславливается выбранной технологией вспучивания формовочной смеси из-за наличия пристеночного эффекта, перепада плотности по высоте и возможных колебаний температуры в объеме изделия.

Известны гидравлическая композиция и высокопрочный композитный материал по способу получения высокопрочного композитного материал (см. патент RU №2051135, кл. МКИ С04В 28/08, бюл. №36, 27.12.1995), содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.ч.:

Недостатками известной гидравлической композиции высокопрочного композитного материала являются:

— большой разброс прочностных показателей (Рсж=68-990 кг/кв.см) и показателей по водостойкости (коэф. размяг.=0,2-0,89);

— низкая водостойкость материала в более чем 80% составов из-за применения неводостойких полимеров;

— большой расход полимерных добавок в составах (до 15%), делающих затвердевший материал горючим, т.к. допускается по нормам не более 4%;

— повышенное содержание в выбранном шлаке СаО=42,2% и MgO=6,4% может приводить в определенных условиях к большим деформациям в твердеющем бетоне и деструктивным процессам.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому объекту, выбранным в качестве прототипа, является шлакощелочной ячеистый бетон (см. патент RU №2123484, кл. МКИ С04В 28/08, бюл. №35, 30.12.1998), включающий молотый доменный гранулированный шлак, низкомодульное жидкое стекло, порообразователь и дисперсно-армирующий материал, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.ч.:

Недостатками известного шлакощелочного ячеистого бетона являются большие (до 6 часов) сроки затвердевания и высокая хрупкость материала.

Задачей изобретения является создание на основе керамического безобжигового композиционного материала вспененного ячеистого конструкционно-теплоизоляционного и особо легкого (плотностью 150-300 кг/куб.м) теплоизоляционного бетона, обладающего хорошей формуемостью, быстрым затвердеванием и набором прочности, высокими прочностными свойствами, водостойкостью и морозостойкостью, низким водопоглощением, отсутствием хрупкости и эффективными теплофизическими свойствами.

Данные задачи решаются согласно изобретению тем, что ячеистый бетон на основе керамической безобжиговой композиции, полученной смещением формовочной смеси, включающей щелочной компонент, минеральное связующее, дисперсно-армирующее волокно и воду, дисперсно-армирующее волокно содержит в качестве минерального связующего метакаолин и аморфный кремнезем, в качестве щелочного компонента — низкомодульное жидкое стекло и кремнефтористый натрий в качестве его отвердителя, в качестве полимерного связующего эмульсию акрилового сополимера эфира метакриловой кислоты и стирола с инициатором отверждения, и дополнительно вводятся гипсовое вяжущее в качестве ускорителя твердения пенобетона в начальные сроки, суперпластификатор в качестве отвердителя полимерного связующего, синтетический пенообразователь и полигидроксилаксановый гидрофобизатор, при этом ячеистый бетон содержит компоненты в следующем соотношении, мас.ч.:

в смеси метакаолина, аморфного кремнезема и жидкого стекла стехиометрическое соотношение содержания основных окислов и воды Аl2О3:SiO2:Na2O:Н2O выдерживается как 1:(2,1-4,5):(0,6-1,2):(3-7), а содержание окислов СаО и MgO в составе исходных компонентов не должно превышать 15%, и ячеистый бетон на основе керамической безобжиговой композиции содержит в качестве эмульсии акрилового сополимера сополимер эфира метакриловой кислоты и стирола, получаемый эмульсионным способом, «Акрэмос-512», в качестве инициатора отверждения акрилового сополимера и пластификатора формовочной смеси суперпластификатор на основе нафталинсульфокислоты и формальдегида «С-3», синтетический пенообразователь «Пионер-156», в качестве дисперсно-армирующего волокна стеклянные (базальтовые) волокна длиной 6 мм — 70% и длиной 12 мм — 30%.

Ознакомьтесь так же:  Расторжение мирового соглашения банкротство

Сущность изобретения состоит в том, что указанные признаки являются существенными вследствие получения новых технических, эксплуатационных и экономических эффектов.

Так, заявленное техническое решение в отличие от известных предлагает новый элементный состав формовочной смеси, в котором используется акриловый сополимер с отверждающим его инициатором отверждения, в результате отвержденный, в т.ч. при комнатной температуре, материал приобретает высокую эластичность, прочность и водостойкость. Кроме того, при введении в рецептуру формовочной смеси ячеистого бетона выбранного акрилового сополимера вспененная формовочная смесь гидрофобизируется, что исключает оседание формовочной смеси, а структура отвержденного материала гидрофобизируется в объеме. Поддержание в смеси метакаолина, аморфного кремнезема и жидкого стекла стехиометрического соотношения содержания основных окислов и воды Аl2О3:SiO2:Na2O:H2O в пределах 1:(2,1-4,5):(0,6-1,2):(3-7) обеспечивает получение высоких показателей материала по прочности и его водостойкости.

Таким образом, отличительными признаками заявленного состава являются новая рецептура керамической безобжиговой композиции с указанным стехиометрическим соотношением содержания основных окислов и воды в смеси метакаолина, аморфного кремнезема и жидкого стекла, использование акриловых сополимеров в производстве стройматериалов с отверждающими их инициаторами отверждения, введение в состав ячеистого бетона синтетического пенообразователя и гидрофобизатора.

Заявителю не известен состав для получения ячеистого бетона на основе керамического безобжигового композиционного материала с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого изобретения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Предлагаемое изобретение поясняется примерами его выполнения, где в таблице 1 приведены составы формовочной смеси ячеистого бетона, а результаты физико-механических испытаний образцов, приготовленных из этих смесей, представлены в таблице 2.

сухая молотая смесь для приготовления ячеистого бетона

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам ячеистобетонных смесей для производства стеновых блоков, панелей и в монолитном строительстве. Сухая молотая смесь содержит, мас. %: вяжущее 40 — 50; кремнеземистый компонент 42,8 — 44,2; натриевые и триэтаноламиновые соли алкилсульфата или оксиэтилированные алкилфенолы (0,3 — 1) : 2; пластификатор 0,5 — 1,0; ускоритель твердения — компонент с содержанием Al2O3 28 — 98 % из группы: отход производства алюминия из бокситов, некондиционный боксит, отработанный катализатор. Удельная поверхность смеси составляет 3500 — 4500 см 2 /г. Смесь затворяют водой и осуществляют поризацию при перемешивании ее в смесителе в течение 4 — 10 мин. Пластическая прочность 110 — 180 г/см 2 . Прочность на сжатие через 28 суток 45 — 95 кг/см 2 . 2 табл.

Рисунки к патенту РФ 2081096

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам ячеистобетонных смесей, и может быть использовано при производстве стеновых блоков, стеновых панелей и в монолитном домостроении.

Известны сырьевые смеси для приготовления ячеистого бетона, включающие вяжущее, кремнеземистый компонент (песок, зола), порообразователь и воду [1]
Однако эти сырьевые смеси не позволяют интенсифицировать технологический процесс производства изделий из-за медленного набора пластической прочности сырца, необходимой для распалубки изделий и тепловой обработки, сложности процесса приготовления смеси, требующего раздельного перемешивания компонентов, а также отсутствия возможности получить высокие прочностные показатели.

Наиболее близким составом сырьевой смеси является смесь для приготовления ячеистого бетона, включающая вяжущее портландцемент, кремнеземистый компонент золу каменноугольную, порообразователь неионогенное ПАВ — моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля, пластификатор лигносульфонаты, известь и воду [2]
Недостатками известной смеси являются сложность ее приготовления из-за необходимости соблюдения последовательности дозировки компонентов, а также низкая пластическая прочность и морозостойкость и невозможность хранения и транспортирования ее в сухом состоянии.

Техническая задача заключается в упрощении технологии приготовления смеси за счет подбора состава смеси из сухих компонентов, расширении технологических возможностей ее использования, а также повышении прочности в ранние сроки твердения и морозостойкости, увеличении оборачиваемости форм при изготовлении ячеистобетонных изделий.

Поставленная задача решается таким образом, что сухая молотая смесь для приготовления ячеистого бетона, включающая вяжущее, кремнеземистый компонент, порообразователь и пластификатор согласно изобретению дополнительно содержит ускоритель твердения, компонент с содержанием Al2O3 28 98 из группы: отход производства алюминия из бокситов, некондиционный боксит, отработанный катализатор, а в качестве порообразователя натриевые и триэтаноламиновые соли алкилсульфата или оксиэтилированные алкилфенолы при следующем соотношении компонентов, мас. вяжущее 40 50; кремнеземистый компонент 42,8 44,2; указанный порообразователь 0,3 1,2; пластификатор 0,5 1,0; указанный ускоритель твердения 5 15, при этом удельная поверхность смеси составляет 3500 4500 см 2 /г.

Предлагаемая смесь отличается от известной соотношением компонентов и тем, что дополнительно содержит ускоритель твердения, компонент с содержанием Al2O3 28 98 из группы: отход производства алюминия из бокситов, некондиционный боксит, отработанный катализатор, а в качестве порообразователя натриевые и триэтаноламиновые соли алкилсульфата или оксиэтилированные алкилфенолы, а также удельной поверхностью смеси 3500 4500 см 2 /г. При введении эффективных пластификаторов требуется меньшее количество воздухововлекающих веществ для обеспечения заданного содержания воздуха в объеме. Сочетание пластификатора и порообразователя снижает распад и повышает эффективность порообразующей добавки за счет изменения поверхностного натяжения растворов и, следовательно, характера и размера пор. При этом пузырьки воздуха, вовлеченные при использовании поверхностно-активных веществ, улучшают адгезионные свойства и гомогенизируют неустойчивые смеси. Воздушные пузырьки также повышают подвижность бетонной смеси. Благодаря повышению подвижности в смесь нужно вводить меньшее количество воды для сохранения заданной осадки конуса. При этом структура пор, которая формируется при применении синтетических порообразователей, способствует повышению морозостойкости и прочностных показателей ячеистого бетона.

При затворении цемента водой определенное количество пластификатора, физически адсорбированного на активных центрах минералов в процессе помола, переходит в жидкую фазу гидратированного цемента, замедляя процессы его гидратации и твердения. Для предотвращения процессов замедления при твердении в состав комплексной добавки вводят ускоритель набора пластической прочности.

Совместный помол вяжущего, кремнеземистого компонента и комплексной добавки, обеспечивает механико-химическую активизацию поверхности компонентов, более равномерное распределение составляющих комплексной добавки в смеси и механико-физическую адсорбцию добавок на поверхности зерен.

Введение добавок в заявленных количествах обеспечивает стабильные физико-механические свойства, изменение их количественного состава в ту или иную сторону ведет к снижению показателей.

Удельная поверхность более 4500 см 2 /г не целесообразна из-за большой энергоемкости процесса помола, а также снижения технологичности при изготовлении изделий из тонкомолотых вяжущих, а ниже 3500 см 2 /г приводит к дестабилизации свойств бетона из-за неравномерности распределения в сухой смеси добавок и механо-физической адсорбции добавок на поверхности цементных зерен и увеличения водотвердого отношения. Кроме того, предлагаемый состав смеси, измельченный до удельной поверхности 2500 4500 см 2 /г, дает возможность хранить и транспортировать к месту приготовления ячеистобетонной смеси в готовом виде.

Особенность предлагаемой смеси заключается в том, что сухие добавки вводят в смесь вяжущего с кремнеземистым компонентом при помоле. Таким образом, смесь дополнительно активизируют равномерным распределением добавок по всему объему смеси.

Готовую смесь перед формованием затворяют водой и перемешивают в течение 2 10 мин до заданной степени поризации.

Используют следующие материалы:
портландцемент, шлакопортландцемент и др.

кремнеземистый компонент: песок кварцевый, зола каменоугольная;
порообразователь натриевая соль алкилсульфата ТУ 6-00-5763450-86-89; триэтаноламиновая соль алкилсульфата ТУ 13-028-1038-05-89; оксиэтилированный алкилфенол ТУ 427-1-000044-01-92;
пластификатор лигносульфонат модифицированный ТУ 13-028-1038-05-89;
ускоритель твердения компонент с содержанием Al2O3 28 — 98 отходы производства алюминия из бокситов с содержанием Al2O3 50 80
некондиционные бокситы с содержанием Al2O3 28 35 не пригодные для производства алюминия;
отработанные катализаторы с содержанием Al2O3 90 98 — отходы от производства газовой серы.

Примеры составов и физико-механические свойства изделий представлены в табл. 1 и 2.

Ячеистобетонную смесь готовили и производили испытания согласно CH 277 — 80.

Как видно из табл. 2, предлагаемая смесь позволяет по сравнению с известной улучшить физико-механические характеристики ячеистого бетона, упростить технологию его приготовления и расширить технологические возможности, благодаря исключению воды из его состава на период хранения до востребования и возможности поризации смеси в водном смесителе.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сухая молотая смесь для приготовления ячеистого бетона, включающая вяжущее, кремнеземистый компонент, порообразователь и пластификатор, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ускоритель твердения — компонент с содержанием AI2О3 28 98% из группы: отход производства алюминия из бокситов, некондиционный боксит, отработанный катализатор, а в качестве порообразователя натриевые или триэтаноламиновые соли алкилсульфата или оксиэтилированные алкилфенолы при следующем соотношении компонентов, мас.

Вяжущее 40 50
Кремнеземистый компонент 42,0 44,2
Указанный порообразователь 0,3 1,2
Пластификатор 0,5 1,0
Указанный ускоритель твердения 5 15
при этом удельная поверхность смеси составляет 3500 4500 см 2 /г.