СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА НА ДРЕВЕСНОМ ЗАПОЛНИТЕЛЕ Российский патент 2001 года по МПК C04B28/04 C04B28/04 C04B18/26 

Описание патента на изобретение RU2162451C2

Изобретение относится к строительству, более конкретно к области строительных материалов, а именно к способам изготовления легких бетонов на древесном заполнителе. Способ может быть использован при производстве строительных конструкций для жилых и промышленных зданий и сооружений.

Известны способы изготовления строительных изделий, при которых нагревают отдельные компоненты бетонной смеси или бетонную смесь в целом. При этом используют внешние источники тепла. Например, при изготовлении арболитовых изделий предварительно подогревают заполнитель (древесную стружку) в кипящей воде в течение 5-10 минут. Отдельно подогревают гашеную известь и цемент. Все операции проводят при перемешивании. Затем полученную смесь, уложенную в форму, уплотняют и выдерживают в камере при 180-200oC, влажности 90-100% в течение 60-180 минут (1).

Недостатком данного способа является его энергоемкость и нетехнологичность из-за наличия операций нагрева как входящих компонентов арболитовой смеси, так и всей смеси.

Известен способ изготовления арболитовых изделий (2), при котором заполнитель обрабатывают водным раствором хлорида кальция, вводят цемент, отформованное изделие выдерживают в течение 11 часов в естественных условиях, после этого проводят тепловую обработку переменным током в воздушно-сухих условиях при температуре 36oC в течение 7 часов. Прочность образцов в возрасте 28 суток достигает 15 кг/см2.

К недостаткам данного способа следует отнести низкую прочность бетона и необходимость операции выдержки отформованного изделия в течение 11 часов с последующей тепловой обработкой в течение 7 часов при 36oC, что делает этот способ энергоемким, длительным и нетехнологичным, особенно при организации бетонных работ в условиях отрицательных температур или непосредственно на строительной площадке.

Наиболее близким по количеству существенных признаков и достигаемому результату является способ (3), согласно которому предварительному нагреву до 95-98oC подвергают водный раствор окисного сернокислого железа (ρ = 1,1 г/см3) перемешивают его с древесным заполнителем в течение 5 минут, после чего в процессе перемешивания вводят раствор хлористого кальция, известкового молока, портландцемента и недостающую воду. Образцы твердеют в естественных условиях. Прочность в возрасте 1, 7, 28 суток соответственно равна: 4,0; 23,6; 47,6 кг/см2.

К недостатком известного способа следует отнести необходимость внешнего источника тепла (раствор окисного сернокислого железа нагревают до 95-98oC), а также наличие большого количества компонентов (окисное сернокислое железо, хлористый кальций, известковое молоко). Кроме того, несмотря на то, что прочность арболита 28-и суток составляет 47,6 кг/см2, все же скорость набора прочности остается низкой и составляет в возрасте одних суток 4,0 кг/см2. Все это сдерживает использование технического решения по а. св. (3) в условиях отрицательных температур при организации бетонных работ на стройплощадке, когда вопросы прочности бетона особенно в ранние сроки твердения (1-3) суток, без усложнения технологии и минимальных энергозатратах, становятся актуальными. А при производстве бетона на древесном заполнителе проблемы технологичности и энергозатрат становятся наиболее злободневными, т.к. необходимо предусмотреть операции, направленные на снижение химической агрессивности древесины по отношению к цементу.

В основу изобретения положена задача снижения энергозатрат и упрощения технологии изготовления легкого бетона на древесном заполнителе, а технический результат заключается в одновременном при этом повышении ранней прочности бетона.

Поставленная задача решена следующим образом. Согласно заявленному способу готовят водный раствор хлорида железа с плотностью 1,06 г/см3, берут 1/4 часть этого раствора и перемешивают с древесным заполнителем, после чего вводят тонкомолотый порошок известняка, не прекращая перемешивания, вводят 1/2 часть приготовленного раствора FeCl3, затем портландцемент и оставшийся раствор хлорида железа.

Общее между заявляемым способом и прототипом в том, что древесный заполнитель обрабатывают раствором железосодержащего компонента и дополнительно при перемешивании вводят кальцийсодержащий компонент.

Отличие заявляемого способа от прототипа состоит в том, что в качестве железосодержащего компонента берут хлорид железа и вводят его в бетонную смесь в три приема. Одной четвертью раствора хлорида железа смачивают древесный заполнитель, далее 1/2 часть от приготовленного раствора вводят после известняка, оставшуюся 1/4 часть - после портландцемента. Кроме того, в заявляемом способе кальцийсодержащую добавку берут в виде одного компонента - порошка известняка, а в прототипе используют два компонента: раствор хлорида кальция и известковое молоко. Дополнительно следует отметить, что заявляемый способ изготовления легкого бетона на древесном заполнителе не требует внешнего источника тепла, как в прототипе, когда раствор окисного сернокислого железа нагревают до 95-98oC.

Проведенный анализ позволяет сделать вывод о наличии новизны и существенных признаков заявляемого способа. Последовательность операций, заявляемая в данном способе, инициирует в бетонной смеси комплекс физико-химических процессов. Так при смачивании древесного заполнителя одной четвертью приготовленного раствора хлорида железа происходит гидролиз хлорида железа с образованием соляной кислоты, которая окисляет стенки пор и трахеид древесного заполнителя. Этот процесс идет с выделением тепла и приводит к снижению химической агрессивности древесины. Взаимодействие введенного далее известняка и добавленной 1/2 части раствора хлорида железа значительно усиливает экзотермию, приводит к образованию ускорителя твердения - CaCl2. Повышенная температура способствует увеличению степени гидролиза хлорида железа до гидроксида железа и выделения его в коллоидном состоянии. Эти частицы, адсорбируясь древесиной, образуют защитное покрытие стенок и капилляров заполнителя. Процесс адсорбции так же экзотермичен и вносит свою долю в прогрев системы. Далее цемент и оставшуюся часть раствора добавляют уже после операций обработки заполнителя, внутренняя поверхность которого и часть внешней уже кальматирована и "Цементные яды" не поступают в вяжущее.

Положительным результатом данного способа является тот факт, что используются энергетические резервы компонентов бетонной смеси, когда затворитель вступает в реакцию с материалом заполнителя и добавкой. Прогрев смеси происходит за счет химической термоактивации внутренней капиллярно-пористой структуры заполнителя. Зоной выделения тепла при этом служит внутреннее пространство заполнителя, что обеспечивает направление массопереноса жидкости и термодиффузии в цемент, предотвращает его обезвоживание, влажностные деформации древесины, способствует ускорению твердения и повышению прочности легкого бетона.

Сущность заявляемого способа и возможность его осуществления поясняется на примере оптимального состава смеси, мас. %:
Портландцемент - 29,0
Древесный заполнитель - 34,0
Известняк - 3,0
Хлорид железа - 2,6
Вода - 31,4
Следует отметить, что водо-твердое отношение (В/Т) в заявляемой бетонной смеси равно 0,46.

Готовят раствор хлорида железа при указанном количестве соли и воды плотностью 1,06 г/см3. Одной четвертью этого раствора смачивают при перемешивании заполнитель (щепа сечением 2-5 мм, длиной 25-30 мм, порода смешанная, насыпная масса 400 кг/м3 влажность 15-20%). В подготовленный заполнитель вводят тонкомолотый известняк (уд. поверхность 3500 см2/г) и добавляют 1/2 часть приготовленного раствора FeCl3 и, не прекращая перемешивания, вводят портландцемент марки 400 и оставшийся раствор хлорида железа. Длительность перемешивания на любом этапе составляет в среднем 3 мин. Предельное время перемешивания оценивается визуально до появления в бетонной смеси газообразных пузырьков и однородностью массы. Далее загружают укладчик, который подает смесь в формы-блоки размером 19 х 19 х 39 см и уплотняют. После твердения при обычных условиях проводят распалубку и определяют предел прочности образцов при сжатии.

В ходе твердения определяют удельное тепловыделение этих образцов и образцов, приготовленных по составу прототипа по стандартной методике (4). Использован термосный метод, в котором с помощью термопар измерялась температура в характерных точках образцов. На основании этих данных строились температурные поля, определялось удельное тепловыделение.

Данные представлены в таблице.

Как видно из таблицы, использование предлагаемого способа изготовления легкого бетона на древесном заполнителе позволяет значительно увеличить прочность в ранние сроки твердения. В возрасте 1-х и 28-и суток прочность образцов, полученных по заявляемому способу, превышает прочность прототипа соответственно в 3,7 и 1,3 раза. Высокое значение удельного тепловыделения (на 100 кДж/кг больше, чем в прототипе) за счет химической термоактивации обеспечивает саморазогрев бетонной смеси на протяжении всего процесса структурообразования. Заявляемый способ изготовления легкого бетона на древесном заполнителе не требует дополнительных внешних источников тепла, что упрощает технологию, особенно при организации бетонных работ в условиях отрицательных температур.

Источники информации приняты во внимание
1. Авторское свидетельство СССР N 355134, кл. С 04 В 43/16, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР N 637399, кл. С 04 В 43/12, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР N 697485, кл. С 04 В 43/12, 1979.

4. Запорожец И.Д., Окороков С.Д., Порийский А.А. Тепловыделение бетона. М., Стройиздат 1966, 314 с.

Похожие патенты RU2162451C2

название год авторы номер документа
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АРБОЛИТА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1998
  • Шешуков А.П.
  • Масликова М.А.
  • Бородин О.Н.
  • Федосов А.Б.
  • Алесина Н.В.
RU2153478C1
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ШТУЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ОПИЛКОБЕТОНА С ДОБАВЛЕНИЕМ ЗОЛЫ-УНОСА 2012
  • Лихачева Светлана Юрьевна
  • Лебедев Михаил Александрович
RU2570727C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ ЗАТВОРЕНИЯ ЦЕМЕНТА 1999
  • Семенова Г.Д.
  • Саркисов Ю.С.
  • Еремина А.Н.
  • Семенов В.Д.
  • Образцов С.В.
RU2163582C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО 2010
  • Саркисов Александр Сергеевич
  • Саркисов Юрий Сергеевич
  • Саркисов Андрей Александрович
  • Саркисова Валентина Александровна
  • Саркисов Сергей Юрьевич
  • Саркисов Дмитрий Юрьевич
  • Саркисова Анна Юрьевна
  • Давыдова Наталья Григорьевна
RU2431622C1
СОСТАВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА 2007
  • Федосов Сергей Викторович
  • Акулова Марина Владимировна
  • Касаткина Валентина Ивановна
  • Падохин Валерий Алексеевич
  • Стрельников Андрей Николаевич
RU2345005C2
Способ получения арболита 2019
  • Лебедева Надежда Анатольевна
  • Воропай Людмила Михайловна
  • Сеничев Василий Павлович
  • Тихановская Галина Алексеевна
RU2746720C2
БЕТОННАЯ СМЕСЬ 2010
  • Иващенко Юрий Григорьевич
  • Шошин Евгений Александрович
  • Мухамбеткалиев Кайрат Куаншкалиевич
  • Хомяков Иван Владимирович
  • Буянов Евгений Сергеевич
RU2433974C1
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОПИЛКОБЕТОННЫХ КИРПИЧЕЙ ^МЕТОДОМ ПОЛУСУХОГО ВИБРОПРЕССОВАНИЯ 2012
  • Лихачева Светлана Юрьевна
  • Лебедев Михаил Александрович
RU2570726C2
СМЕСЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА 2012
  • Пименова Лариса Николаевна
  • Кудяков Александр Иванович
  • Пастухов Павел Петрович
RU2507181C1
ФИБРОБЕТОННАЯ СМЕСЬ 2008
  • Перфилов Владимир Александрович
  • Алаторцева Ульяна Владимировна
  • Тюрин Александр Анатольевич
RU2386599C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 162 451 C2

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА НА ДРЕВЕСНОМ ЗАПОЛНИТЕЛЕ

Изобретение относится к строительству, более конкретно к области строительных материалов, а именно к способам изготовления легких бетонов на древесном заполнителе, и может быть использовано при возведении строительных конструкций для жилых и промышленных зданий и сооружений. Суть предлагаемого способа приготовления легкого бетона на древесном заполнителе заключается в последовательности введения компонентов в бетонную смесь. Все компоненты вводятся в процессе перемешивания смеси. Вначале древесный заполнитель из щепы смешанных пород смачивают 1/4 частью приготовленного раствора хлорида железа (ρ = 1,06 г/см3) после чего вводят тонкомолотый порошок известняка и половину приготовленного раствора хлорида железа, а затем добавляют цемент и оставшуюся часть раствора хлорида железа. Технический результат: предлагаемый способ позволяет увеличить прочность легкого бетона по сравнению с прототипом в возрасте 1 и 28 суток соответственно в 3,7 и 1,3 раза без привлечения внешних энергетических источников и упрощает технологию изготовления бетона. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 162 451 C2

1. Способ изготовления легкого бетона на древесном заполнителе, включающий последовательные при перемешивании операции смачивания древесного заполнителя раствором железосодержащего компонента, введения кальцийсодержащего компонента и цемента с последующим формованием и твердением в естественных условиях, отличающийся тем, что в качестве железосодержащего компонента берут раствор хлорида железа, одной четвертой частью которого смачивают древесный заполнитель, в качестве кальцийсодержащего компонента используют тонкомолотый известняк и вводят его в смоченный заполнитель, затем добавляют 1/2 часть приготовленного раствора хлорида железа, после чего вводят цемент и оставшуюся часть раствора хлорида железа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор хлорида железа готовят плотностью 1,06 г/см3. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что готовят бетонную смесь с В/Т = 0,46.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2162451C2

Сырьевая смесь для получения арболита 1976
  • Акодус Вадим Яковлевич
  • Минакова Тамара Владимировна
SU697485A1
Способ приготовления арболитовой смеси 1986
  • Ильченко Николай Григорьевич
  • Шейнкман Авраам Кивович
  • Беликов Владимир Борисович
SU1361125A1
Способ производства арболита 1987
  • Пичугин Анатолий Петрович
  • Бурковская Наталья Ивановна
  • Золочевский Валерий Алексеевич
SU1574572A1
0
SU250718A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АММИАКА 2001
  • Чехов О.С.
  • Семагин А.Н.
RU2216514C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ α-ГАЛАКТОЗИЛЦЕРАМИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 2013
  • Серра Венсан
RU2662156C2
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ГРУППЫ ПО ID ГРУППЫ И QOS ДЛЯ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ ПОТОКОВ В МУЛЬТИВЕЩАТЕЛЬНЫХ И ШИРОКОВЕЩАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ 2012
  • Голмиех Ральф А.
  • Наик Нагараджу
RU2583743C2

RU 2 162 451 C2

Авторы

Шешуков А.П.

Масликова М.А.

Бородин О.Н.

Даты

2001-01-27Публикация

1999-03-30Подача