СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2001 года по МПК C04B40/00 C04B28/02 C04B28/02 C04B18/26 

Изобретение относится к области строительства и предназначено преимущественно для получения строительного материала из смеси измельченной древесины, цемента и жидкого стекла и изготовления изделий из него для строительных конструкций.

Известно изготовление цементно-стружечных плит из смеси, включающей древесную стружку в качестве заполнителя, цемент в качестве вяжущего, а также жидкое стекло и сульфат алюминия в качестве стабилизатора и пластификатора [1]. Плиты изготавливают из указанной массы методом формования на металлических поддонах, сушки в термошкафу с температурой 50^oC в течение 5 ч, распалубки и выдержки при комнатной температуре в течение 14 ч а также кондиционирование в течение 3 ч при 100^oC.

Недостатками известных плит являются:
- их узкоцелевое назначение, в частности для внутренней облицовки стен или изготовления мебели и непригодность для наружного применения и для мест, подверженных воздействию влаги;
- низкие, по сравнению с ДВП с клеевым вяжущим прочностные характеристики.

Известна сырьевая смесь для изготовления арболита и способ ее приготовления, изготавливающаяся из смеси портландцемента, древесного заполнителя, жидкого стекла и воды с добавлением омыленной канифоли [2].

Для приготовления сырьевой смеси древесный заполнитель обрабатывают жидким стеклом, затем перемешивают его с портландцементом и водой, после чего вводят омыленную канифоль в виде технической пены, стабилизированной оставшимся стеклом, и осуществляют вторичное перемещение. Жидкое стекло является стабилизатором технической пены, а омыленная канифоль повышает морозостойкость материала.

Из полученной смеси формуют образцы 10х10х10 см. Уплотнение смеси производят на виброплощадке с частотой 3000 кол./мин и амплитудой 0,5 мм.

Недостатками известного материала являются:
- низкая плотность и прочность материала;
- невозможность для возведения строительных сооружений, в частности многоэтажных;
- высокая разрушительная способность воздействия влаги.

Известен наиболее близкий к заявляемым техническим решениям, выбранный в качестве ближайшего аналога строительный материал, получаемый формованием однородной смеси цемента с измельченной увлажненной древесиной, преимущественно хвойных пород, и жидким стеклом с электростабилизацией смеси при формовании постоянным током с периодическим изменением полюсов [3]. Известен способ изготовления изделий из вышеописанного строительного материала путем приготовления измельченной древесины с просеиванием ее по фракциям, увлажнения древесины, принудительного смешивания ее с цементом и жидким стеклом, загрузки в форму с ее уплотнением прессованием, присоединения формы к электродам, подключения постоянного тока с периодическим изменением полюсов, извлечения из формы и выдержки для приобретения транспортной прочности.

Недостатками известного материала и изделий из него являются:
- низкая прочность связанная с тем, что цемент недостаточно проникает в древесную массу, имеет недостаточное сцепление с ней, непригодность изделий для строительства многоэтажных сооружений;
- большой вес, связанный с большим количеством цемента, а также с тем, что частицы воды окапсюливаются цементом в виде скорлупы, которая при этом легко разрушается под давлением, также уменьшает прочность изделия;
Задачей изобретения является снижение веса, повышение прочности и теплоизолирующей способности изделий из строительного материала.

Поставленная задача решается за счет того, что при изготовлении строительного материала, получаемого формованием однородной смеси цемента с измельченной увлажненной древесиной, преимущественно хвойных пород, и жидким стеклом с электростабилизацией смеси при формовании постоянным током с периодическим изменением полюсов, согласно изобретению, формуемая смесь включает, мас.%:
измельченная древесина - 65
цемент марки 400, 500 - 21
жидкое стекло - 3
вода - остальное
а электростабилизация производится при температуре не более 40^oC в течение 45-60 минут постоянным током мощностью 10 кВт на 1м³ с периодическим изменением полюсов через 4-5 минут.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления изделий из строительного материала путем приготовления измельченной древесины с просеиванием ее по фракциям, увлажнения древесины, принудительного смешивания ее с цементом и жидким стеклом, загрузки в форму с ее уплотнением прессованием, присоединения формы к электродам, подключения постоянного тока с периодическим изменением полюсов, извлечения из формы и выдержки для приобретения транспортной прочности согласно изобретению, форма, боковые стенки которой имеют диэлектрические вкладыши, выполнены из металла, крышка и поддон формы изготовлены из нержавеющей стали с возможностью использования их в качестве электродов, после электростабилизации изделие выдерживают в форме 4-5 часов для приобретения распалубочной прочности, извлечение изделия из формы осуществляют выпрессовыванием на подложке и выдерживают изделие в течение 4-5 суток при комнатной температуре для приобретения транспортной прочности.

Преимущественный вариант выполнения способа изготовления изделий из предложенного нами строительного материала ("Элстар") предполагает выполнение изделий в виде стенных панелей 250х600х1200 мм, блоков 250х250х1000 мм, 250х400х600 мм и перегородок 100х500х1000 мм.

Строительные конструкции из электростабилизированного материала "Элстар" могут быть снабжены снаружи тепловой изоляцией в виде плит 80х600х1200 мм из волокнистого материала и кирпичом половинного размера, которые крепятся к строительной конструкции с помощью гвоздей с концевыми стержнями.

Органический наполнитель на цементном вяжущем и жидком стекле, а также формование изделий с уплотнением прессом позволяет повысить плотность изделий, а электростабилизация при формовании вводит в действие такие физико-молекулярные процессы, как электролиз, электроосмос, обеспечивает проникновение цементных молекул в структуру древесины, что упрочняет изделие, предотвращает образование оболочек в виде цементной скорлупы.

В целом процесс изготовления изделий с прессованием и электростабилизацией повышает прочность, теплоизолирующую способность и снижает их вес.

Внешняя теплоизолирующая облицовка обеспечивает возможность использования изделия из электростабилизированного строительного материала для строительных сооружений в холодных зонах.

Более подробно заявляемые технические решения рассматриваются на примерах их выполнения и чертежах, где представлены
- на фиг. 1 - схема изготовления изделий с электролизацией;
- на фиг. 2 - строительная конструкция с внешней утепляющей облицовкой.

Сырьевая смесь для строительного материала включает, %:
измельченную древесину - 65
цемент марки 400, 500 - 21
жидкое стекло - 3
вода - остальное
Для изготовления смеси предварительно измельчают древесину. При этом древесные отходы лесопиления (ветви, сучья, древесное долголетье, а также технологическую щепу, крупные опилки) пропускают через измельченную машину и сортируют на вибросите, получая нужную фракцию (длиной до 30 мм, шириной до 5 мм, толщиной 2 мм). Измельченную древесину загружают в специальную емкость (бункер) 1. Параллельно с бункером имеется емкость 2 и бункер 3 для цемента, снабженные дозаторами 4. Из бункера 4 измельченная древесина через дозатор 4 загружается в емкость 5 для ее увлажнения дождеванием, после чего перегружается в принудительный смеситель 6. В этот же смеситель из емкости 2 и бункера 3 через дозатор 4 загружается жидкое стекло и цемент. Загруженные компоненты в смесителе перемешиваются до получения однородной массы, которую через выгружной люк смесителя разгружают в специальные металлоформы 7, крышку которых фиксируют на определенном уровне. Загруженные формы подаются на пост электростабилизации, на котором имеется гидравлический пресс 8 и энергоустановка 9. При этом металлоформы 7 имеют диэлектрические вкладыши, а крышка и поддон выполнены из нержавеющей стали и играют роль электродов. Смесь в металлоформах уплотняют с помощью гидропресса 8. При этом формуемая смесь электролизуется постоянным током от энергоустановки 9. Электростабилизационно производят при температуре не более 40^oC в течение 45-60 мин постоянным током мощностью 10 кВт на 1 м³ с периодическим изменением полюсов через 4-5 мин. После электростабилизации формуемые изделия выдерживают в металлоформе 4-5 часов для приобретения распалубной прочности, с помощью пресса 10 вместе с вкладышем и поддоном выпрессовываются и в течение 4-6 суток выдерживаются при комнатной температуре для приобретения транспортной прочности.

Изделие из строительного материала "Элстар" выполняют в виде полнотелых пазоограненных прямоугольных блоков в виде стенных панелей 250х600х1200 мм, блоков 250х250х1000 мм, 250х400х600 мм, перегородок 100х250х1000 мм, 100х500х1000 мм.

Наружные стены строительных конструкций с наружной стороны могут быть снабжены тепловой изоляции в виде плит 80х600х1200 мм 11 их волокнистого материала и кирпичом 12 половинного размера, которые крепятся к строительной конструкции с помощью гвоздей с кольцевыми стрежнями 13.

Средняя плотность "Элстара" в зависимости от марки представлена в таблице.

Теплопроводность "Элстара", высушенного до постоянной массы, составляет, в зависимости от средней плотности, 0,13-0,19 Вт/(м·^oC).

Заявляемые технические решения полностью выполняют задачу, стоящую перед изобретением.

Заявляемые технические решения с характеризующими их отличительными признаками на настоящее время в Российской Федерации и за границей не известны и отвечают требованиям критерия "Новизна".

Заявляемые технические решения являются оригинальными, не вытекают очевидным образом из существующего уровня техники и отвечают требованиям критерия "изобретательский уровень".

Заявляемые технические решения могут быть реализованы в условиях серийного производства с использованием известных технических средств, методик и материалов и отвечают требованиям критерия "промышленная применимость".

Литература
1. SU 1616872, публ. 30.12.1990.

2. SU 1058955, публ. 07.12.1993.

3. RU 95110545, публ. 27.06.1997.

Изобретение относится к строительству и предназначено преимущественно для изготовления строительных изделий типа блоков, перегородок, стенок и других строительных конструкций на основе цемента с использованием измельченных отходов древесины в качестве наполнителя. Технический результат: повышение прочности, снижение веса и теплопроводности. Строительный материал получают формованием однородной смеси цемента с измельченной увлажненной древесиной, преимущественно хвойных пород, и жидким стеклом с электростабилизацией смеси при формовании постоянным током с периодическим изменением полюсов. Формуемая смесь включает, мас.%: измельченная древесина - 65, цемент марки 400, 500 - 21, жидкое стекло - 3, вода - остальное. Электростабилизация производится при температуре не более 40°С в течение 45 - 60 мин постоянным током мощностью 10 кВт на 1 м³ с периодическим изменением полюсов через 4 - 5 мин. Изготовление изделия из строительного материала осуществляют путем приготовления измельченной древесины с просеиванием ее по фракциям, увлажнения древесины, принудительного смешивания ее с цементом и жидким стеклом, загрузки в форму с ее уплотнением прессованием, присоединения формы к электродам, подключения постоянного тока с периодическим изменением полюсов, извлечения из формы и выдержки для приобретения транспортной прочности. Форма, боковые стенки которой имеют диэлектрические вкладыши, выполнена из металла, крышка и поддон формы изготовлены из нержавеющей стали с возможностью использования их в качестве электродов, после электростабилизации изделие выдерживают в форме 4 - 5 ч для приобретения распалубочной прочности. Извлечение изделия из формы осуществляют выпрессовыванием на подложке и выдерживают изделие в течение 4-5 суток при комнатной температуре для приобретения транспортной прочности. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Строительный материал, получаемый формованием однородной смеси цемента с измельченной увлажненной древесиной, преимущественно хвойных пород, и жидким стеклом с электростабилизацией смеси при формовании постоянным током с периодическим изменением полюсов, отличающийся тем, что формуемая смесь включает мас.%:
Измельченная древесина - 65
Цемент марки 400, 500 - 21
Жидкое стекло - 3
Вода - Остальное
а электростабилизация производится при температуре не более 40^oC в течение 45 - 60 мин постоянным током мощностью 10 кВт на 1 м³ с периодическим изменением полюсов через 4 - 5 мин. 2. Способ изготовления изделий из строительного материала по п.1 путем приготовления измельченной древесины с просеиванием ее по фракциям, увлажнения древесины, принудительного смешивания ее с цементом и жидким стеклом, загрузки в форму с ее уплотнением прессованием, присоединения формы к электродам, подключения постоянного тока с периодическим изменением полюсов, извлечения из формы и выдержки для приобретения транспортной прочности, отличающийся тем, что форма, боковые стенки которой имеют диэлектрические вкладыши, выполнена из металла, крышка и поддон формы изготовлены из нержавеющей стали с возможностью использования их в качестве электродов, после электростабилизации изделие выдерживают в форме 4 - 5 ч для приобретения распалубочной прочности, извлечение изделия из формы осуществляют выпрессовыванием на подложке и выдерживают изделие в течение 4 - 5 суток при комнатной температуре для приобретения транспортной прочности. 3. Способ изготовления изделий по п.2, отличающийся тем, что изделие выполняют в виде стенных панелей 250 х 600 х 1200 мм, блоков 250 х 250 х 1000 мм, 250 х 400 х 600 мм и перегородок 100 х 250 х 1000 мм.