СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК C04B38/10 C04B40/00 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для приготовления ячеистых бетонов при производстве теплоизоляционных строительных изделий, для устройства теплоизоляции и в монолитном строительстве.

Известен способ получения ячеистого бетона путем последовательной подачи в смеситель воды, 40-60% ПАВ, кремнеземистого компонента, цемента и пластификатора, перемешивания смеси и ввода оставшейся части ПАВ с последующим перемешиванием смеси до полной поризации. Причем в качестве ПАВ используют сульфонат-порошок или лаурилсульфат натрия в количестве 0,8-2,0% от массы цемента, а в качестве пластификатора в смеситель вводят С-3 в количестве 0,2-0,4% от массы цемента [1].

Недостатком известного способа является слабое воздухововлечение при производстве изделий из ячеистого бетона, неоднородность пористой структуры получаемого материала, длительное время перемешивания и введения компонентов бетонной смеси, а также повышенный расход ПАВ.

Наиболее близким является способ получения ячеистого бетона, включающий приготовление пены, перемешивание ее со смесью вяжущего, наполнителя и раствора добавок. Согласно прототипу смесь готовят путем механохимической активации вяжущего и наполнителя в течение 120-600 с с последующим их перемешиванием в течение 30-120 с с раствором добавок, причем в качестве наполнителя используют аморфный кремнезем фракции 0,01-1,0 мм в количестве 25-60%, а пену с полученной смесью перемешивают в течение 20-60 с [2].

Недостатком известного способа является многостадийность, энерго- и трудоемкость изготовления пенобетонной смеси, нестабильность характеристик получаемого теплоизоляционного пенобетона плотностью менее 350 кг/м³, а также повышенный расход пенообразователя (ПО).

Техническая задача заключается в получении теплоизоляционного ячеистого бетона плотностью менее 350 кг/м³ с качественной пористой структурой, низкими плотностью, теплопроводностью и усадочными деформациями без снижения его прочности, а также в упрощении технологии его изготовления и снижении расхода пенообразователя.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе получения ячеистого бетона, включающем перемешивание пены с цементом и кремнеземистым компонентом - песком - в смесителе до полной поризации смеси согласно предлагаемому решению сначала в смеситель подают воду в количестве, соответствующем В/Т=0,5-0,65, песок и синтетический анионактивный пенообразователь в количестве 0,08-0,1% от массы твердых компонентов и перемешивают компоненты в течение 1,5-2,3 минут, затем вводят цемент и перемешивают компоненты до полной поризации смеси, при этом твердые компоненты вводят в следующих количественных соотношениях, мас.%:

песок - 30-35;

цемент - 65-70.

Вариантом реализации предлагаемого способа является приготовление пенобетонной смеси путем перемешивания пены, кремнеземистого компонента и цемента до полной поризации смеси, в котором согласно предлагаемому решению сначала в смеситель подают воду в количестве, соответствующем В/Т=0,6-0,75, в качестве кремнеземистого компонента вводят перлит мелкой фракции и синтетический анионактивный пенообразователь в количестве 0,08-0,1% от массы твердых компонентов смеси, перемешивают компоненты в течение 1,5-2,3 минут, затем вводят цемент и после этого осуществляют перемешивание до полной поризации смеси, при этом твердые компоненты вводят в следующих количественных соотношениях, мас.%:

перлит - 1-3;

цемент - 97-99.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ получения теплоизоляционного ячеистого бетона отличается от известного тем, что сначала в смеситель подают воду, кремнеземистый компонент (перлит мелкой фракции или песок) и дополнительно вводят синтетический анионактивный пенообразователь в количестве 0,08-0,1% от массы твердых компонентов смеси, перемешивают компоненты в течение 1,5-2,3 минут, затем вводят цемент и после этого осуществляют перемешивание до полной поризации смеси. При этом авторами предложены количественные соотношения твердых компонентов. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Применение вышеуказанных веществ в заявляемых количествах и изменение последовательности их ввода в смеситель позволяет снизить плотность, усадочные деформации, теплопроводность ячеистобетонных изделий и получить теплоизоляционный материал с достаточной прочностью и качественной пористой структурой; уменьшить расход пенообразователя, а также существенно сократить время и упростить технологию изготовления пенобетонной смеси.

Известно, что при изготовлении пенобетона синтетические анионактивные пенообразователи выполняют функции порообразователя: они снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз газ - жидкость, что приводит к образованию пузырьков воздуха и получению пены, которая затем минерализуется.

При реализации данного способа авторами было впервые установлено, что при взаимодействии с кремнеземистым компонентом синтетический анионактивный пенообразователь проявляет свойства гидрофобизатора.

При перемешивании воды, кремнеземистого компонента и пенообразователя, взятых в заявляемых количествах, в смесителе происходит адсорбция молекул ПО на поверхности кремнеземистого компонента. Это позволяет стабилизировать равномерное закрепление частиц компонента в пенобетонной структуре, повысить ее однородность и создать каркас, препятствующий снижению прочности и увеличению усадочных деформаций при уменьшении плотности, а следовательно, и теплопроводности изготавливаемого теплоизоляционного пенобетона, которое достигается за счет более эффективного воздухововлечения на первом этапе перемешивания раствора пенообразователя с кремнеземистым компонентом. При этом увеличивается выход пеноцементной массы из смесителя, что позволяет уменьшить количество применяемого пенообразователя, который при соблюдении предлагаемой последовательности ввода компонентов дополнительно гидрофобизирует кремнеземистый компонент, и отказаться от использования специальных пластифицирующих добавок. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ отличается от известного последовательностью ввода в смеситель компонентов ячеистобетонной смеси, их составом, количественным соотношением и использованием синтетических анионактивных пенообразователей в качестве гидрофобизатора кремнеземистого компонента; уменьшением количества операций и режимов, меньшим расходом пенообразователя на 1 м³ изделий из ячеистого бетона; возможностью получения при реализации предлагаемого способа материала с однородной пористой структурой, более низкой плотностью, теплопроводностью и усадочными деформациями без снижения прочности. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Для приготовления ячеистобетонной смеси использовали портланд- и шлакопортландцементы общестроительного назначения, кремнеземистые компоненты - кварцевый песок с модулем крупности 1-1,5 и перлит мелкой фракции с размером частиц от 0,05 до 0,5 мм, синтетические анионактивные пенообразователи - «Пеностром» и «Морпен», последние использовались также в качестве гидрофобизатора для кремнеземистого компонента.

В смеситель сначала подавали воду в количестве, соответствующем 100% от общего объема воды, и кремнеземистый компонент совместно с пенообразователем в заявляемом количестве и перемешивали 1,5-2,3 мин, после этого вводили цемент и перемешивали до полной поризации смеси в течение 1-1,5 мин.

Для экспериментальной проверки заявляемого способа получения теплоизоляционного ячеистого бетона были подготовлены 9 смесей с песком в качестве кремнеземистого компонента и 9 смесей с перлитом, по три на каждое водотвердое отношение.

В примере №1 для изготовления смеси по предлагаемому способу в смеситель подавали воду в количестве, соответствующем водотвердому отношению 0,6, кварцевый песок с модулем крупности 1-1,5 совместно с синтетическим анионактивным пенообразователем, например, «Пеностром» в количестве 0,1% от массы твердых компонентов смеси и перемешивали в течение 2,3 мин, после чего вводили портландцемент ПЦ 500-Д0 и перемешивали еще 1,5 мин до полной поризации смеси. Количество цемента и кремнеземистого компонента составляет 65 и 35% соответственно от общей массы твердых компонентов смеси.

Таблица 1
Способ изготовления пенобетона (известный прототип)№№ п/пХарактеристика составаВремя перемешивания, минФизико-механические показателиЦемент, %Известь, %Песок, %Сухой смесиСмеси с растворомВсей массыПлотность, кг/м³Прочность, МПаКоэффициент теплопроводности, Вт/м²К14035251020,333000,9860,08240-6020518004,930,17335-651,80,40,9110004,930,3440202010,082,080,44000,9860,1

Таблица 2
Предлагаемый способ изготовления пенобетона№№ п/пХарактеристика составаРежим приготовленияФизико-механические показателиВ/ТПенообразователь, % от твердых компонентовКремнеземистый компонент, %Цемент, %Продолжительность перемешивания воды, пенообразователя и кремнеземистого компонента, минПродолжительность перемешивания смеси с цементом, минПлотность, кг/м³Прочность, МПаКоэффициент теплопроводности Вт/м²·°СМорозостойкость, циклУсадочные деформации, мм/мКремнеземистый компонент - песок10,650,135652,312220,260,056>250,2720,650,130701,512090,2690,053>250,1730,650,083565212200,260,056>250,2540,550,135652,31,53120,4190,078>250,150,550,130701,51,53000,3770,072>250,1260,550,08356521,53150,4230,079>250,1170,50,135652,31,53440,5130,084>250,0780,50,130701,51,53430,5090,084>250,0990,50,08356521,53500,5150,087>250,07Кремнеземистый компонент - перлит100,60,11991,512750,2580,056>250,15110,60,11991,512800,260,056>250,12120,60,081991,513000,2870,067>250,13130,70,13972,31,53100,3050,068>250,1140,70,13972,31,53420,3430,076>250,08150,70,083972,31,53460,3610,078>250,08160,750,139721,53480,3490,078>250,09170,750,139721,53500,3510,079>250,06180,750,0839721,53490,3670,079>250,08

Аналогичным образом изготавливались составы с другими значениями параметров из выбранных диапазонов на пенообразователе «Пеностром»; в примерах №2, 4, 8, 11, 14 и 16 в качестве синтетического анионактивного пенообразователя был использован пенообразователь «Морпен».

Характеристики составов, режимы их приготовления и физикотехнические свойства получаемых теплоизоляционных ячеистых бетонов приведены в табл.2. Свойства материалов, изготовленных по предлагаемому способу, определяли в соответствии с требованиями следующих нормативных документов: ГОСТ 25485-89, ГОСТ 10180-90, ГОСТ 12730.1-78, ГОСТ 7076-99. Полученные значения показателей сравнивали с приведенными в табл.1 характеристиками материала, получаемого при реализации известного способа изготовления пенобетона.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ обеспечивает получение теплоизоляционного ячеистого бетона неавтоклавного твердения с высокими физико-техническими свойствами.

Таким образом, использование заявляемого изобретения позволяет:

- получить теплоизоляционный ячеистый бетон плотностью 200-350 кг/м³ с низкими усадочными деформациями, без снижения прочности при использовании кремнеземистого компонента в количестве до 50% от массы цемента;

- уменьшить расход пенообразователя для изготовления теплоизоляционных ячеистых бетонов;

- использовать для гидрофобизации кремнеземистого компонента предложенные пенообразователи;

- улучшить воздухововлечение в пеноцементной смеси;

- улучшить структуру цементной матрицы в теле пенобетона за счет более равномерного распределения пор и частиц кремнеземистого компонента;

- улучшить теплоизоляционные свойства пенобетона за счет более равномерного распределения пор по всему объему материала;

- повысить стойкость пенобетонной массы в начальный период времени;

- существенно упростить технологию и сократить время изготовления пенобетонной смеси;

- увеличить объем выпуска пенобетона за счет увеличения объема выхода пенобетонной смеси без дополнительных затрат энергии и оборудования.

Источники информации.

1. Патент РФ №2078749, кл. С 04 В 40/00. БИ №13, 1997.

2. Патент РФ №2133722, кл. 6 С 04 В38/10, 40/00. БИ №21, 1999.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для приготовления теплоизоляционных ячеистых бетонов при производстве строительных изделий, для устройства теплоизоляции и в монолитном строительстве. Технический результат: снижение усадочных деформаций, плотности и теплопроводности ячеистого бетона без снижения прочности, улучшение однородности его структуры, сокращение и упрощение производственного цикла, а также уменьшение расхода пенообразователя и цемента. По первому варианту в смеситель сначала подают воду в количестве, соответствующем В/Т=0,5-0,65, песок и вводят синтетический анионактивный пенообразователь в количестве 0,08-0,1% от массы твердых компонентов, перемешивают компоненты в течение 1,5-2,3 минут, затем вводят цемент и после этого перемешивают компоненты до полной поризации смеси, при этом твердые компоненты вводят в следующих количественных соотношениях, мас.%: песок - 30-35, цемент - 65-70. По второму варианту сначала в смеситель подают воду в количестве, соответствующем В/Т=0,6-0,75, в качестве кремнеземистого компонента вводят перлит мелкой фракции и дополнительно вводят синтетический анионактивный пенообразователь в количестве 0,08-0,1% от массы твердых компонентов смеси, перемешивают компоненты в течение 1,5-2,3 минут, затем вводят цемент и после этого осуществляют перемешивание до полной поризации смеси, при этом твердые компоненты вводят в следующих количественных соотношениях, мас.%: перлит - 1-3, цемент - 97-99. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения теплоизоляционного ячеистого бетона, включающий перемешивание пены с цементом и кремнеземистым компонентом - песком - в смесителе до полной поризации смеси, отличающийся тем, что сначала в смеситель подают воду в количестве, соответствующем В/Т=0,5÷0,65, песок и вводят синтетический анионактивный пенообразователь в количестве 0,08-0,1% от массы твердых компонентов, перемешивают компоненты в течение 1,5-2,3 мин, затем вводят цемент и после этого перемешивают компоненты до полной поризации смеси, при этом твердые компоненты вводят в следующих количественных соотношениях, мас.%:

Песок30-35Цемент65-70

Перлит1-3Цемент97-99