ЛЕГКИЙ БЕТОН Российский патент 2006 года по МПК C04B38/08 

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности конструкционно-теплоизоляционным легким бетонам для ограждающих конструкций.

Известны легкие бетоны на основе цементного вяжущего, крупного и мелкого заполнителя. В качестве заполнителя используются керамзит, термолит, аглопорит, шлаковая пемза, гранулированный шлак, вспученный перлит, вермикулит и др. (Бурлаков Г.С. Технология изделий из легкого бетона: Учеб. пособие для вузов по спец. "Пр-во строит, изделий и конструкций". - М.: Высш. шк., 1986. - 296 с.: ил., Орентрихер Л.П. Бетоны на пористых заполнителях в сборных железобетонных конструкциях. - М.: Высш. шк., 1983. - 144 с.: ил.).

Наиболее близким техническим решением является легкий бетон, патент РФ 2154619, включающий, мас.%:

Цемент25,4-30,9Зола-уноса6,2-13,1Микросфера35,3-41,1ВодаОстальное

Однако данный легкий бетон обладает относительно невысокой прочностью и плотностью.

Сущность изобретения заключается в том, что легкий бетон, включающий цемент, полые микросферы, воду, дополнительно содержит кремнистую опал-кристобалитовую породу - опоку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент24,9-29,3Указанная опока11,8-20,2Указанные микросфера29,8-35,1ВодаОстальное

Введение опоки, осадочной породы биохимического генезиса вместо золы - уноса позволяет повысить плотность и прочность при сохранении теплопроводности бетона.

Характеристики исходных материалов

1. Цемент.

Цемент М 500 по ГОСТ 10178 Новороссийского цементного завода.

2. Опока.

Опоки - легкие плотные тонкопористые кремнистые опал-кристобалитовые породы. Средняя плотность их составляет 1200-1500 кг/м³, пористость достигает 50% (обычно 30-40%).

Опоки - это не чистые силициты, а многокомпонентные системы. Постоянной составляющей их наряду с аморфным кремнеземом являются минералы слюд и гидрослюд, содержащиеся в нормальных разностях до 10-15%. В качестве примеси могут присутствовать песчано-алевритовый и карбонатный материал, частички которого обычно не превышают 0,01 мм. В связи с этим выделяются различные литологические разности кремнистых пород - песчанистые, карбонатные и смешанные. Разнообразие состава обуславливает широкий диапазон физико-технических и технологических свойств. Усредненный химический состав опок приведен в таблице 1.

Россия располагает крупнейшей сырьевой базой кремнистых опал-кристобалитовых пород. Наибольшим распространением среди которых пользуются опоки. На территории Росси опоки широко встречаются в районах Поволжья и Дона, Западной Сибири, на юге России, в центральных и западных областях Европейской части России, Ленинградской области, Дальнем Востоке, Кольском полуострове, на Камчатке.

Таблица 1.Усредненный химический состав опокПородаП.п.п.SiO₂Al₂O₃Fe₂O₃+FeOCaOMgOSO₃ общ.К₂ONa₂OSiO₂ раст-й в 5% KOHОпоки1,7-17,672,3-89,83,2-12,51,0-7,60,1-22,80,03-5,60,0-0,550,6-3,080,02-1,7912,0-76,0

3. Заполнитель.

Микросфера - компонент золошлаковых смесей - отхода Новочеркасской ГРЭС, выделяемая безреагентной флотацией из золошлаковых смесей ГРЭС. Представляет собой мелкодисперсный неслеживающийся материал серого цвета. Форма гранул сферическая, поверхность гладкая, блестящая. Химический и фазово-минеральный состав приведены в табл.2 и 3

Плотность оболочки2490 кг/м³Средняя плотность гранул580 кг/м³Плотность насыпная380 кг/м³Диаметр20-200 мкмТолщина оболочки5-15 мкмТеплопроводность (λ)0,11-0,125 ВТ/(м·К)Прочность на сжатие в цилиндре1,8 МПа

Таблица 2Химический состав микросферы.SiO₂Al₂О₃Fe₂О₃FeOК₂ONa₂OCaOMgOTiO₂Р₂O₅SO₃п.п.п54,4428,842,672,297,181,00,661,960,780,070,070,22Таблица 3Фазово-минеральный состав микросферы.стекломуллиткварцПоказатель преломления стеклофазы6424121,512

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были изготовлены стандартные образцы с различным соотношением вышеперечисленных компонентов.

Образцы изготовлялись следующим образом.

Предварительно смешивались компоненты в сухом состоянии (цемент, опока, микросфера) в соответствующей пропорции из расчета на стандартный образец размерами 10×10×10 см, перемешивание сухой смеси осуществлялось в течение 1 мин. Далее в смесь добавлялась вода затворения и осуществлялось их совместное перемешивание в течение 2 мин. Затем производились формовка и виброуплотнение смеси в форме с пригрузом (22 г/см²) в течение 1,5 мин. Выдержка смеси перед тепловой обработкой 4 ч. Тепловая обработка паром производилась по режиму 3+6 (95°С)+3. Составы легкого бетона представлены в табл.4. Из данных таблицы следует, что легкий "конструкционно-теплоизоляционный бетон предлагаемого состава обладает более высокой прочностью и плотностью.

Таблица 4Составы и свойства легкого конструкционно-теплоизоляционного бетона№Состав предлагаемыйФизико-механические характеристики Цемент, %Опока, %Микросфера, %Вода, %Зола-уноса, %R_сж, МПаПлотность, кг/м³Коэффициент теплопроводности (λ), Вт/(м·К)122,420,836,120,7-19,59550,174224,920,235,119,8-22,99790,187326,816,832,424,0-27,010200,190429,311,829,829,1-23,710530,210531,412,028,028,6-21,811100,270Состав известный125,4-30,9-35,3-41,120,4-27,66,2-13,116-17,1842-8760,180-0,210

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности конструкционно-теплоизоляционным легким бетонам для ограждающих конструкций. Технический результат - повышение плотности и прочности при сохранении теплопроводности. Легкий бетон, включающий цемент, полые микросферы, воду, дополнительно содержит кремнистую опал-кристобалитовую породу - опоку при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 24,9-29,3, указанная опока 11,8-20,2, указанные микросферы 29,8-35,1, вода остальное. 4 табл.

Легкий бетон, включающий цемент, полые микросферы, воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремнистую опал-кристобалитовую породу - опоку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент24,9-29,3Указанная опока11,8-20,2Указанные микросферы29,8-35,1ВодаОстальное