СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЕНОБЕТОНА Российский патент 2008 года по МПК C04B38/10 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве изделий из пенобетона.

В настоящее время в качестве заполнителей для производства ячеистых бетонов используется в основном кварцевый песок, что не всегда обеспечивает получение материала заданной плотности и прочности при допустимых расходах цемента, и их применение, как правило, предусматривает необходимость дополнительного помола [1].

Наиболее близким является сырьевая смесь для приготовления ячеистого бетона, содержащая, мас.%: портландцемент 9,3-19,5; кремнеземистый компонент - тонкодисперсную керамику 37,2-39,1; пенообразователь - клееканифольную эмульсию 0,3-0,47; добавку - синтетические волокна (капроновые) 0,93-1,0; известь 9,8-18,6; строительный гипс и воду [2].

Одним из материалов, являющихся эффективной заменой кварцевого песка и других кремнеземистых компонентов, может быть туфовый песок - вулканическая горная порода, ранее не использовавшаяся в технологии пенобетона. Использование для ячеистых бетонов дешевых материалов из отходов и рыхлых разновидностей вулканического происхождения позволяет решить и другую важную проблему - охрану окружающей среды и восполнить имеющийся огромный дефицит заполнителей для легких бетонов. Пористые природные заполнители вулканического происхождения являются легкими, имеют хорошее сцепление с цементным камнем, пылевидная часть химически активна в отношении цементов, а пористые разности, кроме того, способны создавать в бетоне эффект самовакуумирования.

Целью изобретения является снижение энергоемкости за счет использования отходов пиления вулканического туфа, уменьшение теплопроводности бетона, расширение сырьевой базы, а также снижение усадочных деформаций и повышение прочности и трещиностойкости ячеистого бетона в результате применения предлагаемого способа изготовления изделий из пенобетона.

Сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона содержит портландцемент, негашеную известь, строительный гипс, отходы пиления вулканического туфа, синтетические волокна, воду и в качестве порообразователя - клееканифольный пенообразователь.

Портландцемент применялся М 400 Пикалевского завода.

Известь воздушная кальциевая порошкообразная Угловского известкового комбината соответствовала требованиям ГОСТ 9179-77.

Гипс полуводный марки Г-5 нормальнотвердеющий, среднего помола соответствовал требованиям ГОСТ 125-79.

Химический состав отходов пиления вулканического туфа представлен в таблице 1. Максимальный размер зерен отходов пиления вулканического туфа составлял 1,25 мм.

Таблица 1Содержание основных компонентов в % от массыSiO₂Al₂O₃Fe₂O₃CaOMgOTiONa₂O+K₂OSO₃п.п.п.73,113,751,751,651,120,233,870,122,0

Фибровая арматура изготавливалась из отходов промышленных капроновых нитей, образующихся при производстве канатов на АО «Нева». Диаметр элементарного волокна составлял 0,02 мм.

Пенообразователи - клееканифольный, составляющий с водой соотношение 1:5 и имеющий кратность 20.

Изготовление ячеистобетонных образцов из сырьевой смеси включает следующие операции: приготовление ячеистобетонной смеси, формование и тепловлажностную обработку.

Приготовление смеси осуществляют в смесителе периодического действия. По обычной (традиционной) технологии первоначально перемешивают цемент, известь, гипс и отходы пиления вулканического туфа - туфового песка с водой до получения однородной массы, затем добавляют синтетические волокна и пену, после чего перемешивание всех компонентов продолжают до получения смеси заданной плотности. По этому способу предусматривается одностадийное введение заполнителя (табл.2).

Наиболее близким к предлагаемому способу изготовления изделий из пенобетона является способ, включающий перемешивание вяжущего вещества - портландцемента, заполнителя - граншлака и воды до получения однородной массы, добавление армирующего синтетического волокна, клееканифольного пенообразователя до получения смеси заданной плотности, причем заполнитель используется в виде мелкой и крупной фракций при их соотношении 1:(4-10) [3].

Предлагаемый способ приготовления пенотуфобетонной смеси предусматривает пофракционное введение заполнителя. Для этого отходы пиления вулканического туфа с наибольшим диаметром зерен 1,25 мм рассеиваются на две фракции: крупную с диаметром зерен более 0,63 мм и мелкую с диаметром зерен менее 0,63 мм. Процентное содержание каждой фракции в исходном туфовом песке составляло соответственно 19 и 81% по массе. На первом этапе приготавливалась пенобетонная смесь с использованием мелкой фракции туфового песка. Затем в эту массу добавлялась остальная часть заполнителя. При этом крупные зерна заполнителя равномерно распределяются в объеме ранее приготовленной фибропенотуфобетонной смеси, поглощают из цементного раствора избыточную воду, происходит самовакуумирование смеси, снижающее ее пластичность. Это замедляет капиллярный переток жидкости в пене, что способствует повышению устойчивости пенобетонной массы. При дальнейшем твердении заполнитель отдает воду и поддерживает благоприятные условия твердения цементного раствора. В результате такого взаимодействия цементного раствора и пористого заполнителя происходит образование контактной зоны из цементного камня повышенной плотности. Установлено, что применение такого приема позволяет снизить водотвердое отношение с одновременным увеличением прочности фибропенотуфобетона. При обычном (одностадийном) способе введения заполнителя снижение водосодержания отрицательно влияет на прочность материала. Следует отметить, что, помимо повышения прочности, в результате снижения водосодержания смеси уменьшаются усадочные деформации при высыхании.

Образцы размером 4×4×16 см формуют литьевым способом.

Тепловую обработку образцов, приготовленных по одностадийной технологии, осуществляют после предварительной выдержки в течение 16 ч при t=20±2°С в пропарочной камере при t=80°С по режиму 2+6 + естественное остывание (табл.2).

С целью снижения влажности изделий, усадки при высыхании и повышения прочности предложен следующий способ тепловой обработки. В течение 2 часов осуществляется подъем температуры до 80°С, изотермическая выдержка при этой температуре в течение 6-8 ч. Затем подача пара прекращается и дальнейшая тепловая обработка проходит в среде подаваемого горячего воздуха, что приводит к удалению влаги. В результате часть влаги удаляется из пенобетона еще в процессе тепловой обработки (в процессе обработки горячим воздухом) и, чем длительнее этот процесс, тем меньше остаточная влажность и усадка.

Перед испытаниями образцы высушивают до постоянной массы при t=105°С в сушильном шкафу.

Составы исходных сырьевых смесей пенобетона согласно изобретению и их основные физико-механические свойства при одностадийном приготовлении пенобетонной смеси и тепловлажностной обработке образцов без сухого прогрева приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что даже при большей плотности пенотуфобетона предлагаемый состав имеет большую прочность на сжатие по сравнению с пенобетоном на кварцевом песке. Использование армирующего синтетического волокна в пенотуфобетоне повышает прочность на растяжение при изгибе исходной матрицы в 4 раза и более. Использование негашеной извести и гипса в качестве возбудителя скрытой гидравлической активности туфового песка позволяет уменьшить расход цемента в 2 раза без снижения прочности пенобетона. Вместе с тем применение добавок приводит к снижению коэффициента размягчения пенотуфобетона с 0,84 до 0,45. Поэтому их можно использовать в перегородках при относительной влажности в помещениях не более 60% или в качестве теплоизоляции.

Составы исходных сырьевых смесей пенобетона согласно изобретению и результаты испытаний образцов, приготовленных по предлагаемому способу и прошедших тепловую обработку с применением сухого прогрева, приведены в таблице 3. Для дальнейших исследований был принят состав пенобетона без добавок негашеной извести и гипса. Составы проектировались с учетом получения материала со средней плотностью 500 кг/м³.

Данные, приведенные в таблице 3, показывают преимущества предлагаемых способа приготовления пенотуфобетонной смеси и способа тепловой обработки изделий из них. При одинаковой плотности пенотуфобетона прочность на сжатие повышается на 27,0%, остаточная влажность и усадка при высыхании снижаются соответственно в 2,4 и 2,05 раза.

Таблица 3СоставыСоотношение компонентов в смеси, мас.%Способ приготовления смесиСпособ тепловой обработки бетонаПоказатели свойств бетонацементтуфовый песокволокноклееканифольный пенообразовательводаодностадийное введение заполнителяпофракционное введение заполнителябез сухого прогревас сухим прогревом, чостаточная влажность, %усадка при высыхании, мм/мпрочность на растяжение при изгибе, МПапрочность на сжатие, МПа133,533,50,91,2730,83+-+-343,50,821,5234,934,90,91,3227,98-++-322,30,841,86334,934,90,91,3227,98-+-2202,1-1,91434,934,90,91,3227,98-+-4141,7-1,84534,934,90,91,3227,98-+-5121,6-1,64

Источники информации

1. Горлов Ю.П., Меркин А.П., Устенко А.А. Технология теплоизоляционных материалов. М.: Стройиздат, 1980. - 399 с.

2. Авторское свидетельство СССР №1730082. МПК С04В 38/02. Сырьевая смесь для изготовления ячеистых бетонов. / Филиппов А.И., Каргин А.К., Лобанов И.А., Пухаренко Ю.В. // Б.И. №16, 30.04.92.

3. Патент РФ №2169719. МПК С04В 38/10. Сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона. / Пухаренко Ю.В. // 27.06.2001.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве изделий из пенобетона. Технический результат изобретения состоит в снижении энергоемкости за счет использования отходов пиления вулканического туфа, уменьшении теплопроводности бетона, расширении сырьевой базы, снижении усадочных деформаций и повышении прочности и трещиностойкости ячеистого бетона. Сырьевая смесь содержит, мас.%: цемент 16,1-34,9; туфовый песок с содержанием фракций, мас.%: менее 0,63 мм 70-85, 0,63-1,25 мм 15-30 32,2-34,9;клееканифольный пенообразователь 1,25-1,32; синтетическое волокно капроновое 0,9; негашеная известь 0-16,1; строительный гипс 0-0,9; вода - остальное. Способ изготовления пенобетонных изделий из сырьевой смеси включает перемешивание цемента, извести, гипса и туфового песка фракции менее 0,63 мм с водой, добавление синтетического капронового волокна и пены и их перемешивание, затем добавление туфового песка фракции 0,63-1,25 мм и перемешивание всех компонентов до получения смеси заданной плотности, формование полученной массы, выдержку, пропаривание и обработку горячим воздухом в течение 3-4 ч. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

1. Сырьевая смесь для изготовления пенобетона, включающая цемент, кремнеземистый компонент, клееканифольный пенообразователь, синтетическое волокно капроновое, негашеную известь, строительный гипс и воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве кремнеземистого компонента отход пиления вулканического туфа - туфовый песок с содержанием фракций, мас.%: менее 0,63 мм 70-85, 0,63-1,25 мм 15-30 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент16,1-34,9Указанный туфовый песок32,2-34,9Клееканифольный пенообразователь1,25-1,32Синтетическое волокно капроновое0,9Негашеная известь0-16,1Строительный гипс0-0,9ВодаОстальное