СМЕСЬ ДЛЯ ПЕНОБЕТОНА Российский патент 2010 года по МПК C04B38/10 

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве.

Известна смесь для пенобетона, повышающая прочность при сжатии и уменьшающая усадку пенобетона при твердении, которая содержит, мас.%: высокоалюминатный цемент с содержанием C₃A - не менее 7% 54,43-58,31, песок с М_кр - не более 2,0 6,71-7,30, полуводный фосфогипс 4,60-4,70, карбонатосодержащий отход содового производства с содержанием CaCO₃ - не менее 50%, значением pH 9-11 6,90-8,20, модифицированную пенообразующую добавку 0,18-0,27, воду 23,30-25,10 (патент RU №2305087, C04B 38/10, опубл. 13.02. 2006).

Недостатком данной смеси является то, что высокое содержание минерала C₃A оказывает отрицательное влияние на формирование поризованной структуры цементного камня. При высоком содержании трехкальциевого минерала в составе цемента идет интенсивное разрушение пены. С этим связано ограничение по минералогическому составу цемента для пенобетонов в ГОСТ 25485-89 «Бетоны ячеистые».

Известны пенобетоны, разработанные ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет УГТУ-УПИ» (М.А.Михеенков), в которые для ускорения твердения и повышения марочной прочности пенобетона на основе портландцемента, целесообразно вводить силикат натрия. По данной разработке следует вводить силикат натрия совместно с пуццолановыми добавками, блокировать гипс перед введением силиката натрия или связывать в нем гидрооксид натрия перед введением в пенобетон (патент RU №2306221, C04B 38/10, опубл. 20.09.2007).

К недостатку данной разработки можно отнести обязательное введение дисперсного армирующего компонента (волокнистой добавки) для предотвращения трещинообразования, которое вызывается введением неорганической добавки диатомит+силикат натрия, а также введение пуццолановых добавок увеличивает водопотребность смеси.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой смеси для пенобетона является смесь для пенобетона, включающая цемент, известь, песок, золу от сжигания осадка сточных вод, пенообразующую добавку и воду. Смесь дополнительно содержит базальтовую фибру, полуводный гипс - CaSO₄·0,5H₂O, 20% раствор золя ортокремневой кислоты с pH 3,1…4,0. Соотношение компонентов смеси, мас.%: цемент 51,88…56,52, известь 1,57…2,06, песок 9,84…10,25, зола от сжигания осадка сточных вод 6,41…7,36, пенообразующая добавка 0,18…0,27, базальтовая фибра 0,15…0,17, полуводный гипс - CaSO₄·0,5H₂O 1,05…1,54, 20% раствор золя ортокремневой кислоты с pH 3,1…4,0 0,03…0,04, вода 24,25…26,43. Технический результат смеси: повышение прочности при изгибе, повышение коэффициента звукопоглощения и уменьшение усадки пенобетона при твердении (патент RU, №2306300, C04B 38/10, опубл. 27.02.2006).

Недостатком данной разработки является достаточно узкий спектр улучшенных свойств пенобетона, а также нестабильность золя ортокремниевой кислоты во времени и склонность его к распаду. Кроме того, введение раствора золя ортокремневой кислоты способствует образованию плотного слоя на поверхности гидратирующих частиц портландцемента, что мешает нормальному протеканию процесса гидратации цемента.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в повышении прочности пенобетона при сжатии, повышении морозостойкости пенобетона, уменьшении усадки пенобетона при твердении.

Поставленная задача решается тем, что смесь для пенобетона, содержащая цемент, пенообразующую добавку, стабилизатор пены и воду, согласно изобретению дополнительно включает добавку золя синтетического цеолита типа NaX, стабилизатор золя едкий натр (NaOH), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент 60…70 Пенообразующая добавка - гидролизованная кровь 0,5…0,7 Стабилизатор пены - железный купорос 0,02…0,04 Добавка золя синтетического цеолита   типа NaX+стабилизатор золя - едкий натр (NaOH) 0,03…0,07 Вода 39,45…29,19

Содержание в смеси для пенобетона добавки золя синтетического цеолита и его стабилизатора и их количественное соотношение позволяет получить указанный технический результат.

Добавка золя синтетического цеолита отличается содержанием в золе оксида алюминия в количестве 10…45% и оксида натрия в количестве 27…45% на прокаленное вещество от золя ортокремневой кислоты.

Гидроксид натрия (NaOH) стабилизирует золь синтетического цеолита, вместе с тем золь ортокремниевой кислоты нестабилен во времени и склонен к распаду.

Добавка золя синтетического цеолита обеспечивает образование пространственной структурной цеолитной оболочки на поверхности гидратирующих частиц портландцемента, которая обеспечивает за счет структурных ячеек протекание ионного обмена при гидратации в отличие от ортокремниевой кислоты, образующей плотный слой на цементных частицах. Введение добавки золя синтетического цеолита приводит к повышению степени гидратации, увеличению прочности пенобетона и уменьшению усадки пенобетона при твердении.

Приготовление смеси для пенобетона включает следующие технологические процессы:

1. Приготовление добавки золя синтетического цеолита.

1.1 Мокрое измельчение сырьевой смеси синтетического цеолита и раствора едкого натра в заданных соотношениях: синтетический цеолит - 30…50%, едкий натр - 3…10%, H₂O - остальное, стабилизация до обеспечения содержания Na₂O - 10…20%, H₂O - 20…30%.

2. Приготовление цементного раствора.

2.1 Добавку золя вводят с водой затворения.

2.1 В бетоносмесителе перемешивают отдозированный цемент (М400) с водой затворения.

3. Приготовление строительной пены с помощью пеногенератора.

4. В бетоносмеситель с приготовленным строительным раствором подают строительную пену насосом пеногенератора, перемешивают до однородной пенобетонной смеси.

5. Пенобетонную смесь заливают в формы требуемых образцов изделий.

Экспериментальные образцы твердели в нормальных условиях и основные физико-механические характеристики определялись в соответствии с требованиями ГОСТ 25485-89 (таблица 4).

Таблица 1. Содержание компонентов в новой смеси для пенобетона, мас.% № состава Цемент Пенообразующая добавка Стабилизатор пены Вода Добавка стабилизированного золя синтетического цеолита 1 67,0 0,63 0,03 32,34 0 2 66,95 0,63 0,031 32,36 0,033 3 66,95 0,63 0,031 32,32 0,066

Таблица 2. Содержание компонентов в смеси для пенобетона, мас.%. (патент №2306221) № состава Цемент Неорганическая добавка Волокнистая добавка Полимерный модификатор Вода Пенообразователь Диатомит Силикат натрия М=2,0; =1,4 г/см3 Волокна полиакрилатные с длиной волокон 4-8 мм Полиакрилат натрия 4 50 18 2 1,0 1,0 27,56 0,44 5 60 9 1 1,0 1,0 27,56 0,44

Таблица 3. Содержание компонентов в смеси для пенобетона (прототип), мас.% № состава Цемент Известь Песок Зола Гипс Базальтовая фибра 20% р-р золя ортокремневой кислоты, pH 3,55 Пенообразующая добавка Вода 6 56,52 1,57 9,84 6,41 1,05 0,15 0,03 0,18 24,25 7 54,2 1,815 10,05 6,88 1,29 0,16 0,035 0,23 25,34 8 51,81 2,06 10,25 7,36 1,54 0,17 0,04 0,27 26,43

Таблица 4. Физико-механические свойства пенобетона   Прочность при сжатии, МПа Прочность при изгибе, МПа Усадка, мм/м Средняя плотность, кг/м³ Морозостойкость 1 1,2   1,44 520 F15 2 2,1 - 0,65 485 F25 3 2,2 - 0,55 490 F25 4 2,21 - - 420 - 5 2,1 - - 426 - 6 - 2,29 0,19 650 - 7 - 2,3 0,18 640 - 8 - 2,28 0,2 660 -

Анализ экспериментальных данных показал, что пенобетоны, содержащие добавку золя синтетического цеолита, имеют преимущества по характеристикам плотности, а следовательно, и по характеристикам теплопроводности перед прототипом, имеют низкое значение усадки при твердении и без введения мелкого заполнителя, а также эта смесь имеет меньшее количество компонентов, по сравнению с аналогом и прототипом, что делает технологию пенобетона на разработанной смеси более простой и экономически выгодной.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве. Технический результат - повышение прочности при сжатии, морозостойкости пенобетона/уменьшение усадки пенобетона при твердении. Смесь для пенобетона содержит, мас.%: цемент 60-70; пенообразующая добавка - гидролизованная кровь 0,5-0,7; стабилизатор пены - железный купорос 0,02-0,04; добавка золя синтетического цеолита типа NaX и стабилизатора золя - NaOH 0,03-0,07; вода 29,19-39,45. 4 табл.

Смесь для пенобетона, включающая цемент, пенообразующую добавку, стабилизатор пены и воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит добавку золя синтетического цеолита типа NaX и стабилизатора золя едкий натр - NaOH при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цемент 60-70 Пенообразующая добавка - гидролизованная кровь 0,5-0,7 Стабилизатор пены - железный купорос 0,02-0,04 Добавка золя синтетического цеолита   типа NaX и стабилизатора золя - NaOH 0,03-0,07 Вода 29,19-39,45