КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ПЕНОБЕТОНА Российский патент 2011 года по МПК C04B38/10 

Описание патента на изобретение RU2415111C1

Предлагаемое изобретение относится к области производства строительных материалов из минеральных вяжущих веществ и может быть использовано для производства композиционных теплоизоляционных материалов, применяемых в монолитном домостроении.

Известен состав сырьевой смеси для производства поризованного арболита, включающий портландцемент, древесные опилки, жидкое стекло, хлористый кальций, пенообразователь и воду и предназначенный для получения теплоизоляционного и конструкционно-теплоизоляционного арболита с высокими прочностными и эксплуатационными характеристиками («Производство и применение арболита»./ Под ред. Хаздана С.М. Москва, «Лесная промышленность», 1981, с.52-58).

Однако данная смесь обладает пониженными гидрофобными свойствами.

Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является композиция для изготовления легковесного строительного материала при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 40,0-50,0; древесные опилки 8,0-12,0; продукт алкилирования отхода производства фенола кислородсодержащими органическими веществами 0,1-0,5; жидкое стекло 1,0-1,5; хлористый кальций 0,2-0,5; пенообразователь 1,0-4,0; вода - остальное (заявка №2008121473/03(025421), кл. С04В 38/08. Дата подачи заявки 27.05.2008 г.).

И известная композиция обладает пониженными гидрофобными свойствами.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение композиции для изготовления теплоизоляционного пенобетона с повышенными гидрофобными свойствами.

Указанная задача решается тем, что композиция для изготовления теплоизоляционного пенобетона, включающая портландцемент, измельченный древесный заполнитель, жидкое стекло, хлористый кальций, продукт алкилирования отхода производства фенола кислородсодержащими органическими веществами, пенообразователь ПБ-2000 и воду, согласно предлагаемому техническому решению содержит в качестве указанного древесного заполнителя древесные волокна и дополнительно - комплексную добавку в виде продукта обработки второго жирового гудрона пенообразователем ПБ-2000 при их соотношении 0,75:1-1:0,75 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

портландцемент 40,0-50,0 древесные волокна 5-9 продукт алкилирования отхода производства фенола кислородсодержащими органическими веществами 0,1-0,5 жидкое стекло 1,0-1,5 хлористый кальций 0,2-0,5 пенообразователь ПБ-2000 1,0-4,0 указанная комплексная добавка 1,0-1,5 вода остальное

Применение в качестве древесного заполнителя именно древесного волокна вместо древесных опилок приводит к более эффективной стабилизации пеномассы (при использовании меньшего количества древесного заполнителя, как видно из сравнительной таблицы 1), за счет расположения древесного волокна непосредственно в межпоровых перегородках, создавая эффект микроармирования.

Введение в композицию указанной комплексной добавки придает ячеистому бетону гидрофобизирующий эффект за счет того, что поры силикатного материала в меньшей степени кольматируются и в большей степени гидрофобизируется их внутренняя поверхность. Установлено, что комплексная добавка, состоящая из второго жирового гудрона и пенообразователя, в качестве которого использован ПБ-2000, за счет образования тонкой жировой пленки и блокирования легкогидролизуемых сахаров из древесного заполнителя в цементное тесто приводит к снижению водопоглощения в 1,7-2,0 раза.

Технический результат заключается в повышении гидрофобных свойств материала при сохранении остальных физико-механических свойств готовых изделий.

Пример приготовления пенобетонной смеси

Сначала готовят указанную комплексную добавку. Второй жировой гудрон является отходом масложировых комбинатов пищевой промышленности, получаемым при дистилляции жировых кислот саломассы, представляет собой темно-коричневый твердый продукт, удельный вес 0,73; кислотное число 15-20, температура плавления 50°С и содержит, мас.%: оксикислоты - 90; углеводороды - 3; нейтральные жиры - 3; лактоны - 2; высшие нормальные жиры - 2 (см. SU №1614913 А1, опубл. 23.12.90. Бюл. №47). Второй жировой гудрон обрабатывают пенообразователем (ПБ-2000) в виде водного раствора солей алкилсульфатов первичных жирных спиртов со стабилизирующими добавками, который берут по отношению ко второму жировому гудрону 0,75:1-1:0,75. Данное соотношение является оптимальным, т.к. меньшее количество пенообразователя (ПБ-2000) не приводит к полному омылению второго жирового гудрона, а повышенный расход пенообразователя (ПБ-2000) не приводит к увеличению гидрофобных свойств готового теплоизоляционного пенобетона. Второй жировой гудрон смешивают с пенообразователем (ПБ-2000) в указанных соотношениях, после чего полученную смесь нагревают на водяной бане до 60°С при постоянном перемешивании. В результате получается однородная водорастворимая масса желтовато-белого цвета, которую используют как комплексную добавку.

В качестве измельченного древесного заполнителя использованы древесные волокна (хвойных или лиственных пород древесины с диаметром волокон 20-50 мкм и длиной 3-10 мм) стандартной 15%-ной влажностью. Производят их смешивание в заданном количестве с 5%-ным раствором натриевого жидкого стекла в течение 10-15 мин. Указанный раствор готовят следующим образом: 1 часть натриевого жидкого стекла по ГОСТу 13078-81 с силикатным модулем n=2.7 и плотностью 1,45-1,50 г/см3 смешивают с 19 частями воды. При обработке древесного заполнителя 5%-ным раствором жидкого стекла на его поверхности образуется силикатная пленка, которая, гидролизуясь и образуя мельчайшие хлопья, адсорбирует сахара и другие водоредуцирующие вещества (глюкоза, сахароза, фруктоза), которые негативно влияют на процессы кристаллообразования в цементном геле, что приводит к разрушению пенобетона.

Одновременно готовят цементное тесто: заданное количество портландцемента (марки 500 по ГОСТ 10178-85 без шлаковых добавок) смешивают с водой затворения, в которой растворен хлористый кальций по ГОСТу 450-77, для ускорения процессов твердения. Указанные компоненты перемешивают в течение 5-8 мин. После приготовления цементного теста через 5-7 мин в него вводят продукт алкилирования отхода производства фенола кислородсодержащими органическими веществами в заданном количестве и в результате получают модифицированное цементное тесто, которое перемешивают с древесными волокнами, обработанными 5%-ным раствором жидкого стекла. После чего в полученную смесь вводят раствор пенообразователя, производят смешивание в течение 1,5-2,0 мин. В качестве пенообразователя использован ПБ-2000 - водный раствор солей алкилсульфатов первичных жирных спиртов со стабилизирующими добавками в соответствии с ТУ 2481-185-05744685-01. Раствор пенообразователя готовят путем смешения 1 части пенообразователя ПБ-2000, 10 частей воды по ГОСТ 23732-79. В полученную смесь вводят заданное количество указанной комплексной добавки в виде однородной водорастворимой массы желтовато-белого цвета, тщательно перемешивают в течение 1,5 мин и композиция готова.

В качестве отхода производства фенола использовалась фенольная смола (она же «смола ФАС»), образующаяся в процессе производства фенола и ацетона по кумольному способу. Состав фенольной смолы (мас.%): фенол - 6-12; диметилфенилкарбинол - 0-7; n-кумилфенол - 32-43; a-метилстирол и димеры - 7-23; ацетофенон - 7-9; остаток неидентифицированный - 2-15 [С.С.Никулин, В.С.Шеин, С.С.Злотский и др. Отходы и побочные продукты нефтехимических производств - сырье для органического синтеза./ Под ред. М.И.Черкашина. - М.: Химия, 1989. с.160].

При этом в качестве кислородсодержащих соединений могут быть использованы спирты. Так, известен способ получения 2,6-ди(третбутил)-4- кумилфенола алкилированием третбутанолом основного компонента фенольной смолы - n-кумилфенола (в кислой среде) [патент ЧССР №150822, 1971 г.].

Входящие в состав фенольной смолы фенолы различной структуры являются химически активными веществами, легко вступающими в процессы алкилирования по механизму электрофильного замещения [Олбрайт Л.Ф. Алкилирование. Исследование и промышленное оформление процесса./ Под ред. Н.И.Урываловой. Пер. с англ. - М.: Химия, 1982, 337 с.; Химическая энциклопедия. T.1./ Под ред. И.Л.Кнунянца. - М.: Советская энциклопедия, 1988, с.92]. Процесс алкилирования фенольной смолы производится по следующей схеме: одну часть фенольной смолы смешивают с 0,2-0,4 частей вторичного или третичного спирта и эквимолярным спирту количеством катализатора (АlСl3, FеСl3 и т.п.). Смесь при перемешивании нагревают до 115°С и выдерживают при этой температуре 1,0-4,0 часа (временной разброс определяется необходимостью удаления легколетучих фракций фенольной смолы).

Основная функция указанного продукта алкилирования заключается в минимизации негативного влияния водорастворимых экстрактивных и легкогидролизуемых веществ, а также пенообразователя ПБ-2000 на твердение цемента путем разрушения образующихся комплексов Са(ОН)2, ПБ-2000 и экстрактивных веществ древесины, за счет чего и достигается возможность применения такого (5-9% по массе) содержания древесного волокна в данной композиции. Экспериментально обнаружено, что указанный продукт алкилирования, проявляя кислые свойства, при содержании менее 0,5% (от массы цемента) ускоряет начало схватывания цементных паст [Иващенко Ю.Г., Шошин Е.А., Щукин А.И. Особенности фазообразования цементного камня в присутствии углеводов древесины и модифицирующих добавок. // Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов. Материалы V Международной конференции, Волгоград, 23-24 апреля 2009 г.Часть 1. С.107-114].

По вышеприведенной технологии были приготовлены составы, из которых были изготовлены образцы легковесного строительного материала. Составы заявляемой композиции приведены в таблице 1.

Все образцы были изготовлены в один день, по истечении 28 суток нормального твердения образцы прошли проверку по основным физико-механическим свойствам, результаты испытаний представлены в таблице 2.

Введение указанной комплексной добавки приводит к снижению сорбционной влажности и уменьшению водопоглощения. Повышение гидрофобных свойств пенобетона обусловлено тем, что поры силикатного материала в меньшей степени кольматируются и в большей степени гидрофобизируется их внутренняя поверхность. Причем следует отметить, что повышение гидрофобных свойств прошло при сохранении остальных физико-механических свойств готового теплоизоляционного пенобетона.

Как видно из табл.2, максимальный эффект наблюдается в составах смесей 4 и 5, т.е. при наличии комплексной добавки в количестве 1,0-1,5 мас.% и при соотношении второго жирового гудрона к ПБ-2000 1:0,75. Увеличение содержания комплексной добавки в составе смеси приводит к еще большему ее эффекту, что не желательно тем, что она отрицательно влияет на прочностные характеристики готового теплоизоляционного пенобетона.

Таблица 1 Компонент Составы смеси Прототип, мас.% Предлагаемый, мас.% 1 2 3 4 5 6 Портландцемент 40,0 50,0 35 40,0 50,0 55 Древесные опилки (волокна) 8,0 12,0 - - - - Древесные волокна хвойных или лиственных пород древесины 15%-ной влажности (диаметр волокон 20-50 мкм, длина 3-10 мм) - - 4,0 5,0 9,0 10,0 Пенообразователь ПБ-2000 1,0 4,0 0,5 1,0 4,0 5,0 Продукт алкилирования отхода производства фенола третбутанолом 0,1 0,5 0,08 0,1 0,5 0,7 Жидкое стекло (силикатный модуль n=2.7; плотность ρ=1,45-1,5 г/см3) 1,0 1,5 0,8 1,0 1,5 1,7 Хлористый кальций 0,2 0,5 0,18 0,2 0,5 0,7 Комплексная добавка при соотношении второго жирового гудрона к ПБ-2000 0.75:1, 1:1 и 1:0.75 - - 0,5 1,0 1,5 2,0 Вода 49,7 31,5 58,94 51,7 33 24,9

Таблица 2 Состав Соотношение второго жирового гудрона к ПБ-2000 Характеристики Средняя плотность, кг/м3 Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·K) Предел прочности
при сжатии, МПа
Влажность по объему в естественных условиях, % Сорбционная влажность, % Водопоглощение по объему, %
1 - 250 0,05 0,45 1,8 8,2 20,5 2 - 300 0,06 0,90 1,9 9,4 23,8 3 0,75:1 450 0,15 0,42 1,3 5,2 15,3 1:0,75 453 0,15 0,40 1,2 5,2 14,9 1:1 455 0,16 0,40 1,3 5,3 15,1 4 0,75:1 250 0,05 0,55 1,1 4,1 12,6 1:0,75 245 0,05 0,53 1,0 4,0 11,6 1:1 255 0,05 0,54 1,1 4,1 12,4 5 0,75:1 300 0,06 1,30 1,2 4,3 12,8 1:0,75 295 0,06 1,25 1,1 4,0 11,9 1:1 305 0,06 1,24 1,1 4,2 12,7 6 0,75:1 470 0,16 0,40 1,4 6,8 16,6 1:0,75 472 0,16 0,44 1,3 5,9 15,5 1:1 475 0,17 0,44 1,3 6,3 16,3

Похожие патенты RU2415111C1

название год авторы номер документа
СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОБЕТОНА 2015
  • Иващенко Юрий Григорьевич
  • Страхов Александр Владимирович
  • Багапова Диана Юрьевна
  • Евстигнеев Сергей Александрович
RU2591996C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОВЕСНОГО СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА 2008
  • Щукин Андрей Иванович
  • Иващенко Юрий Григорьевич
  • Тимохин Денис Константинович
  • Шошин Евгений Александрович
RU2376259C1
Ячеистая фибропенобетонная смесь 2023
  • Моргун Любовь Васильевна
  • Амрагова Ирина Владимировна
  • Липодаева Алина Евгеньевна
  • Гебру Берхане Куменит
RU2800176C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННЫХ АРХИТЕКТУРНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2016
  • Шангина Нина Николаевна
  • Харитонов Алексей Михайлович
  • Тучинский Сергей Георгиевич
  • Рябова Антонина Алексеевна
RU2618819C1
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОБЕТОНА 2002
  • Шевченко В.А.
  • Кучин Н.М.
  • Ильчак И.В.
  • Артемьева Н.А.
  • Филин Д.В.
RU2233817C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СУХОГО ТОНКОДИСПЕРСНОГО ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЯ И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СУХОЙ СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ ДЛЯ ПЕНОБЕТОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭТОГО ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЯ 2007
  • Магдеев Усман Хасанович
  • Хозин Вадим Григорьевич
  • Красиникова Наталья Михайловна
  • Морозова Нина Николаевна
  • Рахимов Марат Мулахмедович
RU2342347C2
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОБЕТОНА 2012
  • Прищепа Инга Александровна
  • Кудяков Александр Иванович
  • Копаница Наталья Олеговна
  • Попов Илья Игоревич
  • Иванова Анна Борисовна
RU2514069C1
СМЕСЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА 2012
  • Пименова Лариса Николаевна
  • Кудяков Александр Иванович
  • Пастухов Павел Петрович
RU2507181C1
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОБЕТОНА 2014
  • Щепочкина Юлия Алексеевна
RU2538575C1
Способ получения наномодифицированной добавки для пенобетонов и пенобетонная смесь, содержащая указанную добавку 2022
  • Буракова Ирина Владимировна
  • Бураков Александр Евгеньевич
  • Слдозьян Рами Джозеф Агаджан
  • Ткачев Алексей Григорьевич
RU2789547C1

Реферат патента 2011 года КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ПЕНОБЕТОНА

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для производства композиционных теплоизоляционных материалов, применяемых в монолитном домостроении. Композиция для изготовления теплоизоляционного пенобетона включает, мас.%: портландцемент 40,0-50,0, древесные волокна 5-9, жидкое стекло 1,0-1,5, хлористый кальций 0,2-0,5, продукт алкилирования отхода производства фенола кислородсодержащими органическими веществами 0,1-0,5, пенообразователь ПБ-2000 1,0-4,0, комплексная добавка в виде продукта обработки второго жирового гудрона пенообразователем ПБ-2000 при их соотношении 0,75:1-1:0,75, 1,0-1,5, вода - остальное. Технический результат - повышение гидрофобных свойств материала при сохранении физико-механических свойств готовых изделий. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 415 111 C1

Композиция для изготовления теплоизоляционного пенобетона, включающая портландцемент, измельченный древесный заполнитель, жидкое стекло, хлористый кальций, продукт алкилирования отхода производства фенола кислородсодержащими органическими веществами, пенообразователь ПБ-2000 и воду, отличающаяся тем, что содержит в качестве указанного древесного заполнителя древесные волокна и дополнительно - комплексную добавку в виде продукта обработки второго жирового гудрона пенообразователем ПБ-2000 при их соотношении 0,75:1-1:0,75, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
портландцемент 40,0-50,0 древесные волокна 5-9 указанный продукт алкилирования 0,1-0,5 жидкое стекло 1,0-1,5 хлористый кальций 0,2-0,5 пенообразователь ПБ-2000 1,0-4,0 указанная комплексная добавка 1,0-1,5 вода остальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2415111C1

RU 2008121473 А, 27.05.2008
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АРБОЛИТА 2000
  • Белов В.В.
  • Сметанина Н.А.
  • Васильева Е.Е.
  • Паремский С.А.
  • Гусаров А.А.
RU2177926C1
Способ изготовления арболита 1986
  • Шмыгля Тамара Антоновна
SU1502522A1
Способ изготовления арболита 1990
  • Судаков Владимир Игнатьевич
  • Касьянов Александр Александрович
  • Торшин Сергей Анатольевич
  • Ярмолинская Надежда Ивановна
SU1723072A1
Способ приготовления арболитовой смеси 1977
  • Крылов Борис Александрович
  • Бужевич Григорий Абрамович
  • Савин Владимир Иванович
  • Абраменков Николай Иванович
SU730664A1
Сырьевая смесь для получения арболита 1976
  • Смирнов Борис Николаевич
  • Бухаркин Виктор Иванович
  • Минакова Тамара Владимировна
  • Махалов Лев Сергеевич
SU617447A1
Устройство для изготовления стеклопластиковых изделий 1976
  • Англинов Виктор Андреевич
  • Ощепкова Нина Владимировна
  • Горбач Антон Антонович
SU609638A1

RU 2 415 111 C1

Авторы

Иващенко Юрий Григорьевич

Щукин Андрей Иванович

Даты

2011-03-27Публикация

2009-10-21Подача