СТРОИТЕЛЬНАЯ ПЛИТА Российский патент 2011 года по МПК C04B28/04 C04B20/10 

Изобретение относится к строительной плите, для использования в сухом строительстве.

Такие строительные плиты известны, прежде всего, также в форме так называемых цементных строительных плит. Цементные строительные плиты изготавливаются посредством вяжущего средства на основе цемента.

Для улучшения изолирующих свойств и для снижения веса таких строительных плит известно добавление в смесь вяжущего средства пористого сыпучего материала, прежде всего в форме керамзита, вспученного сланца, вспученного стекла или пемзы.

Недостатком является, во-первых, относительно высокая плотность этих компонентов, которая обычно находится в диапазоне от 350 до 700 кг/м³. Из-за этого снижение плотности или же веса строительной плиты возможно лишь ограниченно. Также и изолирующие свойства строительных плит, которые изготовлены с помощью вышеназванных пористых сыпучих материалов, требуют улучшения.

Однако недостатком использования вышеназванных сыпучих материалов также является то, что на международных рынках они доступны лишь относительно, вследствие чего они, чаще всего, сначала должны транспортироваться на место изготовления строительных плит с высокими затратами на логистику.

Великолепной альтернативой для вышеназванных пористых сыпучих материалов мог бы стать вспученный перлит, так как этот материал имеет очень малую плотность (сухая объемная плотность (насыпной вес) всего около 70 кг/м³), а изолирующие свойства строительной плиты, изготовленной с использованием вспученного перлита, могли бы быть стабильно улучшены.

Еще одним преимуществом перлита также является то, что коэффициент его вспучивания составляет от 10 до 15, то есть при вспучивании сырьевого перлита для получения вспученного перлита он вспучивается с вышеуказанным коэффициентом. Поэтому благодаря малому занимаемому пространству сырьевой перлит можно транспортировать к месту использования с низкими затратами логистики и вспучивать только там.

Поэтому на практике было проведено достаточно экспериментов по использованию вспученного перлита в строительных плитах. Такое использование перлита до сих пор не удавалось из-за высокой впитывающей способности вспученного перлита, которая приводила к тому, что вспученный перлит впитывал воду или прочие влажные составляющие влажной смеси вяжущего средства. Остаточная влажность этих строительных плит часто была намного выше 50%. Это вызывало существенные проблемы, прежде всего при сушке (часто достаточного высушивания вообще было невозможно достичь; в остальных случаях высушивание до необходимой остаточной влажности за приемлемые периоды времени можно было достичь только с помощью сушильных установок, что было связано с существенными затратами).

Поэтому в основу изобретения положена задача создания строительной плиты, изготовленной с использованием вспученного перлита, причем при отсутствии вышеперечисленных проблем.

Эта задача решается посредством строительной плиты со следующими признаками:

- матрица из затвердевшего, неорганического вяжущего средства;

- в матрицу из вяжущего средства введены частицы вспученного перлита;

- на частицы вспученного перлита нанесен гидрофобизатор.

После предпочтительного усовершенствования этой строительной плиты она также имеет следующие признаки:

- в матрицу вяжущего средства также введен инертный наполнитель;

- инертный наполнитель имеет такую сухую объемную плотность, которая выше сухой объемной плотности гидрофобизированного вспученного перлита.

Основная идея изобретения заключается в том, чтобы наносить гидрофобизатор непосредственно на вспученный перлит. Таким образом, эффективно предотвращается проникновение воды, прежде всего воды затворения раствора вяжущего средства, или прочих жидкостей в частицы вспученного перлита.

Из уровня техники известна массовая гидрофобизация растворов связующих средств, например, из ЕР 0829459 В1, для снижения проникновения влаги из раствора связующих средств во впитывающие компоненты раствора связующих средств. Однако с помощью массовой гидрофобизации невозможно предотвратить в достаточном объеме проникновение влаги, прежде всего воды затворения раствора вяжущего средства во вспученный перлит.

Остаточная влажность предлагаемой строительной плиты без дополнительной сушки плиты может составлять, например, от 10 до 20 весовых процентов относительно общего веса строительной плиты.

Из опытов с изготовленными с использованием вспученного перлита строительными плитами известна проблема, что сухая объемная плотность строительной плиты из-за вспученного перлита снижается настолько, что строительная плита становится «слишком легкой» для многочисленных практических вариантов использования. Такая слишком легкая строительная плита больше не имеет необходимой физической прочности. Также такие слишком легкие строительные плиты могут быть сорваны ветром с наружных сторон зданий.

Кроме того, в соответствующих строительных плитах было установлено, что при затвердевании вяжущего средства частично происходила существенная усадка, и в строительной плите образовывались соответствующие усадочные трещины.

Для решения вышеперечисленных проблем другая основная идея изобретения заключается в том, чтобы в смеси вяжущего средства наряду с компонентой частиц вспученного перлита предусмотреть компоненту в форме инертного наполнителя.

Во-первых, за счет этого инертного наполнителя, который имеет более высокую сухую объемную плотность, чем сухая объемная плотность гидрофобизированного вспученного перлита, можно индивидуально регулировать или увеличить среднюю плотность или же вес (единицы поверхности) строительной плиты. Если, например, используется относительно высокая доля вспученного перлита (за счет чего существенно снижается плотность строительной плиты и улучшаются ее изолирующие свойства), одновременно можно использовать также и относительно высокую долю инертного наполнителя, благодаря чему можно увеличить плотность строительной плиты до необходимого значения. Соответственно в зависимости от необходимой плотности или необходимого веса (единицы поверхности) строительной плиты, а также в зависимости от необходимых изолирующих свойств строительной плиты и соответствующей этому доли вспученного перлита в строительной плите можно варьировать и определять количество инертного наполнителя в строительной плите.

Во-вторых, за счет использования наполнителя можно все-таки прежде всего также предотвратить чрезмерную усадку при затвердевании связывающего средства. Это связано, прежде всего, с тем, что наполнитель по причине своих инертных свойств не подвержен усадке. Согласно изобретению было установлено, что инертный наполнитель особенно устойчив к усадке, если доля пор с размером менее 0,1 мкм в инертном наполнителе составляет менее 3% (относительно общего объема пор инертного наполнителя).

Кроме того, согласно изобретению было установлено, что прочность предлагаемой строительной плиты можно увеличить за счет увеличения количества добавляемого инертного наполнителя. Это очевидно связано с существенно улучшенными усадочными свойствами смеси вяжущего средства при использовании инертного наполнителя. Поэтому если прочность строительной плиты при повышенной доле вспученного перлита снижается, то для того, чтобы снова увеличить прочность можно добавить больше инертного наполнителя.

Предлагаемая строительная плита может изготавливаться в принципе на основе любого неорганического вяжущего средства. Предпочтительным образом может использоваться вяжущее средство в форме цемента, особенно предпочтительным является портландцемент, например СЕМ I 32,5 R, СЕМ I 42,5 R или СЕМ I 52,5 R.

Затвердевшее связывающее средство образует матрицу, в которую введены одна или несколько дополнительных компонент смеси вяжущего средства, из которых изготовлена предлагаемая строительная плита.

Одной из дополнительных компонент являются частицы вспученного перлита. Эти частицы вспученного перлита могут, например, иметь размер в диапазоне от больше 0 мм до 6 мм. Особенно предпочтительно, если размер частиц вспученного перлита находится в диапазоне от 0,1 мм до 3 мм. Размер частиц вспученного перлита может, например, также быть в диапазоне от 0,1 мм до 6 мм, от 0,5 мм до 6 мм, от 1 мм до 6 мм, от 0,5 мм до 3 мм или от 1 мм до 3 мм.

Предпочтительно, самые большие частицы вспученного перлита имеют размер, который меньше чем одна третья толщины строительной плиты.

Сухая объемная плотность (насыпной вес) используемого для предлагаемой предварительной гидрофобизации вспученного перлита (без нанесенного гидрофобизатора) может быть, например, в диапазоне от 40 до 100 кг/м³, т.е. например, от 60 до 80 кг/м³. Сухая объемная плотность гидрофобизированного перлита может быть, например, в диапазоне от 50 до 150 кг/м³, т.е. например, также в диапазоне от 70 до 100 кг/м³.

Согласно изобретению на частицы вспученного перлита наносится гидрофобизатор. Например, на частицы вспученного перлита может наноситься гидрофобизатор в форме воска, силикона, предпочтительно, например, в форме силиконового масла или в форме олеата натрия. Гидрофобизатор может предпочтительно наноситься в жидкой форме, например в форме водной эмульсии, например в форме жидкого олеата натрия или в форме водной эмульсии полидиметилсилокана.

Соответствующим образом гидрофобизированные частицы вспученного перлита затем вводятся в смесь вяжущего средства.

Согласно изобретению частицы из перлита с предварительной гидрофобизацией могут, прежде всего, характеризоваться тем, что они находятся в матрице вяжущего средства с гидрофобизированной «наружной оболочкой», при этом в то же время составные части смеси вяжущего средства, прежде всего жидкие составные части, внутрь частиц не проникли.

Вместо частиц из вспученного перлита эквивалентным образом кумулятивно или альтернативно могут использоваться также и частицы из вспученного вермикулита или пеностекла. Приводимые здесь пояснения для вспученного перлита точно также действительны для частиц из вспученного вермикулита или пеностекла.

Дополнительно можно предусмотреть, чтобы смесь вяжущего средства дополнительно проходила массовую гидрофобизацию. При этом гидрофобизация смеси вяжущего средства может быть выполнена воском, силиконом или олеатом натрия. За счет массовой гидрофобизации смеси вяжущего средства затвердевшая смесь вяжущего средства, а тем самым и строительная плита эффективно защищены от проникновения влаги.

В качестве дополнительной компоненты смесь вяжущего средства, из которой изготовлена предлагаемая строительная плита, содержит инертный наполнитель. В принципе может использоваться любой инертный наполнитель, сухая объемная плотность которого выше сухой объемной плотности гидрофобизированного вспученного перлита. Предпочтительно, может использоваться инертный наполнитель в форме каменной муки, особо предпочтительно в форме известняковой муки. В общем случае может использоваться один или несколько следующих инертных наполнителей, которые предпочтительным образом применяются в форме муки или мелкозернистой форме: известняковая мука, песок, серая вакка, базальт, доломит, вулканическая порода, сланец (глинистый сланец) или вторично используемый материал при производстве предлагаемой строительной плиты.

Согласно изобретению предусмотрен «инертный» наполнитель для того, чтобы не оказывать длительного отрицательного воздействия на характеристики затвердевания вяжущего средства или смеси вяжущего средства, или даже иметь возможность их улучшить. Так, инертный наполнитель улучшает, как это описано выше, усадочные свойства смеси вяжущего средства.

Что понимается под «инертным» наполнителем, достаточно известно специалисту в сфере вяжущих средств, поэтому здесь можно отказаться от подробного определения. Прежде всего, этим известным образом выражено, что наполнитель не имеет гидравлических или латентных гидравлических свойств, или что наполнитель не вступает в существенные химические реакции в смеси вяжущего средства.

Сухая объемная плотность (насыпной вес) инертного наполнителя может, например, быть в диапазоне от 150 до 1500 кг/м³, т.е. например, также в диапазоне от 300 до 1000 кг/м³ или от 350 до 800 кг/м³.

Наряду с вяжущим средством, гидрофобизированным воздушным перлитом и при необходимости наполнителем смесь вяжущего средства или изготовленная из нее строительная плита может содержать одну или несколько дополнительных компонент. Например, смесь вяжущего средства может содержать дополнительные доли пуццоланового или латентного гидравлического вещества, например, такие как летучая зола.

Согласно предпочтительному варианту осуществления строительная плита по меньшей мере на одной, а предпочтительным образом на обеих основных поверхностях (т.е. на двух больших поверхностях строительной плиты) имеет покровной слой. Такой покровный слой может состоять, например, из затвердевшего неорганического вяжущего средства, предпочтительным образом из шликера вяжущего средства. Предпочтительно, в этом связующем средстве может быть введено армирование, прежде всего в форме волокнистого мата.

Эти покровные слои покрывают «сердцевину» строительной плиты, выполненную, как описано выше, с наружных сторон. Вяжущее средство покровных слоев при этом предпочтительно состоит из того же вяжущего средства, что и «сердцевина» строительной плиты, т.е. предпочтительным образом из портландцемента.

Волокнистый мат предпочтительным образом выполнен из защищенного от щелочного травления стекловолокна (синтетический упаковочный материал), или устойчивого к щелочному воздействию стекловолокна. Волокнистый мат может быть предусмотрен, прежде всего, также только на краевых или кромочных областях строительной плиты, чтобы закрепить кромки.

Посредством покровных слоев могут быть, прежде всего, быть выполненными предпочтительным образом наружные стороны строительной плиты. Например, строительной плите посредством выполненного из шликера вяжущего средства покровного слоя можно придать визуально привлекательную, гладкую поверхность.

Вяжущее средство покровных слоев может быть обработано способом массовой гидрофобизации, например воском, силиконом или олеатом натрия. За счет массовой гидрофобизации покровных слоев строительная плита особенно эффективно защищена от проникновения влаги.

Компоненты предлагаемой строительной плиты могут, например, находиться в диапазонах следующих массовых долей (относительной общей массы строительной плиты):

- вяжущее средство в диапазоне от 10 до 40 весовых процентов, т.е. например, также в диапазоне от 15 до 35 весовых % или в диапазоне от 20 до 30 весовых %;

- гидрофобизированный вспученный перлит в диапазоне от 3 до 30 весовых %, т.е. например, также в диапазоне от 5 до 20 или в диапазоне от 5 до 15 весовых %;

- при необходимости вода (остаточная влажность) в диапазоне от 0 до 20 весовых %, т.е. например, также в диапазоне от 5 до 20 весовых % или в диапазоне от 10 до 15 весовых %;

- при необходимости дополнительные компоненты в диапазоне от 0 до 70 весовых %, т.е. например, также в диапазоне от 20 до 60 весовых % или в диапазоне от 30 до 60 весовых %.

В предлагаемой строительной плите, изготовленной с дополнительным применением инертного наполнителя, компоненты могут, например, иметь значения в диапазоне следующих массовых долей (относительно общей массы строительной плиты):

- вяжущее средство в диапазоне от 10 до 40 весовых %, т.е. например, также в диапазоне от 15 до 35 весовых % или в диапазоне от 20 до 30 весовых %;

- гидрофобизированный вспученный перлит в диапазоне от 3 до 30 весовых %, т.е. например, также в диапазоне от 5 до 20 или в диапазоне от 5 до 15 весовых %;

- инертный наполнитель в диапазоне от 10 до 70 весовых %, т.е. например, также в диапазоне от 20 до 60 весовых %, в диапазоне от 30 до 60 весовых % или в диапазоне от 40 до 60 весовых %;

- при необходимости вода (остаточная влажность) в диапазоне от 0 до 20 весовых %, т.е. например, также в диапазоне от 5 до 20 весовых % или в диапазоне от 10 до 15 весовых %;

- при необходимости дополнительные компоненты в диапазоне от 0 до 20 весовых %, т.е. например, также в диапазоне от 2 до 15 весовых %.

Если до сих пор строительные плиты такого рода изготовлялись в диапазоне плотности от примерно 1000 до 1200 кг/м³, то предлагаемую строительную плиту можно изготавливать, например, в диапазоне плотности от 300 до 1200 кг/м³. Предпочтительно, строительная плита имеет плотность в диапазоне от 350 до 1000 кг/м³, т.е., например, также в диапазоне от 300 до 900 кг/м³ или от 500 до 800 кг/м³.

Вышеприведенные и прочие указания плотности и веса в этой заявке на патент понимаются как указания относительно сухой объемной плотности продукта.

Для строительных плит часто важную роль играет также и вес единицы поверхности. При толщине предлагаемой строительной плиты в диапазоне от 10 до 15 мм, т.е., например, при толщине в 12,5 мм, предлагаемую строительную плиту можно изготовить, например, с весом на единицу поверхности в диапазоне от 4 до 15 кг/м², т.е., например, также в диапазоне от 5 до 13 кг/м², от 5 до 12 кг/м² или от 6 до 10 кг/м².

Примерный состав предлагаемой строительной плиты может быть следующим:

- портландцемент: 24,1 весовых %;

- вспученный гидрофобизированный перлит (гидрофобизатор в форме силиконового масла; размер частиц перлита 0,1-3 мм): 9,8 весовых %;

- известняковая мука: 49,5 весовых %;

- остаточная влажность: 16,6 весовых %.

Примерный состав покрывного слоя, наносимого на предлагаемую строительную плиту, следующий:

- портландцемент: 20,0 весовых %;

- известняковая мука: 60,0 весовых %;

- стекловолокнистый мат: 7,7 весовых %;

- остаточная влажность: 12,3 весовых %.

Примерный состав предлагаемой строительной плиты, на обе основных поверхности которой нанесен покровный слой, может быть следующим:

- портландцемент: 23,3 весовых %;

- вспученный гидрофобизированный перлит (гидрофобизатор в форме силиконового масла; размер частиц перлита 0,1-3 мм): 10,0 весовых %;

- известняковая мука: 52,4 весовых %;

- стекловолокнистый мат: 1,3 весовых %;

- остаточная влажность: 13 весовых %.

Предлагаемая строительная плита может, например, иметь толщину в диапазоне от 10 до 15 мм, например, толщину в 12,5 мм.

Каждый из покрывных слоев может, например, иметь толщину в диапазоне от 0,5 до 3 мм, т.е., например, также толщину в 1 мм. Т.е. плита толщиной 12,5 мм может, например, иметь «сердцевину» в 10,5 мм, которая на своих обеих основных поверхностях имеет покровный слой толщиной соответственно в 1 мм.

Предлагаемая строительная плита, прежде всего, подходит для использования в сухом строительстве, например, в качестве стеновой или половой плиты, прежде всего, например, также в качестве плиты-основания под штукатурку.

Все вышеперечисленные признаки предлагаемой строительной плиты могут комбинироваться в отдельности или в любой комбинации друг с другом.

Пример осуществления предлагаемой строительной плиты поясняется далее подробнее с помощью следующего описания чертежа.

На нем, сильно схематизировано, показан вырез из поперечного разреза предлагаемой строительной плиты в частичном виде сбоку.

На чертеже показан разрез строительной плиты 1, которая состоит из сердцевины 3, на одну основную поверхность 9 (здесь верхняя), и вторую основную поверхность 11 (здесь нижняя) которой нанесен покровный слой 5 (вверху) и покровный слой 7 (внизу).

Сердцевина 3 строительной плиты 1 выполнена из смеси вяжущего средства, которая состоит из портландцемента, гидрофобизированного силиконовым маслом вспученного перлита и известняковой муки. Кроме того, сердцевина 3 строительной плиты 1 обработана способом массовой гидрофобизации посредством олеатом натрия.

В сердцевине 3 строительной плиты 1 затвердевший портландцемент образует матрицу 13, в которую введены частицы гидрофобизированного вспученного перлита 15 и известняковая мука в качестве инертного наполнителя.

Сердцевина 3 строительной плиты 1 имеет здесь толщину в 10,5 мм.

Как показывает чертеж, каждая из частиц гидрофобизированного вспученного перлита 15 имеет наружную оболочку 16 из гидрофобизатора, которая предотвращает проникновение жидкости в частицы перлита 15.

Вдоль любой из своих двух основных поверхностей 9 и 11 строительная плита 1 имеет по покровному слою 5, 7, который по всей поверхности закрывает сердцевину 3 снаружи.

Покровные слои 5, 7 имеют каждый толщину 1 мм и выполнены из портландцемента, в который включено соответственно по одному стекловолокнистому мату 19, 21. Покровные слои 5, 7 прошли массовую гидрофобизацию эмульсией силиконового масла.

В примере осуществления изобретения «границы» 23, 25 между покрывными словами 5, 7 и сердцевиной 3 для наглядности указаны четкой разделительной линией. Однако в практическом осуществлении покрывные слои могут «плавно» переходить в сердцевину, поэтому четкую пограничную линию выделить нельзя.

Изобретение относится к строительной плите, прежде всего для использования в сухом строительстве. Строительная плита, прежде всего для использования в сухом строительстве, характеризуется следующими признаками: матрица из затвердевшего, неорганического вяжущего средства в форме портландцемента; в матрицу из вяжущего средства введены частицы вспученного перлита; на частицы вспученного перлита нанесен гидрофобизатор; в матрицу вяжущего средства введен инертный наполнитель; инертный наполнитель имеет сухую объемную плотность, которая выше сухой объемной плотности гидрофобизированного вспученного перлита; массовая доля гидрофобизированного вспученного перлита составляет от 3 до 30 вес.%; частицы гидрофобизированного вспученного перлита имеют размер от 1 до 6 мм; массовая доля инертного наполнителя составляет от 40 до 60 вес.%; массовая доля воды (остаточная влажность) составляет от 5 до 20 вес.%. Технический результат: получение строительной плиты регулируемой плотности с повышенной трещиностойкостью. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Строительная плита, прежде всего для использования в сухом строительстве, со следующими признаками:

1.1 матрица (13) из затвердевшего неорганического вяжущего средства в форме портландцемента;

1.2 в матрицу (13) из вяжущего средства введены частицы вспученного перлита (15);

1.3 на частицы вспученного перлита (15) нанесен гидрофобизатор (16);

1.4 в матрицу (13) вяжущего средства введен инертный наполнитель (17);

1.5 инертный наполнитель (17) имеет сухую объемную плотность, которая выше сухой объемной плотности гидрофобизированного вспученного перлита (15);

1.6 массовая доля гидрофобизированного вспученного перлита (15) составляет от 3 до 30 вес.%;

1.7 частицы гидрофобизированного вспученного перлита (15) имеют размер от 1 до 6 мм;

1.8 массовая доля инертного наполнителя (17) составляет от 40 до 60 вес.%;

1.9 массовая доля воды (остаточная влажность) составляет от 5 до 20 вес.%.

2. Строительная плита по п.1, в которой частицы вспученного перлита (15) имеют размер в диапазоне от 0,1 мм до 3 мм.

3. Строительная плита по п.1, в которой на частицы вспученного перлита (15) нанесен гидрофобизатор (16) в форме силикона, прежде всего в форме силиконового масла.

4. Строительная плита по п.1 с инертным наполнителем (17) в форме каменной муки, прежде всего в форме известняковой муки.

5. Строительная плита по п.1, компоненты которой находятся в диапазоне следующих массовых долей:

5.1. вяжущее средство в диапазоне от 10 до 40 вес.%;

5.2. пуццолановое или латентное гидравлическое вещество от 0 до 20 вес.%.

6. Строительная плита по п.1 с сухой объемной плотностью гидрофобизированного вспученного перлита (15) в диапазоне от 50 до 150 кг/м³ и сухой объемной плотностью инертного наполнителя (17) в диапазоне от 150 до 1500 кг/м³.