СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ПЕНОСТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2013 года по МПК C04B38/02 

Изобретение относится к производству теплоизоляционных ячеистых строительных материалов, а именно к получению пеностеклокерамического материала, и может быть использовано для изготовления эффективного теплоизоляционного слоя ограждающих конструкций жилых и производственных зданий.

Известна смесь для приготовления пеностекла, включающая перлит, осадочную кремнеземистую породу (диатомит, трепел, опоку), газообразователь, которую измельчают до получения порошка с удельной поверхностью 3000…5000 см²/г при следующем соотношении компонентов, мас.% (А.с. №1073199, С03С 11/00, БИ №6, 1984)(1):

Осадочная горная порода 15…70 Гидрооксид натрия 6…15 Газообразователь 0,02…1,5 Перлит остальное

К недостаткам известного способа относится высокое содержание гидрооксида натрия, что сопровождается снижением водостойкости и повышением водопоглощения материала, ухудшающего его теплоизолирующие свойства в процессе эксплуатации.

Наиболее близким изобретением, взятым в качестве прототипа, является способ получения пенокерамических изделий, включающий перемешивание предварительно приготовленной пены с твердыми компонентами сырьевой смеси, формование, сушку отформованных изделий при температуре 40…60°С и обжиг изделий при температуре 980…1050°С. При этом соотношение компонентов упомянутой смеси, % (Пат. №2349563, С04В 38/02, БИ №8, 2009) (2):

Глина - 36,3…41,9 Молотый бой керамического кирпича - 7,72…9,10 Древесные опилки - 1,9…4,4 Портландцемент - 4,25…4,80 Отход травления алюминия - 3,20…5,30 Молотое стекло - 6,30…9,70 Жидкое стекло - 1,25…1,29 Пластификатор - 0,10…0,20 Пена - 0,30…0,40 Вода - 30,1…32,6

Недостатком указанного способа является большое количество компонентов, усложняющее процесс получения материала, а также высокие значения плотности и теплопроводности материала.

Изобретение направлено на снижение теплопроводности и сорбционного увлажнения, повышение прочности и расширение сырьевой базы для производства пеностеклокерамических изделий.

Указанный технический эффект достигается тем, что композиция для изготовления пеностеклокерамического материала содержит в качестве основного компонента осадочную кремнеземистую горную породу - опоку, минеральное вяжущее, стабилизирующую и флюсующую добавки, воду и пенообразующее поверхностно-активное вещество и отличается тем, что в качестве минерального вяжущего содержит шлакопортландцемент марки ЦЕМ III/А 32,5Н (ГОСТ 31108-2003), в качестве стабилизирующей добавки - смесь полиакриламидного геля (ТУ6-01-1049-92) и карбамидоформальдегидной жидкости марки КФЖ-М (ГОСТ 14231-88), взятых в соотношении 1:1, в качестве флюсующей добавки - легкоплавкую фритту специально подобранного состава, в качестве пенообразующего поверхностно-активного вещества - пенообразователь марки «ПО-6ТС» (ТУ 0258-147-05744685-98) или «ПБ-2000» (ТУ 2481-185-05744685-01) в следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанная горная порода - 45,5…47,0, Указанное минеральное вяжущее - 6,5…7,0 Указанная стабилизирующая добавка - 0,8…0,9 Указанная флюсующая добавка -15,0…17,0 Указанный пенообразователь - 0,65…0,7 Вода - остальное

Использование в качестве основного компонента сырьевой смеси широко распространенного непластичного керамического сырья в виде опоки в сочетании с доступным шлакопортландцементом и указанной смеси добавок позволяет значительно расширить сырьевую базу и обеспечить улучшение показателей средней плотности и коэффициента теплопроводности теплоизоляционного строительного материала.

Введение полимерной добавки позволяет значительно повысить устойчивость пеномассы, а добавление фритты - решить задачу моделирования заданного минералофазового состава пеностеклокерамического материала по требуемым показателям средней плотности, прочности и теплопроводности.

Для получения пеностеклокерамических изделий использовали следующие компоненты:

- опока Степановского месторождения Пензенской области;

- фритта, полученная измельчением до удельной поверхности 3500…4000 см²/г отходов производства оптического стекла (фритта №1 в табл.2);

- фритты, полученные измельчением до удельной поверхности 3500…4000 см²/г предварительно обожженных при температуре 850…900ГС многокомпонентных шихт (фритты №2,…, №4 в табл.2).

Составы указанной горной породы и отходов производства оптического стекла (ОПОС) приведены в табл.1.

Таблица 1 Компонент Содержание, % по мас.   SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ СаО Na₂O PbO ппп Указанная горная порода 84,70 2,52 1,88 1,5 -   9,4 ОПОС 27,40       1,7 70,90 -

Многокомпонентные шихты для приготовления легкоплавких и малотеплопроводных фритт готовили из смесей, содержащих % по массе: опоку указанного месторождения - 60, воздушную известь (СаО) - 11 и натрийсодержащую соль: Na₂B₄О₇ по ГОСТ 8429-77 (фритта №2 в табл.2); NaF по ГОСТ 4463-77 (фритта №3 в табл.2) или Na₂SiF₆ по ТУ 113-08-587-86 (фритта №4 в табл.2) - остальное.

Вода, применяемая для изготовления пеностеклокерамического материала, соответствует ГОСТ 23732-79.

Теплоизоляционный пеностеклокерамический материал изготавливают следующим образом. Первоначально приготавливают раствор, состоящий из отмеренных количеств воды, стабилизирующей добавки и пенообразователя. Затем раствор вспенивают путем увеличения скорости вращения ротора смесителя до 800…1000 об/мин. Далее в указанном режиме перемешивания в смеситель, содержащий пеномассу, добавляют предварительно гомогенизированную смесь, состоящую из отдозированных количеств указанной горной породы, минерального вяжущего и флюсующей добавки. Из полученной смеси изготавливают образцы стандартного размера, которые выдерживают в течение трех суток при естественных условиях твердения до набора прочности и частичного испарения избытка воды. Далее образцы подвергают тепловой обработке по режиму:

- подъем температуры до 900…950°С в течение 1,5…2 часов;

- изотермическая выдержка при температуре 950°С в течение 2…3 часов;

- снижение температуры до 20°С в течение 5…6 часов.

Составы предлагаемой композиции для изготовления теплоизоляционного пеностеклокерамического материала и свойства готовых изделий приведены в табл.2 и 3.

Таблица 2 № состава Состав смеси, мас.%   Опока Флюсующая добавка Минеральное вяжущее Пенообразователь Стабилизирующая добавка Вода         1 45,5 Фритта №1 15,0 6,5 0,65 0,9 остальное         2 47,0 Фритта №2 16,0 7,0 0,7 0,8           3 46,0 Фритта №3 15,0 7,0 0,7 0,8           4 47,0 Фритта №4 17,0 7,0 0,7 0,8           Состав по прототипу   Глина 32,0…45,5 Молотое стекло 3,3…9,7 Портландцемент 3,1…4,8 0,3…0,4 Отход травления алюминия 3.3…6,3 31,0…32,8 Кирпичный бой 7,3…9,2 Древесные опилки 1,9…4,4 Жидкое стекло 1,25…1,31 Пластификатор С-3 0,1…0,2

Видно, что количество ингредиентов в предлагаемом составе существенно меньше, что позволяет упросить технологию изготовления. Наличие в составе мягкой горной породы с развитой внутренней микропористостью позволяет расширить сырьевую базу, снизить затраты на помол и обжиг. Кремнеземистые горные породы отличаются низкими температурными деформациями, что позволяет отказаться от введения в состав сырьевой смеси специальных отощающих добавок и сократить время на сушку и обжиг материала за счет интенсификации процессов.

Таблица 3 Свойства Показатели по свойствам   1 2 3 4 Прототип Предел прочности на сжатие, МПа 1,8 1,5 0,8 0,95 2,1…5,4 Средняя плотность, кг/м³ 350 300 250 280 420…870 Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°С) 0,085 0,084 0,065 0,072 0,087…0,114 Сорбционное увлажнение, % (при относительной влажности воздуха 97%) 3,0…3,5 3,0…4,1 4,0…5,0 4,0…5,0 -

Из таблицы 3 видно, что предлагаемый материал имеет более низкие среднюю плотность (в 1,7…2,5 раза) и коэффициент теплопроводности (в 1,33…1,36 раза), что обеспечивает более высокие теплозащитные свойства наружных ограждающих конструкций в гражданских и промышленных зданиях.

Литература

1. А.с. 1073199 СССР. Смесь для изготовления пеностекла. Э.Р.Саакян, Н.В.Месронян, А.С.Даниелян. - Опубл. 15.02.84. - Бюл. №6.

2. Пат. 2349563. Российская Федерация. Способ получения пенокерамических изделий. М.Г.Габидуллин, А.Г.Хузагарипов. - Опубл. 20.03.2009. - Бюл. №8.

Изобретение относится к производству теплоизоляционных ячеистых строительных материалов. Технический результат изобретения заключается в снижении теплопроводности и сорбционного увлажнения, повышении прочности и расширении сырьевой базы для производства пеностеклокерамических изделий. Перемешивают тонкомолотую горную породу, минеральное вяжущее, корректирующие добавки, вспенивающий агент и воду. В качестве горной породы используют опоку, в качестве минерального вяжущего - шлакопортландцемент, в качестве стабилизирующей добавки - смесь полиакриламидного геля и карбамидоформальдегидной жидкости, взятых в соотношении 1:1, а в качестве в качестве флюсующей добавки - легкоплавкую фритту. В качестве вспенивающего агента - пенообразователь марки «ПО-6ТС» или «ПБ-2000». Перед смешиванием опоку и фритту измельчают до удельной поверхности 3500-4000 см²/г. Стабилизирующую добавку используют для предварительного приготовления пены. Отформованные изделия обжигают при температуре 950°С. Соотношение компонентов в исходной смеси составляет, мас.%: горная порода - 45,5-47,0; минеральное вяжущее - 6,5-7,0; стабилизирующая добавка - 0,8-0,9; флюсующая добавка - 15,0-17,0; пенообразователь - 0,65-0,7; вода - остальное. 3 табл.

Способ получения теплоизоляционного пеностеклокерамического материала, включающий совместное перемешивание тонкомолотой горной породы, минерального вяжущего, корректирующих добавок, вспенивающего агента и воды, отличающийся тем, что в качестве горной породы используют опоку, в качестве минерального вяжущего - шлакопортландцемент, в качестве стабилизирующей добавки - смесь полиакриламидного геля и карбамидоформальдегидной жидкости, взятых в соотношении 1:1, в качестве флюсующей добавки -легкоплавкую фритту, специально подобранного состава, в качестве вспенивающего агента - пенообразователь марки «ПО-6ТС» или «ПБ-2000», при этом опоку и фритту перед смешиванием измельчают до удельной поверхности 3500…4000 см²/г, в качестве вспенивающего агента используют предварительно приготовленную пену, стабилизированную добавкой из смеси полиакриламидного геля и карбамидоформальдегидной жидкости, обжиг отформованных изделий ведут при температуре 950°С, при этом соотношение компонентов смеси составляет, мас.%:
Указанная горная порода 45,5…47,0, Указанное минеральное вяжущее 6,5…7,0 Указанная стабилизирующая добавка 0,8…0,9 Указанная флюсующая добавка 15,0…17,0 Указанный пенообразователь 0,65…0,7 Вода Остальное