ФИБРОЦЕМЕНТНАЯ СМЕСЬ Российский патент 2013 года по МПК C04B28/04 C04B16/00 C04B111/20 

Изобретение относится к производству строительных материалов и может найти применение в производстве крупноразмерных тонкостенных панелей.

Известны асбестоцементные изделия, полученные в результате автоклавного твердения, включающие песчанистый портландцемент с содержанием песка 38-45%, асбестовые волокна и воду (см. Горчаков Г.И, Баженов Ю.М. «Строительные материалы: Учеб. для вузов. - М.: Стройиздат, 1986. - С.618-619).

Недостатком данной смеси является низкая экологичность вследствие канцерогенности асбестовых волокон.

Известен фиброцементный состав для получения композиционного материала, содержащий песок, армирующие волокна, полимер и воду (патент RU 2291846 C1, C04B 26/06 20.01.2007).

Недостатками данного состава являются высокий расход портландцемента и низкая прочность готовых изделий на изгиб. Кроме того, использование в составе пластификатора, пигмента, поверхностно-активного вещества и пеногасителя также повышает его стоимость.

Наиболее близким техническим решением является фиброцементная смесь (патент ЕР 2256099 А2 01.12.2010), содержащая портландцемент, песок кварцевый, целлюлозные волокна, полиакриламид и каолин.

Недостатками данного состава являются высокий расход портландцемента и низкая прочность готовых изделий.

Задачей изобретения является создание фиброцементной смеси, обеспечивающей изделию высокие показатели прочности на изгиб, высокую морозостойкость и низкое водопоглощение.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение прочности на изгиб готового изделия с одновременным снижением расхода портландцемента.

Поставленная задача достигается тем, что фиброцементная смесь, содержащая портландцемент, песок кварцевый, целлюлозные волокна, полиакриламид и каолин, согласно изобретению дополнительно содержит полифенилэтоксисилоксан, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

портландцемент - 19-23,

песок кварцевый - 63,9992-68,99995,

целлюлозные волокна - 5-6,

каолин - 6-7,

полиакриламид - 0,00005-0,0001,

полифенилэтоксисилоксан - 0,0007-0,0008,

при этом степень помола кварцевого песка составляет 210-310 м²/кг, степень помола целлюлозных волокон составляет 30-35° ШР, степень помола каолина составляет 1300-1400 м²/кг.

Применение полифенилэтоксисилоксана снижает водопоглощение и повышает морозостойкость готового изделия. Помол целлюлозных волокон до 30-35° ШР и помол кварцевого песка до 210-310 м²/кг увеличивает физико-механические характеристики готовых изделий.

Для изготовления смеси использовали следующие материалы:

портландцемент ЦЕМ I 42.5H (ГОСТ 31108-2003);

песок кварцевый молотый Камского месторождения (ГОСТ 8736-93);

в качестве активной минеральной добавки - каолин (ТУ 5729-016-48174985-2003);

в качестве армирующих волокон - целлюлоза хвойная сульфатная небеленая марок НСК, производства ОАО «Соломбальский ЦБК» (СТО 00279189-2-2007, ТУ 13-00279189-06-2001);

полиакриламид (ТУ 6-01-1049-92), для изготовления образцов использовали Besfloc 4045 производства «KOLON LIFE SCIENCE, INC.»;

полифенилэтоксисилоксан (ТУ 2257-441-05763441-2005);

водопроводная питьевая вода, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 23732.

Предлагаемое изобретение осуществляют по мокрому способу производства фиброцементных изделий следующим образом. Распушивают волокна целлюлозы до получения тонкости помола 30-35° ШР, смешивают их с кварцевым песком, предварительно измельченным до степени помола 210-310 м²/кг, добавляют каолин, предварительно измельченный до степени помола 1300-1400 м²/кг, портландцемент, полиакриламид, полифенилэтоксисилоксан, воду и перемешивают.

Далее осуществляют формование изделий, отфильтровывая воду из фиброцементной смеси до необходимого уплотнения, придавая им заданную форму и размеры, после чего изделия (плиты) подвергают прессованию, при этом водоцементное отношение составляет 0,4 и тепловлажностной обработке в пропарочных камерах. Окончательное твердение изделий производят в автоклавах при давлении пара 0,8-1 МПа и температуре 155-165°С в течение 14 часов. Механическую обработку производят после предварительного или окончательного твердения смеси. Кромки листов обрезают и шлифуют. При необходимости плиты окрашивают или дополнительно наносят декоративный отделочный слой. Прочность образцов на изгиб после автоклавной обработки (R_изг), водополощение (W) и морозостойкость (F) определяют в соответствии с ГОСТ 8747-88.

Результаты испытаний представлены в таблице.

№ Компоненты Состав масс.% Средняя плотность г/см³ R_изг, МПа W, % F, циклов   Портландцемент 16         Песок кварцевый (S_уд 190 м²/кг) 71,9999 Волокна целлюлозы (20° ШР) 5,5 1 Каолин (S_уд 1200 м²/кг) 6,5 1,59 18,9 16,5 50 Полиакриламид 0,0001 Полифенилэтоксисилоксан 0 Вода (сверх 100%) 6,4   Портландцемент 19         Песок кварцевый (S_уд 210 м²/кг) 69,99995 Волокна целлюлозы (35° ШР) 5 2 Каолин (S_уд 1300 м²/кг) 6 1,62 25,2 16,0 100 Полиакриламид 0,00005 Полифенилэтоксисилоксан 0 Вода (сверх 100%) 7,6   Портландцемент 23         Песок кварцевый (S_уд 310 м²/кг) 63,9992 Волокна целлюлозы (30° ШР) 6 3 Каолин (S_уд 1357 м²/кг) 7 1,62 25,6 3,2 250 Полиакриламид 0,0001 Полифенилэтоксисилоксан 0,0007 Вода (сверх 100%) 9,2

  Портландцемент 21         Песок кварцевый (S_уд 310 м /кг) 66,9991 Волокна целлюлозы (35° ШР) 5,5 4 Каолин (S_уд 1400 м²/кг) 6,5 1,62 25,9 3 250 Полиакриламид 0,0001 Полифенилэтоксисилоксан 0,0008 Вода (сверх 100%) 8,4   Портландцемент 25         Песок кварцевый (S_уд 210 м²/кг) 61,9999 Волокна целлюлозы (30° ШР) 5,5 5 Каолин (S_уд 1400 м²/кг) 7,5 1,62 19,2 16 100 Полиакриламид 0,0001 Полифенилэтоксисилоксан 0 Вода (сверх 100%) 10   Портландцемент 21         Песок кварцевый (S_уд 190 м²/кг) 66,999 Волокна целлюлозы (20° ШР) 5,5 6 Каолин (S_уд 1200 м²/кг) 6,5 1,57 20,7 2,9 250 Полиакриламид 0,0001 Полифенилэтоксисилоксан 0,0009 Вода (сверх 100%) 8,4   Портландцемент 21         Песок кварцевый (S_уд 190 м²/кг) 67,9991 Волокна целлюлозы (40° ШР) 5,5 7 Каолин (S_уд 1500 м²/кг) 5,5 1,59 22,5 3 250 Полиакриламид 0,0001 Полифенилэтоксисилоксан 0,0008 Вода (сверх 100%) 8,4

Из приведенных данных следует, что максимальные показатели прочности на изгиб достигаются при содержании волокон целлюлозы при степени помола 30-35° ШР в пределах 5-6%, портландцемента 19-23%, песка кварцевого при степени помола 210-310 м²/кг. Введение каолина в количестве 6-7% приводит к увеличению прочности фиброцементных плит до 25,9 МПа. При введении добавки каолина в количестве менее 6% наблюдается незначительное увеличение прочности. При введении добавки каолина в количестве, превышающем 7%, прочность фиброцементных плит снижается.

Введение в смесь полифенилэтоксислоксана в количестве 0,0007-0,0008% снижает водопоглощение готового изделия с 16 до 3%, повышает морозостойкость с 100 до 250 циклов.

Изделия, полученные согласно предлагаемому изобретению, обладают высокими прочностными характеристиками, морозостойкостью и низким водопоглощением. Кроме того, низкое содержание портландцемента позволит снизить стоимость полученной сырьевой смеси по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно крупноразмерных тонкостенных панелей. Технический результат - повышение прочности на изгиб готового изделия с одновременным снижением расхода портландцемента. Фиброцементная смесь содержит портландцемент, песок кварцевый, целлюлозные волокна, каолин, полиакриламид, полифенилэтоксисилоксан и воду при следующем соотношении компонентов, масс.% на сухое вещество: портландцемент - 19-23, песок кварцевый - 63,9992-68,99995, целлюлозные волокна - 5-6, каолин - 6-7, полиакриламид - 0,00005-0,0001, полифенилэтоксисилоксан - 0,0007-0,0008, при этом степень помола кварцевого песка составляет 210-310 м²/кг, степень помола целлюлозных волокон составляет 30-35° ШР, степень помола каолина составляет 1300-1400 м²/кг. 1 табл.

Фиброцементная смесь, содержащая портландцемент, песок кварцевый, целлюлозные волокна, полиакриламид и каолин, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит полифенилэтоксисилоксан при следующем соотношении компонентов, мас.% на сухое вещество:
портландцемент 19-23 песок кварцевый 63,9992-68,99995 целлюлозные волокна 5-6 каолин 6-7 полиакриламид 0,00005-0,0001 полифенилэтоксисилоксан 0,0007-0,0008,