Изобретение относится к строительным материалам, в частности к полистиролбетонам плотностью 225-350 кг/м3, используемым в теплосберегающих ограждающих конструкциях зданий и сооружений.
Известен полистиролбетон (ГОСТ Р 51263-99, разработанный ВНИИжелезобетоном), состоящий из пенополистирольного заполнителя (полистирола вспененного гранулированного - ПВГ), портландцемента или шлакопортландцемента, добавок и воды.
В этом ГОСТе нормированы характеристики ПВГ и показатели полистиролбетона по плотности и прочности в широких диапазонах, нечетко увязанные друг с другом, что не позволяет гарантированно получить оптимизированные показатели качества материала (повышенные значения прочности при пониженных марках по плотности).
Наиболее близким по технической сути предлагаемого материала является конструкционно-теплоизоляционный экологически чистый полистиролбетон (патент РФ №2230717), который принят в качестве прототипа.
Согласно указанному патенту полистиролбетон изготавливается из смеси, включающей (в % по массе): минеральное вяжущее (портландцемент или шлакопортландцемент) - 49÷73,5, пенополистирольный заполнитель (ПВГ) насыпной плотностью 5-20 кг/м3 - 1,2÷12, комплексную добавку - 0,75÷1,50 и воду (остальное).
При этом минеральное вяжущее из портландцента или шлакопортландцемента может содержать минерально-полимерную добавку (до 5%) и тонкомолотый шлак (до 55%). Комплексная добавка включает воздухововлекающую (15-100%), пластифицирующую (0,35%) добавки и ускоритель твердения (0-50%).
Воздухововлекающая добавка содержит смолу древесную омыленную или смолу нейтрализованную воздухововлекающую в твердом или жидком состоянии в количестве 0,2-0,5% от массы вяжущего или хостапур в количестве 0,005-0,0175% от массы вяжущего, а также добавку из группы смесь натриевых или триэтаноламиновых солей сульфатов моноэтаноламидов синтетических жирных кислот фракции C9-C14, или смесь натриевых или триэтаноламиновых солей алкилсерных кислот фракции C10-C16, или смесь натриевых или триэтаноламиновых солей алкилсульфатов первичных жирных спиртов фракций C10-C16, или смесь полиоксиэтилированных нонилфенолов с числом оксиэтиленовых групп от 3 до 18, или смесь натриевых солей нонилфенилполиоксиэтиленуксусных кислот с содержанием оксиэтиленовых групп от 5 до 15, или их бинарные или тройные смеси в соотношении 1:(0,1-1) или 1:1:1 соответственно.
Пластифицирующая добавка содержит модифицированные лигносульфонаты в количестве 0,15-0,3% от массы вяжущего или продукты химической поликонденсации сульфированных углеводородов ароматического ряда на основе нафталина, меламина или отходов их производств в количестве 0,3-0,5% от массы вяжущего.
Ускоритель твердения содержит водорастворимую соль - сульфат или хлорид щелочного или щелочноземельного металла в количестве 0,5-1% от массы вяжущего.
Изготовление ПВГ осуществляют вспениванием по одно или многостадийной технологии при температуре 60-105°C.
Прототип имеет следующие недостатки:
- состав полистиролбетона при использовании ПВГ с насыпной плотностью широкого диапазона - 5-20 кг/м2 не увязан со средним размером гранул заполнителя и его объемным содержанием (концентрацией) в полистиролбетоне;
- так как на качество ПВГ и связанные с ним показатели полистиролбетона влияет комплекс характеристик, в частности исходный размер гранул полистирольного бисера, средневзвешенный размер (диаметр), насыпная и средняя плотность полученных гранул, а также особенности технологии и используемого оборудования для получения заполнителя, то это, вероятно, должно отражаться комплексным показателем, который не приводится;
- применение шлакопортландцемента или добавки тонкомолотого шлака, хотя и способствует некоторому снижению теплопроводности полистиролбетона, однако не позволяет получать повышенные и стабильные показатели материала по прочности для заданной плотности;
- применение воздухововлекающих добавок типа омыленной или нейтрализованной древесной смолы или хостапура и пластифицирующих добавок на основе лигносульфонатов не обеспечивает получение полистиролбетона со стабильной по размерам мелкопористой структурой, а использование добавки ускорителя твердения на основе сульфатов или хлоридов щелочного или щелочноземельного металла ухудшает условия труда при производстве изделий из полистиролбетона и снижает защитные свойства полистиролбетона в армированных стальной арматурой изделиях.
Задачей изобретения является создание теплоизоляционно-конструкционного полистиролбетона плотностью 225-350 кг/м3 с оптимальными свойствами.
Задача решается тем, что повышенные прочностные и теплоизоляционные свойства полистиролбетона обеспечиваются использованием ПВГ с объемным содержанием в полистиролбетоне - φ в пределах 0,40-0,60, полученного после 3-кратного вспенивания исходного полистирольного бисера крупностью 0,7-1,0 мм, и характеризующегося комплексным безразмерным показателем качества ПВГ - n в пределах 1,5-1,75, значения которого определяются при проектировании состава полистиролбетона по формуле
где K1 и K2 - коэффициенты, отражающие особенности технологии получения ПВГ, значения которых находятся соответственно в пределах 1,1-1,3 и 8,0-10,8; dб - средний диаметр исходного полистирольного бисера, мм; dср - средневзвешенный диаметр гранул ПВГ, мм;
При этом используют комплексную воздухововлекающую и модифицирующую добавку КВМД многофункционального действия, обладающую эффектом воздухововлечения и пластификации полистиролбетонной смеси, представляющую собой однородную гармонично сбалансированную смесь в сухом или жидком виде, состоящую из воздухововлекающей добавки на основе продуктов окисления отходов пищевой промышленности в виде натриевых солей алкилсульфатов органических кислот фракции C9-C12 и пластификатора поликарбоксилатного типа или сульфированного продукта поликонденсации меламина с формальдегидом с числом звеньев в молекулярной цепи 18-27 при массовом соотношении компонентов воздухововлекающая добавка:пластификатор, равном 1:0,3, при удельном расходе комплексной добавки 0,12 мас.% по активному веществу от массы портландцемента.
Примерами добавок, которые могут использоваться как составляющие КВМД, являются воздухововлекающая добавка ПО-01Б, пластификатор ГЛЕНИУМ АСЕ430, пластификатор F-10. ГЛЕНИУМ АСЕ430 является пластификатором поликарбоксилатного типа, пластификатор F-10 представляет собой продукт поликонденсации сульфированного меламина с формальдегидом.
Использование комплексного показателя качества ПВГ - n и его объемного содержания в полистиролбетоне - φ позволяет оценивать и оптимизировать характеристики материала, а применение для полистиролбетона исключительно портландцемента вместо шлакопортландцемента и добавок граншлака, добавки КВМД вместо добавок по прототипу обеспечивает стабильность структуры полистиролбетонной смеси и получение повышенных и оптимизированных показателей полистиролбетона по прочности для заданной плотности материала и способствует снижению его характеристик по плотности и теплопроводности при прочих равных условиях. Кроме того, использование добавок типа КВМД, обладающих свойствами ускорения твердения бетона, позволяет отказаться от применения специальных добавок-ускорителей.
Предлагаемый расчетный метод определения комплексного показателя качества ПВГ - «n» позволяет получать материал пониженной теплопроводности с заданной прочностью при сокращении трудоемкости работ по проектированию и подбору состава полистиролбетона в заводских условиях.
Поставленная задача решается следующим образом.
Пример 1
Для изготовления полистиролбетона марки по средней плотности D300 используется ПВГ, полученный вспениванием полистирольного бисера с исходной крупностью зерен dб=0,77 мм. В результате 3-кратного вспенивания получен ПВГ со средневзвешенным размером гранул dcp=3,81 мм, средней плотностью гранул ПВГ ρПВГ=16,3 кг/м3 и насыпной плотностью
При средних значениях K1=0,5(1,1+1,3)=1,2 и K2=0,5(8,0+10,8)=9,4 комплексный показатель качества ПВГ будет равен
.
Расход материалов на 1 м3 полистиролбетона был принят:
- портландцемента активностью Rц=40 МПа Ц=244 кг;
- воды - 116 л;
- ПВГ - 0,8 м3 (при объемной концентрации в полистиролбетоне φ=0,45);
- порообразующей добавки ПО-01Б - 0,02 (2%) от массы цемента.
Цементно-водное отношение Ц/В=:244:116=2,1.
Без использования добавок-пластификаторов получен полистиролбетон плотностью ρПСБ=287 кг/м3 (марка по средней плотности D300) и прочностью в 28-дневном возрасте RПСБ=0,93 МПа с теплопроводностью в сухом состоянии λo=0,082 Вт/(м·°C). При коэффициенте вариации полистиролбетона по прочности Vп=12% достигнутая прочность соответствует классу B0,75.
Пример 2
Использование пластифицирующей добавки ГЛЕНИУМ АСЕ430 при дозировке 0,07% от массы портландцемента при одинаковой (как и для смеси без добавки-пластификатора) удобоукладываемости полистиролбетонной смеси позволило уменьшить расход воды до 104 л/м3.
При том же Ц/В=2,1 расход цемента составил Ц=2,1·104≈218 кг/м3.
При концентрации ПВГ φ=0,55 (расход ПВГ - 1,0 м3/м3) и применении портландцемента с активностью RЦ=50 МПа получен полистиролбетон плотностью ρПСБ=259 кг/м3 (марка по средней плотности D250) с той же прочностью RПСБ=0,93 МПа (класса B0,75), имеющего теплопроводность в сухом состоянии λo=0,072 Вт/(м·°С).
Пример 3
При совместном использовании порообразующей и пластифицирующей добавок ПО-01Б и F-10 при дозировках 0,02% и 0,07% от массы цемента при прочих равных условиях позволило уменьшить расход ПВГ с 1,0 м3/м3 до 0,8 м3/м3 при одновременном снижении теплопроводности на 7,5% и сохранении физико-химических характеристик полистиролбетона.
Другие примеры конкретной реализации предложенных технических решений приведены в таблице 1.
Реализация заявленного теплоизоляционно-конструкционного полистиролбетона позволяет (по сравнению с прототипом) для заданного класса по прочности материала снизить его среднюю плотность на 1 ступень и теплопроводность на 12-24%.
Источники информации
1. ГОСТ P 51263-99. Полистиролбетон. Технические условия.
2. Патент №2230717, кл. C1.04B 38/08, 38/10.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ЗАВОДСКОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИСТИРОЛБЕТОНА ПОВЫШЕННОГО КАЧЕСТВА ПО СПЕЦТЕХНОЛОГИИ | 2016 |
|
RU2688329C2 |
Способ производства строительных элементов из полистиролбетона | 2019 |
|
RU2739389C1 |
ПОЛИСТИРОЛБЕТОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ КОМФОРТНОГО ЖИЛЬЯ | 2010 |
|
RU2430068C1 |
КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЙ ПОЛИСТИРОЛБЕТОН, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗ НЕГО ИЗДЕЛИЙ И СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ИЗ НИХ ТЕПЛОЭФФЕКТИВНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ ПО СИСТЕМЕ "ЮНИКОН" | 2002 |
|
RU2230717C1 |
ФОРМОВОЧНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА | 2007 |
|
RU2341495C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕГОРЮЧЕГО ПОЛИСТИРОЛБЕТОНА | 2020 |
|
RU2753832C1 |
СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОЛИСТИРОЛБЕТОНА | 2004 |
|
RU2297402C2 |
СОСТАВ СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА | 2014 |
|
RU2575857C2 |
СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ | 1999 |
|
RU2169132C1 |
Способ изготовления полистиролбетонных изделий | 2003 |
|
RU2223931C1 |
Изобретение относится к строительным материалам, в частности к полистиролбетонам, используемым в теплосберегающих ограждающих конструкциях зданий и сооружений. Теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон плотностью 225-350 кг/м3, полученный из смеси, содержащей портландцемент, воду, комплексную воздухововлекающую и пластифицирующую добавку многофункционального действия, представляющую собой сбалансированную смесь в сухом или жидком виде, состоящую из воздухововлекающей добавки ПО-01Б на основе продуктов окисления отходов пищевой промышленности и пластификатора поликарбоксилатного типа или сульфированного продукта поликонденсации меламина с формальдегидом с числом звеньев в молекулярной цепи 18-27 при массовом соотношении: воздухововлекающая добавка:пластификатор, равном 1:(0,25-0,5), и удельном расходе указанной комплексной добавки 0,06-0,15 мас.% от массы портландцемента, полистирол вспененный гранулированный ПВГ с объемным содержанием в полистиролбетоне - φ в пределах 0,40-0,60, полученный после 3-кратного вспенивания исходного полистирольного бисера крупностью 0,7-1,0 мм и характеризующийся комплексным безразмерным показателем качества ПВГ - n в пределах 1,5-1,75, значения которого определяют при проектировании состава полистиролбетона по формуле: ,
где K1 и K2 - коэффициенты, отражающие особенности технологии получения ПВГ, значения которых находятся соответственно в пределах 1,1-1,3 и 8,0-10,8; dб - средний диаметр исходного полистирольного бисера, мм; dср - средневзвешенный диаметр гранул ПВГ, мм;
Теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон плотностью 225-350 кг/м3, полученный из смеси портландцемента, полистирола вспененного гранулированного типа ПВГ, воды, воздухововлекающей и пластифицирующей добавок, отличающийся тем, что используют ПВГ с объемным содержанием в полистиролбетоне - φ в пределах 0,40-0,60, полученный после 3-кратного вспенивания исходного полистирольного бисера крупностью 0,7-1,0 мм и характеризующийся комплексным безразмерным показателем качества ПВГ - n в пределах 1,5-1,75, значения которого определяются при проектировании состава полистиролбетона по формуле
,
где K1 и K2 - коэффициенты, отражающие особенности технологии получения ПВГ, значения которых находятся соответственно в пределах 1,1-1,3 и 8,0-10,8: dб - средний диаметр исходного полистирольного бисера, мм; dср - средневзвешенный диаметр гранул ПВГ, мм;
КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЙ ПОЛИСТИРОЛБЕТОН, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗ НЕГО ИЗДЕЛИЙ И СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ИЗ НИХ ТЕПЛОЭФФЕКТИВНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ ПО СИСТЕМЕ "ЮНИКОН" | 2002 |
|
RU2230717C1 |
ПОЛИСТИРОЛБЕТОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ КОМФОРТНОГО ЖИЛЬЯ | 2010 |
|
RU2430068C1 |
Сырьевая смесь для изготовления керамзитобетона | 1988 |
|
SU1618743A1 |
СУХАЯ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ ГИПСОПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ, ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ | 2007 |
|
RU2338724C1 |
CN 102173674 A, 07.09.2011 | |||
AU 2005100770 A4, 05.01.2006 | |||
ДВОРКИН Л.И | |||
и др., Строительные материалы из отходов промышленности, «Феникс», Ростов-на-Дону, 2007, с | |||
Способ изготовления струн | 1924 |
|
SU345A1 |
Авторы
Даты
2014-05-20—Публикация
2012-06-01—Подача