СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2014 года по МПК C04B28/30 

Изобретение относится к строительной индустрии в частности к изготовлению деталей, используемых при строительстве зданий и сооружений, в том числе кирпичей, блоков, перемычек для оконных перекрытий и дверных проемов и т.д.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны сухие строительные смеси на основе портландцемента, глины или извести (см. соответствующие государственные стандарты). Эти материалы обеспечивают удовлетворительную прочность строительных и отделочных элементов, но обладают низким теплосопротивлением и значительной удельной массой.

Для уменьшения удельной массы и улучшения теплоизолирующих свойств в материале могут формировать газовые поры. Однако, газонаполнение материалов на основе портландцемента, глины и извести, как правило, приводит к критическому уменьшению их прочности, увеличению влагопоглощения, снижению морозостойкости (см., например, К.Д. Некрасов, М.Г. Масленникова. Легкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях. М., 1982, Стройиздат, с.94-125; Майзель И.Л., Сандлер В.Г. Технология теплоизоляционных материалов: Учеб. для обучения рабочих на пр-ве. - М.: Высш. шк., 1988). Газонаполненные материалы могут успешно применяться для тепло- и звукоизоляции, монтажа декоративных стен, однако их применение для изготовления нагруженных элементов строительных конструкций нецелесообразно.

Прочность пористых материалов и материалов с легкими наполнителями может быть увеличена благодаря применению целого ряда известных подходов, например, посредством замены традиционных связующих магнезиальным цементом, имеющим более высокие показатели прочности на сжатие и изгиб и другие преимущества, такие как безусадочность и высокая текучесть.

Дополнительного повышения прочности можно добиться за счет использования высокопрочных пористых частиц, особенно частиц с высоким коэффициентом неравноосности (пористые волокна), обладающих армирующим эффектом.

Из описания к патентам РФ на изобретения №2076082, 2230713, 2126776, 223325, 2222508 и 2399598, из описания к патенту РФ на полезную модель №87725 и из монографии Шульце В., Тишер В., Эттель В.П. Растворы и бетоны на нецементных вяжущих, 1990 г. известны различные материалы на основе магнезиального вяжущего и наполнителя.

Недостаток известных материалов состоит в том, что избыточное количество наполнителя не позволяет изготавливать из них нагруженные строительные конструкции.

Из описания к патенту РФ на полезную модель №51911 известен стеновой материал, содержащий магнезиальный цемент и наполнитель - древесные опилки.

Недостатки ближайшего аналога, препятствующий достижению нижеупомянутого технического результата, состоят в сравнительно низком пределе прочности на изгиб, сравнительно высокой теплопроводности (0,34 Вт/м²·К), сравнительно низкой звукоизоляции и сравнительно низком сечении половинного поглощения по отношению к гамма- и рентгеновским лучам. При этом строительные элементы, изготовленные из известного материала, имеют сравнительно низкое качество поверхности.

Однако, несмотря на известность подходов к устранению отдельных недостатков вышеописанных материалов, поиск конкретных составов, удовлетворяющих всем требованиям, обычно предъявляемым к материалам этого рода (плотность, влагопоглощение, воздухопроницаемость, морозостойкость, долговечность, прочность, трещиностойкость, технологичность, обрабатываемость, низкая теплопроводность и др.), все еще представляет собой сложную задачу.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в расширении ассортимента материалов для несущих строительных конструкций, превосходящего известные материалы на основе магнезиального связующего с наполнителями по сочетанию таких характеристик, как удельная масса, прочность, теплопроводность, звукоизоляция и сечение половинного поглощения для гамма- и рентгеновского излучения.

Технический результат настоящего изобретения состоит в том, что благодаря применению выбора качественного и количественного состава материала, не только решена вышеупомянутая задача, но и появилась возможность исключить различие в коэффициентах температурной деформации материала конструкций и стыков, благодаря тому, что стыки могут быть сформированы из материала того же состава, что и соединяемые элементы.

Вышеуказанная задача решена благодаря тому, что строительный материал получают затворением смеси каустического магнезита и вспученного вермикулита с насыпной плотностью от 90 до 250 кг/м³ эффективным количеством водного раствора хлорида магния плотностью 1120÷1290 кг/м³, при этом количество вспученного вермикулита составляет 38,4÷217 кг в расчете на 1 м³, количество каустического магнезита составляет 128÷217 кг в расчете на 1 м³, а объемное соотношение каустического магнезита и вспученного вермикулита составляет 1:3÷1:5.

В одной из предпочтительных форм выполнения размер частиц вспученного вермикулита составляет менее 20 мм, предпочтительно менее 10 мм, особенно предпочтительно менее 5,0 мм.

В еще одной предпочтительной форме выполнения объемная доля хлорида магния подобрана таким образом, чтобы соответствовать плотности водного раствора в смеси пастообразной консистенции 1120÷1290 кг/м³.

В другой предпочтительной форме выполнения материалу придана форма панели, блока, кирпича, балки.

В одной из предпочтительных форм выполнения получен формованием под избыточным давлением.

В еще одной предпочтительной форме выполнения материал содержит металлическую или полимерную сетку.

В целях дополнительного упрочнения материал может содержать металлическую арматуру.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для получения опытного образца использовали каустический магнезит ПМК-75 по ГОСТ 1216-87 в количестве 128÷217 кг на 1 м³ материала, вспученный вермикулит по ГОСТ 12865-67 в количестве 38,4÷217 кг и затворенный насыщенным водным раствором хлорида магния (бишофита) по ГОСТ 7759-73 с плотностью 1195÷1200 кг/м³. Объемное соотношение магнезита и вспученного вермикулита подбирают в зависимости от желаемых показателей прочности и теплопроводности материала.

Для испытаний изготовили три опытных образца, в первом образце использовали вспученный вермикулит с насыпной массой 100 кг/м³ и минимальной норме ввода вермикулита в конечный продукт, во втором образце использовали вспученный вермикулит при насыпной массе 200 кг/м³ и максимальной норме ввода вермикулита в конечный продукт. Для изготовления третьего образца использовали вспученный вермикулит при насыпной массе 150 кг/м³ и средней норме ввода 92,4 кг.

Жидкую строительную смесь заливают в формы и позволяют затвердеть в течение 3 суток. Изготовленные таким образом бруски 250×250×30 мм подвергают испытаниям.

Ниже приводится таблица сравнительных данных прочности, плотности и коэффициента теплопроводности.

ТАБЛИЦА 1 Результаты испытаний № примера Прочность δ сж МПа Плотность кг/м³ Теплопроводность Вт/м²·°С 1 25 995 0,23 2 15 600 0,14 3 20 800 0,18

Результаты испытаний и сравнительные характеристики известных материалов и материала по изобретению представлены в таблице 1.

ТАБЛИЦА 2 Сравнение свойств известных строительных материалов и материала по изобретению Наименование физических свойств Группа стеновых материалов Кирпич керамический и силикатный Керамзитобетон Ячеистый бетон Газосиликатные блоки Вермикулитобетон Материал по изобретению Прочность на сжатие, МПА 7,5÷15,0 5,0÷10,0 5,0÷7,5 2,5÷3,5 2,7÷6,0 15÷25 Прочность на изгиб, МПА 1,5÷3,0 0,8÷1,7 1,4÷1,7 н/д 0,9÷2 более 3,5 Плотность кг/см³ 1200÷1800 800÷1000 800 600 300÷600 490÷700 Теплопроводность, Вт/м*К 0,52÷0,86 0,21÷0,33 0,21 0,14 0,16 0,14÷0,23 Водостойкость, % в сутки 8 5÷8 6÷8 до 45 до 25 до 12 Морозостойкость в циклах 35÷50 20÷35 до 40 н/д 25÷35 более 50 Огне-
стойкость стоек стоек стоек стоек стоек стоек Звукоизоляция, ДБ 19÷25 27÷30 39 40 50 45 Радиационная защита н/д н/д н/д н/д н/д задерживает X лучи и гамма-лучи

Примечание: свойства сравнительных материалов в таблице 2 указаны в соответствии с монографиями К.Д. Некрасов, М.Г. Масленникова. Легкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях. М., 1982, Стройиздат, с.94-125; Майзель И.Л., Сандлер В.Г. Технология теплоизоляционных материалов: Учеб. для обучения рабочих на пр-ве. - М.: Высш. шк., 1988; и Шульце В., Тишер В., Эттель В.П. Растворы и бетоны на нецементных вяжущих, 1990.

Как следует из таблицы 2, панель толщиной 20 см, изготовленная из строительного материала по изобретению, обеспечивает теплоизоляцию, соответствующую кирпичной стене толщиной 1,5 м или бетонной стене толщиной 2 м.

Изобретение относится к строительной индустрии, в частности к изготовлению деталей, используемых при строительстве зданий и сооружений, в том числе кирпичей, блоков, перемычек для оконных перекрытий и дверных проемов и т.д. Технический результат заключается в расширении ассортимента материалов для несущих строительных конструкций, снижении удельной массы, увеличении прочности, теплопроводности, звукоизоляции, сечения половинного поглощения для гамма- и рентгеновского излучения. Предложен строительный материал, полученный затворением смеси каустического магнезита и вспученного вермикулита с насыпной плотностью от 90 до 250 кг/м³ эффективным количеством водного раствора хлорида магния плотностью 1120÷1290 кг/м³, при этом количество вспученного вермикулита составляет 38,4÷217 кг в расчете на 1 м³, количество каустического магнезита составляет 128÷217 кг в расчете на 1 м³, а объемное соотношение каустического магнезита и вспученного вермикулита составляет 1:3÷4:5. 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Строительный материал, характеризующийся тем, что он получен затворением смеси каустического магнезита и вспученного вермикулита с насыпной плотностью от 90 до 250 кг/м³ эффективным количеством водного раствора хлорида магния плотностью 112÷1290 кг/м³, при этом
количество вспученного вермикулита составляет 38,4÷217 кг в расчете на 1 м³, количество каустического магнезита составляет 128÷217 кг в расчете на 1 м³, а объемное соотношение каустического магнезита и вспученного вермикулита составляет 1:3÷1:5.

2. Материал по п.1, характеризующийся тем, что размер частиц вспученного вермикулита составляет менее 20 мм, предпочтительно менее 10 мм, особенно предпочтительно менее 5,0 мм.

3. Материал по п.1, характеризующийся тем, что объемная доля хлорида магния подобрана таким образом, чтобы соответствовать плотности водного раствора в смеси пастообразной консистенции 1120÷1290 кг/м³.

4. Материал по п.1, характеризующийся тем, что ему придана форма панели, блока, кирпича, балки.

5. Материал по п.1, характеризующийся тем, что он получен формованием под избыточным давлением.

6. Материал по п.1, характеризующийся тем, что он содержит металлическую или полимерную сетку.

7. Материал по п.1, характеризующийся тем, что он содержит металлическую арматуру.