СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА ИЗ СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ Российский патент 2015 года по МПК C04B38/10 C04B38/08 C04B40/00 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к строительной смеси и способу получения из нее теплоизоляционного легкого бетона, и может найти применение при изготовлении облегченных строительных конструкций различного назначения.

Известна сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, включающая в качестве вяжущего тонкоизмельченное стекло, диатомит и полуводный сульфат кальция, водный раствор пенообразователя «Белнор-1ом», термолитовый гравий в качестве пористого заполнителя, а в качестве жидкости затворения - 10% водный раствор едкого натра.

Сырьевую смесь из этих компонентов получают путем раздельного приготовления композиции на основе молотых компонентов: тонкоизмельченного боя стекла, тонкоизмельченного диатомита, полуводного сульфата кальция с добавлением 10% водного раствора едкого натра, отдельного приготовления и введения 6% водного раствора едкого пенообразователя и термолитового гравия при непрерывном процессе перемешивания до полного обволакивания водной дисперсией минерального вяжущего поверхности заполнителя (см. МПК С04В 38/10 описание изобретения к патенту №2422411 Российской Федерации, опубл. 27.06.2011).

Способ изготовления легкого бетона из этой композиции предусматривает ее укладывание в металлические формы, выдержку в течение 12 часов до набора распалубочной прочности, выдержку отформованных изделий в течение суток, затем их отверждение вне форм путем термовлажностной обработки.

Недостаток этой смеси и способа изготовления из нее легкого бетона заключается в повышенной продолжительности твердения бетона.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, включающая цемент, золу-унос ТЭЦ, раствор пенообразователя «Белнор-1ом», жидкое натриевое стекло в качестве химической добавки и гранулированное пеностекло в качестве пористого заполнителя (см. МПК С04В 38/00, описание изобретения к патенту №2255920 Российской Федерации, опубл. 10.07.2005).

Недостатками известной сырьевой смеси являются:

- высокий расход цемента;

- увеличение нормы расхода пористого заполнителя с фракцией 5-40 мм, обусловленного его истиранием в процессе перемешивания смеси.

Способ изготовления легкого бетона из этой смеси включает в себя приготовление бетонной смеси из цемента, золы-унос ТЭЦ, жидкого натриевого стекла, последующее введение технической, предварительно приготовленной пены, перемешивание до получения однородной пенобетонной смеси, в которую затем постепенно вводят пористый заполнитель при непрерывном перемешивании смеси в течение 0,5-2,5 минут, укладывание смеси в металлические формы, выдержку в течение 12 часов до набора распалубочной прочности, последующую тепловую обработку изготовленного бетона в течение 12 часов при температуре 80-85°C.

Недостатками способа изготовления легкого бетона из этой сырьевой смеси являются:

- 100%-ное использование воды на этапе приготовления смеси из цемента, золы-уноса ТЭЦ, пенообразователя и химической добавки приводит к увеличению водопоглощения бетона и, как результат, к ухудшению его теплоизоляционных и прочностных характеристик при водонасыщении;

- ухудшение прочностных характеристик за счет увеличения межзерновых пустот при перемешивании;

- длительный период твердения бетона.

Техническим результатом заявляемого изобретения является улучшение его теплотехнических, прочностных и эксплуатационных характеристик.

Сущность технического решения заключается в том, что в сырьевой смеси для изготовления легкого бетона, включающей вяжущее, содержащее цемент, пенообразователь, химическую добавку, пористый заполнитель в виде гранулированного пеностекла и воду, вяжущее дополнительно содержит ферромагниевый шлак фракции 100 мкм, а сырьевая смесь содержит в качестве пенообразователя - пенообразователь ПБ-2000, а в качестве химической добавки катализатор - сульфат магния и пластификатор - лигносульфонат, и дополнительно смесь содержит минеральную добавку природного происхождения - метакаолин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цемент 8,0-10,0 ферромагниевый шлак 25,0-29,0 метакаолин 8,0-10,0 сульфат магния 8,0-10,0 лигносульфонат 0,05 пенообразователь ПБ-2000 0,25 гранулированное пеностекло 17,0-21,0 вода остальное

Для этого в способе изготовления легкого бетона из сырьевой смеси, характеризующемся предварительным перемешиванием вяжущего компонента, раствора пенообразователя, химической добавки и воды, последующим введением при непрерывном перемешивании пористого заполнителя, укладкой затворенной массы в формы и ее выдержкой до набора распалубочной прочности, после чего осуществляют распалубку и транспортировку готового легкого бетона, активную минеральную добавку метакаолин вводят при предварительном перемешивании, затем полученную смесь и пористый заполнитель подают в емкость с вращающимся со скоростью 100-150 об/мин шнеком, посредством которого осуществляют равномерное вдавливание пористого заполнителя в бетонную смесь и после укладки затворенной смеси в формы их подают на вибростол, подвергают вибрации в течение 3,0-5,0 секунд, а выдержку до набора распалубочной прочности проводят в течение 30 минут.

Введение в состав смеси активной минеральной добавки метакаолина, являющейся своего рода заполнителем, позволяет уменьшить в составе смеси количество вяжущего - цемента и ферромагниевого шлака с фракцией измельчения 100 мкм, при сохранении прочности бетона.

Введение в смесь катализатора - сульфата магния и пластификатора - лигносульфоната позволяет соответственно ускорить застывание бетона и улучшить качество перемешивания бетонной смеси.

В ближайшем аналоге при перемешивании пенобетонной смеси и пористого заполнителя, последний истирается, что приводит к увеличению межзерновых пустот и норм расхода заполнителя.

В заявленном способе изготовления легкого бетона пористый заполнитель - гранулированное пеностекло и бетонную смесь, полученную на стадии предварительного перемешивания, подают одновременно в емкость с вращающимся шнеком, что позволяет осуществить процесс равномерного вдавливания пористого заполнителя в бетонную смесь и исключить образование межзерновых пустот.

Обработка форм с бетонной смесью на вибростоле позволяет удалить из образцов защемленный воздух, что совместно с процессом вдавливания пористого заполнителя позволяет получить легкий бетон с улучшенными теплотехническими и прочностными характеристиками.

Для изготовления сырьевой смеси используют следующие компоненты: цемент М500 ГОСТ 10178-85, гранулированный ферромагниевый шлак, пуццолан (метакаолин) ТУ 572901-001-657-671-84-2010, катализатор сульфат магния ТУ 2141-016-324-964-45-00, пластификатор лигносульфонат ТУ 2455-031-462897-15-2000 или ТУ 2455-002-0028-1039-00, пенообразователь ПБ 2000 ТУ 2481-185-057-44685-01, гранулированное пеностекло ТУ 5914-001-15068529-2006, вода для бетонов и растворов ГОСТ 23732-79.

Способ изготовления легкого бетона из заявленной сырьевой смеси осуществляют следующим образом: в растворосмеситель принудительного перемешивания загружают согласно рецептуре цемент, ферромагниевый шлак фракции измельчения 100 мкм, метакаолин, катализатор - сульфат магния, пластификатор - лигносульфонат, пенообразователь ПБ-2000 и воду, перемешивают в течение 10-20 секунд, в течение которых происходит вспенивание сырьевой смеси. Затем смесь и пористый заполнитель подают в другую емкость проходного типа с вращающимся шнеком со скоростью вращения 100-150 об/мин, посредством которого осуществляют равномерное вдавливание пористого заполнителя в бетонную смесь. Полученную затворенную смесь укладывают в формы и подают на вибростол, где их подвергают вибрации в течение 3-5 секунд, после чего формы с бетоном выдерживают в течение 30 минут до набора распалубочной прочности с последующей распалубкой и транспортировкой готового легкого бетона. В таблице приведены составы сырьевой смеси:

Указанные диапазоны перемешивания смесей, вибрационной обработки форм и выдержки до распалубочной прочности являются оптимальными для заявляемой сырьевой смеси и способа изготовления из нее легкого бетона.

Испытания образцов сырьевой смеси и способа изготовления легкого бетона согласно заявленному изобретению проводилось в соответствии с требованиями ГОСТов и методов испытаний строительных смесей и материалов.

Испытания показали, что изготовленный из заявляемой сырьевой смеси легкий бетон обладает следующими характеристиками:

- плотность от 200 до 500 кг/м³;

- морозостойкость от В 0,75 до В 2,5;

- предел прочности на растяжение класс В 12,5 для легких бетонов на пористых заполнителях;

- коэффициент теплопроводности в пределах от 0,065 до 0,12 Вт/м, что соответствует требованиям ГОСТов и СНиП 11-3-79.

Таким образом, в отличие от известных сырьевых смесей для легкого бетона и способов ее изготовления, заявляемые смесь и способ позволяют получить экологически чистый строительный материал без каких-либо химических добавок, с высокими прочностными свойствами и теплоизоляционными характеристиками, дешевым в изготовлении и широким спектром применения в гражданском и промышленном строительстве.

Группа изобретений относится к строительным материалам, а именно к строительной смеси и способу получения из нее теплоизоляционного легкого бетона, и может найти применение при изготовлении облегченных строительных конструкций различного назначения. Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона включает, мас.%: вяжущее, содержащее цемент 8,0-10,0 и ферромагниевый шлак фракции 100 мкм 25,0-29,0, минеральную добавку природного происхождения - метакаолин 8,0-10,0, химическую добавку катализатор - сульфат магния 8,0-10,0 и пластификатор - лигносульфонат 0,05, пористый заполнитель в виде гранулированного пеностекла 17,0-21,0, пенообразователь ПБ-2000 0,25, воду - остальное. Способ изготовления легкого бетона из указанной сырьевой смеси включает предварительное перемешивание вяжущего компонента, активной минеральной добавки - метакаолина, химической добавки, раствора пенообразователя и воды, подачу полученной смеси и пористого заполнителя в емкость с вращающимся со скоростью 100-150 об/мин шнеком, посредством которого осуществляют равномерное вдавливание пористого заполнителя в бетонную смесь, укладку затворенной массы в формы и их подачу на вибростол, осуществление вибрации в течение 3,0-5,0 сек, выдержку до набора распалубочной прочности в течение 30 мин, после чего осуществляют распалубку и транспортировку готового легкого бетона. Технический результат - улучшение теплотехнических, прочностных и эксплуатационных характеристик легкого бетона. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, включающая вяжущее, содержащее цемент, пенообразователь, химическую добавку, пористый заполнитель в виде гранулированного пеностекла и воду, отличающаяся тем, что вяжущее дополнительно содержит ферромагниевый шлак фракции 100 мкм, а сырьевая смесь содержит в качестве пенообразователя - пенообразователь ПБ-2000, а в качестве химической добавки катализатор - сульфат магния и пластификатор - лигносульфонат, и дополнительно смесь содержит минеральную добавку природного происхождения - метакаолин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
цемент 8,0-10,0 ферромагниевый шлак 25,0-29,0 метакаолин 8,0-10,0 сульфат магния 8,0-10,0 лигносульфонат 0,05 пенообразователь ПБ-2000 0,25 гранулированное пеностекло 17,0-21,0 вода остальное

2. Способ изготовления легкого бетона из сырьевой смеси по п. 1, характеризующийся предварительным перемешиванием вяжущего компонента, раствора пенообразователя, химической добавки и воды, последующее введение при непрерывном перемешивании пористого заполнителя, укладку затворенной массы в формы и ее выдержку до набора распалубочной прочности, после чего осуществляют распалубку и транспортировку готового легкого бетона, активную минеральную добавку метакаолин вводят при предварительном перемешивании, затем полученную смесь и пористый заполнитель подают в емкость с вращающимся со скоростью 100-150 об/мин шнеком, посредством которого осуществляют равномерное вдавливание пористого заполнителя в бетонную смесь и после укладки затворенной смеси в формы их подают на вибростол, подвергают вибрации в течение 3,0-5,0 секунд, а выдержку до набора распалубочной прочности проводят в течение 30 минут.