СОСТАВ СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2016 года по МПК C04B28/02 C04B24/18 C04B111/20 

Заявляется состав материала для производства из него изделий, предназначенных для строительства гражданских и промышленных зданий и сооружений, а также для индивидуального строительства и реконструкции домов и других объектов. Раствор данного состава может использоваться для изготовления строительных блоков для возведения фундаментов и перемычек, а также плит перекрытий. Товарный состав строительного материала может использоваться для покрытия полов зданий, обеспечивающего тепло-гидро-звуковую изоляцию помещений при полном исключении пылеобразования.

В настоящее время в гражданском и промышленном строительстве широко используются известные материалы, такие как монолитный бетон и железобетонные панели из него, кирпич, группа ячеистых бетонов, древесина.

Высокая теплопроводность данных материалов, за исключением древесины, но имеющей повышенную пожароопасность и неприемлемой для строительства многоэтажных зданий и сооружений, и пенобетона (керамзитобетона), создают необходимость дополнительно предусматривать при строительстве утеплительные слои или чрезмерно увеличивать толщину внешнего каркаса отапливаемых сооружений.

Кроме того все перечисленные выше строительные материалы, за исключением панелей из железобетона с утеплительным слоем, имеют высокую трудоемкость и стоимость строительства и, как правило, не высокое шумопоглощение и относительно низкую прочность. На содержание строений из данных материалов требуются значительные эксплуатационные затраты.

Наиболее близким по совокупности строительно-эксплуатационных свойств и составу компонентов строительного материала к предлагаемому изобретению, т.е. прототипом, является композиция (ГОСТ Р 51263-99), включающая: шлакопортландцемент (предпочтительно) или портландцемент марок М400, М500, М600, полистирол в жидком или порошкообразном виде, смолу древесную омыленную СДО, как воздухововлекающую добавку, известковое молоко, стабилизирующую пену и воду.

Целью изобретения является разработка состава строительного материала, обеспечивающего повышение, относительно прототипа, прочностных и деформационных характеристик, высоких теплотехнических, огнестойких и шумопоглощающих показателей при содержании вредных веществ в нем, не превышающем допустимые СанПиН 2.1.2.729-99 и СанПиН 2.1.2.1002-00, предъявляемых к материалам для жилищно-гражданского и промышленного строительства.

Основная группа полистиролбетонных смесей по прототипу (ТУ 5870-001-30015514-01-98) с использованием портландцемента марки от М400 до М500 и полистирола с насыпной плотностью 20-30 кг/м³ при фракционном составе 5-7 мм имеет предел прочности на сжатии в пределах 0,2-1,25 МПа. Для получения полистиролбетона плотностью Д500 с прочностью на сжатии 2,0-2,5 МПа следует применять портландцемент марки М500 в сочетании с пенополистиролом с насыпной плотностью 25-30 кг/м³ при его фракции 0-5 мм, что значительно удорожает стоимость материала данного состава и технологии его приготовления. При этом полистиролбетон является самонесущим материалом, имеющим высокий коэффициент теплопроводности, низкий уровень шумопоглощения, высокий коэффициент водопоглощения, и не удовлетворяет требованиям пароизоляции.

Поставленная нами цель достигнута путем разработки специального состава, в котором кроме известных компонентов, содержащихся в полистиролбетонных смесях, в качестве наполнителей использованы: песок строительный фракции 0-4 мм, базальто-доломитовая смесь 0,5-1,0 мм, в соотношении по массе 1:1, а в качестве пластифицирующих, водоредуцирующих, гидрофобизирующих и воздухововлекающих добавок как регуляторов технико-технологических свойств состава используются: суперпластификатор СП-3, Глениум 51 - суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира, микросферы зольные полые омытые МЗПО, смола древесная омыленная СДО и медный купорос для обеспечивания антибактериальных свойств готового материала.

Суперпластификатор СП-3 (полипласт СП-3) относится к пластифицирующему водоредуцирующему виду добавок и изготавливается по ТУ5870-006-58042865-05 ООО «Полипласт», г. Новомосковск Тульской области и другими производителями.

Суперпластификатор СП-3 состоит из смеси натриевых солей, полиметиленнафталинсульфокислот лигносульфонатов и комплекса неорганических солей (тиосульфата и роданита натрия).

Суперпластификатор СП-3 позволяет увеличить подвижность бетонной смеси без снижения воды и цемента и в сочетании с воздухововлекающими добавками обеспечивает повышение морозостойкости бетона.

Глениум 51 (ООО «BASF Строительные материалы») кроме пластифицирующей способности обеспечивает повышение ранней и конечной прочности, а также высокие показатели по морозостойкости, водонепроницаемости и подвижности состава.

Таким образом, разработанный строительный материал содержит в своем составе следующие компоненты:

Портландцемент - от 300 до 440 кг/м³ - для цементов марок (М400, М500, М600);

Пенополистирол вспененный гранулированный фракции 0-5 мм - 1 м³;

Суперпластификатор СП-3 - 0,45-2,5 кг/м³;

Песок строительный фракции 0-4 мм - 50-300 кг/м³;

Базальто-доломитовая смесь фракции 0,5-1,0 мм - 10-150 кг/м³;

Смола древесная омыленная СДО - 0,25-0,50 кг/м³;

Микросферы зольные полые омытые МЗПО - 50-130 кг/м³;

Глениум 51 - 0,1-0,11 кг/м³;

Медный купорос - 0,01-0,015 кг/м³;

Вода - 100-110 кг/м³.

Использование в рецептуре состава интервальных значений компонентов обеспечивает получение строительного материала с изменяющимися в определенных пределах прочностными, структурными и теплотехническими свойствами в пределах в соответствии с требованиями строительства конкретных объектов. При этом материал состава обладает конструктивными свойствами, т.е. возможностью изготовления из него строительных элементов (изделий).

Расширение состава компонентов строительного материала для достижения более лучших эксплуатационных свойств и параметрических характеристик по сравнению с прототипом не влечет при этом сколько-нибудь ощутимых организационно-коммерческих затруднений и существенных экономических издержек. Так, смола древесная омыленная и базальто-доломитовая смесь не являются дефицитными и

дорогостоящими компонентами, поскольку являются побочными продуктами при переработке древесных и камнеподелочных отходов. Медный купорос, Глениум 51 и суперпластификатор СП-3 не оказывают заметного влияния на стоимость готовой смеси, поскольку их расход в единице продукции крайне незначителен и они не являются дефицитными компонентами.

Главные компоненты, входящие в состав смеси, соответствуют требованиям следующих нормативных документов: цемент - ГОСТ 10178-85, песок - ГОСТ 2138-91, вода - ГОСТ 23732-79, воздухововлекающая добавка - смола древесная омыленная - ТУ 13-0281078-02-93.

На основании испытания опытных образцов и анализа их результатов при изменении содержания компонентов в интервалах предложенного состава установлено, что для обеспечения материала требованиям конкретных условия и задач строительства необходимо корректировать содержание компонентов в составе с учетом их влияния на технико-технологические свойства готового строительного материала.

Так, например, для увеличения подвижности смеси, для повышения качества укладки ее в формы и снижения эксплуатационной влажности изделий следует повышать содержание пластифицирующих добавок, т.е. суперпластификаторов СП-3 и Глениума 51; для снижения коэффициента теплопроводности необходимо использовать воздухововлекающие и поризирующие добавки, т.е. повышенное содержание смолы древесной омыленной СДО; пенопористирола вспененного гранулированного и микросфер зольных полых омытых МЗПО. Повышенное содержание портландцемента и его марки приводит к увеличению прочности и плотности материала.

Приготовление строительного материала осуществляют в следующем порядке. Предварительно производят подготовку водной смеси, состоящей из воды, смолы древесной омыленной СДО, суперпластификатора СП-3, Глениума 51 и медного купороса и перемешивают компоненты. В подготовленную водную смесь засыпают 1 м³ пенопостирола вспененного гранулированного и перемешивают данный состав. В смесь добавляют компоненты в последовательности: портландцемент, микросферы зольные полые омытые МЗПО, песок строительный и базальто-доломитовую смесь при перемешивании каждого компонента.

В качестве примеров в таблице 1 приведены составы строительных материалов для наружных стеновых ограждений и внутренних перегородок.

Соотношение удельной массы компонентов в составе для других условий строительства и эксплуатации сооружений принимается в пределах их значений, представленных в заявке, с учетом влияния каждого компонента и их сочетания на технико-технологические свойства строительного материала.

Для определения прочностных, тепло-паро-морозостойких, а также санитарно-эпидемических и гигиенических характеристик строительного материала изготовлены образцы в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-90 и ТУ 5741-002-09800506-2012.

На основании независимых сертификационных испытаний опытных образцов, изготовленных в соответствии с рецептурой и соотношением компонентов в составе по заявке, с использованием портландцементов марок М400, М500 и М600, выполненных ООО ЦС «Уралстройсертификация» (Протокол №841-ИЦЛ-04.13 от 24.04.2013 г.) в соответствии с требованиями методической и нормативной документации, результаты которых, в сравнительной оценке с действующими нормативами на полистиролбетонную продукцию (ГОСТ Р 51263-99), представлены в таблице 2.

Таким образом, на основании данных испытания опытных образцов заявленного состава, средние значения его характеристик, при использовании портландцемента М400, соответственно равны: плотность - 588 кг/м³, предел прочности на сжатие - 2,98 МПа, предел прочности на растяжении - 0,80 МПа, коэффициент теплопроводности - 0,14 Вт/м×°C, морозостойкость - F75, отпускная влажность - 10,0%, деформация усадки - 0,75 мм/м, паропроницаемость - 0,075 м²/мчПа. В сравнении с материалом из полистеролбетонной смеси при использовании в качестве связующего портландцемента М400 прочность на сжатие и растяжение заявленного состава возрастает соответственно на 25 и 15%, деформация усадки и коэффициент теплопроводности снижаются, соответственно, на 25 и 27%. Такие показатели как плотность, морозостойкость, паропроницаемость и обсалютная влажность у обоих вариантов составов примерно одинаковы с разницей, не превышающей 1-5%. При сравнительной оценке вариантов составов, технические характеристики полистиролбетонной смеси приняты по данным ГОСТ Р51263-99.

На основании токсилогических и радиологических испытаний опытных образцов состава на соответствие требованиям безопасности, предъявляемым к строительным материалам и изделиям, выполненных ООО ЦС «Уралстройсертификация» и ФГБУ СЭУФПС ИПЛ (Протоколы лабораторных испытаний №27/1 от 17.01.2013 г. и №123ф от 18.04.2013 г.), установлено, что предложенный строительный материал удовлетворяет требованиям СНиП 21-01-97*, ГОСТ 30247.0-94 и ГОСТ Р 53397-2009.

Кроме того, предложенный состав строительного материала имеет низкий коэффициент водопоглащения, высокую огнестойкость и шумопоглощение.

Экономическая эффективность предлагаемого строительного материала заключается в том, что при использовании примерно равноценных по стоимости компонентов составов и технологических затрат на их производство расход нового материала по сравнению с полистирполбетонными материалами, при одинаковой несущей способности каркасов зданий и сооружений, снижается не менее чем на 40% за счет более высоких прочностных характеристик. При этом снижаются трудоемкость и сроки строительства гражданских и промышленных объектов в 4,5-6 раз. За счет применения предложенного строительного материала в 6-7,5 раз снижаются эксплуатационные расходы, связанные с поддержанием внутренней температуры помещений согласно нормативам СанПиН 2.1.2.729-99 и СанПиН 2.1.2.1002-00.

С учетом возрастающих объемов строительства и эксплуатации жилищно-промышленных объектов, экономический эффект от применения предложенного строительного материала будет весьма значительным и позволит удешевить строительство до 35%.

Изобретение относится к строительству, а именно разработке состава строительного материала для строительства и реконструкции жилых домов и промышленных объектов. Технический результат- снижение себестоимости строительства и эксплуатационных расходов на содержание и ремонт строительных объектов, за счет высокой прочности материала, низкой тепло- и паропроводности и деформаций усадки. В составе строительного материала, содержащего портландцемент, наполнители, добавки и воду, в качестве наполнителей используют: песок строительный и базальто-доломитовую смесь в соотношении по массе 1:1, а в качестве пластифицирующих, водорегулирующих, гидрофобизирующих и воздухововлекающих добавок как регуляторов технико-технологических свойств состава используются: суперпластификатор СП-3 и Глениум 51, микросферы зольные полые омытые МЗПО, смола древесная омыленная СДО и медный купорос для обеспечения антибактериальных свойств готового материала, при следующем соотношении компонентов в составе, кг/м³: портландцемент от 300 до 400 для цементов марок М400, М500, М600, пенопостирол вспененный гранулированный - 1 м³ , суперпластификатор СП-3 - 0,45-2,5, песок строительный фракции 0-4 мм - 50-300, базальто-доломитовая смесь фракции 0,5-1,0 мм - 10-150, смола древесная омыленная СДО - 0,25-0,50, микросферы зольные полые омытые МЗПО - 50-130, Глениум 51 - 0,1-0,11, медный купорос - 0,01-0,015, вода - 100-110. 2 табл.

Состав строительного материала, содержащего портландцемент, наполнители, добавки и воду, отличающийся тем, что в качестве наполнителей используются: песок строительный и базальто-доломитовая смесь в соотношении по массе 1:1, а в качестве пластифицирующих, водорегулирующих, гидрофобизирующих и воздухововлекающих добавок как регуляторов технико-технологических свойств состава используются: суперпластификатор СП-3 и Глениум 51, микросферы зольные полые омытые МЗПО, смола древесная омыленная СДО и медный купорос для обеспечения антибактериальных свойств готового материала, при следующем соотношении компонентов в составе, кг/м³:
портландцемент   для цементов марок М400, М500, М600 300-400 пенопостирол вспененный гранулированный 1 м³ суперпластификатор СП-3 0,45-2,5 песок строительный фракции 0-4 мм 50-300 базальто-доломитовая смесь   фракции 0,5-1,0 мм 10-150 смола древесная омыленная СДО 0,25-0,50 микросферы зольные полые омытые МЗПО 50-130 Глениум 51 0,1-0,11 медный купорос 0,01-0,015 вода 100-110