ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ БЕТОН Российский патент 2020 года по МПК C04B28/04 C04B38/08 C04B111/20 

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве.

Известен теплоизоляционный бетон, содержащий, мас. %: цемент - 44,0-47,00, пенообразующую добавку «НИКА» (на основе гидролизованной крови крупного рогатого скота, где в качестве стабилизатора использован сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃) - 0,5-0,7, монтмориллонитовую глину (включающую не менее 60% минерала (Al, Mg)₂(OH)₂[Si₄O₁₀]⋅H₂O с удельной поверхностью 1500-2000 см²/г) - 11,0-13,8 и воду - 40,0-42,8 (RU №2145586, С04В 38/10, 02.03.1999).

Недостатком данного технического решения является пониженная прочность на сжатие и повышенное значение коэффициента теплопроводности.

Известен теплоизоляционный бетон, содержащий, мас. %: цемент - 38-42; песок (в качестве песка содержит супесь, представленную осадочной горной породой, состоящей из SiO₂ не менее 80% и глины в количестве 20%, при этом удельная поверхность супеси не менее 1200 см²/г) - 24-28; тонкомолотый шлак металлургического производства с удельной поверхностью 1500 см²/г, представленный твердым раствором геленита 2CaO⋅Al₂O₃⋅SiO₂ с окерманитом 2CaO⋅MgO⋅2SiO₂ - 11-13; химическая добавка «ДЭЯ» с рН=5,5-6,0 - 0,3-0,5; пенообразующая добавка (состоящая из абиетата натрия C₁₉H₂₉COONa⋅3C₁₉H₂₉COOH, калиевой щелочи - КОН, мездрового клея, воды при следующем соотношении компонентов, мас. %: C₁₉H₂₉COONa⋅3C₁₉H₂₉COOH - 37; KOH - 8,4; мездровый клей - 13; вода - 41,6)-0,3-0,5; вода - 22,4-20,0 (RU №2145314, С04В 38/10, 10.02.2000).

Недостатком данного технического решения является пониженная прочность на сжатие и повышенное значение коэффициента теплопроводности.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является теплоизоляционный бетон, содержащий, мас. %: цемент - 43,0-46,2; тонкомолотый шлак металлургического производства (с содержанием Fe(II) не более 4%) - 12,0-14,4; песок - 18,0-15,0; пенообразующую добавку (на основе стеарата натрия плотности 1,15-1,7 г/см³) - 9,5-10,3; химическую добавку «ДЭЯ» (включает в себя последрожжевую барду и модификатор - вспученный поризованный продукт объемным весом 0,6 г/см³ в количестве, мас. %: 3,0±0,5, представленный кальциймагниевыми силикатами) - 0,4-0,5; алюминиевую пудру - 0,5-0,6; фиброволокно - 1,4-1,8 и воду - 12,0-14,4 (RU №2145315, С04В 38/10, 10.02.2000).

Недостатком данного технического решения является пониженная прочность на сжатие и повышенное значение коэффициента теплопроводности.

Задачей изобретения является создание нового теплоизоляционного бетона с повышенной прочностью на сжатие и пониженным значением коэффициента теплопроводности.

Поставленная задача достигается тем, что теплоизоляционный бетон, полученный из смеси, включающей портландцемент, песок, химическую добавку и воду, содержит в качестве песка - песок с модулем крупности 2,1, химическую добавку, представленную водным раствором с плотностью ρ=1,040 г/см³ и водородным показателем рН=6,5, состоящую из водного раствора поликарбоксилатного полимера, представленного сополимером из эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты с плотностью ρ=1,025 г/см³, значением водородного показателя рН=7,0; золя кремниевой кислоты, основой которого являются нанодисперсии гидродиоксида кремния, с плотностью ρ=1,02 г/см³, значением водородного показателя рН=4,0; глюконата натрия и гексацианоферрата калия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

- указанный поликарбоксилатный полимер 50,2-51,9 - указанный золь кремниевой кислоты 41,6-42,2 - глюконат натрия 3,9-4,2 - гексацианоферрат калия 2,6-3,4

дополнительно содержит пеностекло фракции 0,63-2,5 мм с насыпной плотностью D=0,320 г/см³, микрокальцит с размером зерна 100 мк с насыпной плотностью D=l,145 г/см³ и поликарбоксилатный полимер на основе этилового эфира метакриловой кислоты с насыпной плотностью D=0,55 г/см³ и значением водородного показателя рН=5,5 при следующем соотношении компонентов смеси, мас. %:

- портландцемент 41,00-42,00 - указанный песок 12,40-12,80 - указанный микрокальцит 7,96-8,20 - указанная химическая добавка 0,38-0,40 - указанное пеностекло 19,40-19,60 - указанный поликарбоксилатный полимер 0,28-0,30 - вода 17,58-17,70

Совместное использование поликарбоксилатных полимеров разной природы оказывает гиперпластифицирующий эффект, обеспечивая создание высокоподвижной бетонной смеси при минимальном расходе воды. Присутствие в составе комплексной добавки электролита на основе катиона калия, представленного гексацианоферратом калия, оказывает комплексное действие, которое заключается в следующем: во-первых, повышает кинетическую и агрегативную устойчивость химической добавки, таким образом, поддерживая ее высокую реакционную активность; во-вторых, наличие катионов калия, отличающихся повышенной подвижностью за счет большого радиуса ядра и образующейся маленькой сольватной оболочки, способствуют эффективному диспергированию конгломератов основных минералов портландцемента, повышая, таким образом, гидратационную активность системы. Присутствие в составе химической добавки золя кремниевой кислоты, основой которого являются нанодисперсии гидродиоксида кремния, за счет особых свойств поверхности, обладающих повышенной реакционной активностью и способствующих образованию в системе комплексных гидратных соединений, с повышенным содержанием диоксида кремния, т.е. низкоосновных гидросиликатов кальция, отличающихся пониженной растворимостью, повышенной прочностью, повышенной твердостью и как следствие, формирующих прочные контакты между компонентами бетонной смеси, в том числе, между зернами пеностекла, обеспечивая образование прочной структуры затвердевшего материала с равномерным распределением зерен пеностекла, обладающих пониженным коэффициентом теплопроводности. Все вышесказанное оказывает положительное влияние на создание легкого материала, отличающегося повышенной прочностью и пониженным значением коэффициента теплопроводности, т.е. обладающего улучшенными теплозащитными свойствами.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявленная сырьевая смесь для теплоизоляционного бетона не известна и данное техническое решение обладает мировой новизной.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, при совместном использовании поликарбоксилатных полимеров разной природы, достигается сверхсуммарный эффект, который заключается в получении гиперпластифицирующего эффекта, а также новый состав химической добавки обеспечивает образование повышенного количества новых гидратных фаз, формирующих прочные контакты между компонентами бетонной смеси, оказывая положительное влияние на создание легкого бетона повышенной прочности и пониженного значения коэффициента теплопроводности.

Смесь, включающая портландцемент, песок с модулем крупности 2,1, химическую добавку, представленную водным раствором с плотностью ρ=1,040 г/см³ и значением водородного показателя рН=6,5, состоящую из водного раствора поликарбоксилатного полимера, представленного сополимером из эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты с плотностью ρ=1,025 г/см³, значением водородного показателя рН=7,0, золь кремниевой кислоты, основой которого являются нанодисперсии гидродиоксида кремния и электролиты, представленные глюконатом натрия и гексацианоферратом калия, а также дополнительно содержащая пеностекло фракции 0,63-2,5 мм с насыпной плотностью D=0,320 г/см³, микрокальцит с размером зерна 100 мк с насыпной плотностью D=l,145 г/см³ и поликарбоксилатный полимер на основе этилового эфира метакриловой кислоты с насыпной плотностью D=0,55 г/см³ и значением водородного показателя рН=5,5 обеспечила получение легкого теплоизоляционного бетона, характеризуемого повышенной прочностью и пониженным значением коэффициента теплопроводности.

По мнению заявителя и авторов, заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве.

Пример конкретного выполнения

Готовят сырьевую смесь следующим образом:

1. Приготовление химической добавки с плотностью ρ=1,040 г/см³, значением водородного показателя рН=6,5

1.1. Дозируют водный раствор поликарбоксилатного полимера, представленного сополимером из эфира аллила и ангидрита малеиновой кислоты с плотностью ρ=1,025 г/см³, значением водородного показателя рН=7,0;

1.2. дозируют золь кремниевой кислоты с плотностью ρ=1,02 г/см³, значением водородного показателя рН=4,0;

1.3. Дозируют глюконат натрия;

1.4. Дозируют гексацианоферрат калия;

1.5. Компоненты, отдозированные по п. 1.1-1.4, транспортируют в лопастную мешалку, в которой все компоненты тщательно перемешивают до получения однородного раствора с плотностью ρ=1,040 г/см³, значением водородного показателя рН=6,5; готовый раствор химической добавки транспортируют в накопительную емкость.

2. Приготовление сырьевой смеси для теплоизоляционного бетона.

2.1. Дозируют портландцемент;

2.2. Дозируют песок с модулем крупности 2,1;

2.3. Дозируют микрокальцит с размером зерна 100 мк с насыпной плотностью D=1,145 г/см³;

2.4. Дозируют пеностекло фракции 0,63-2,5 мм с насыпной плотностью D=0,320 г/см³;

2.5. Дозируют поликарбоксилатный полимер на основе этилового эфира метакриловой кислоты с насыпной плотностью D=0,55 г/см³ и значением водородного показателя рН=5,5;

2.6. Дозируют воду;

2.7. Дозируют химическую добавку, приготовленную по п. 1.5;

2.8. Отдозированную по п. 2.7 химическую добавку транспортируют в отдозированную воду;

2.9. Все компоненты, отдозированные по п. 2.1-2.8, транспортируют в бетоносмеситель любой модификации, используемой на действующем производстве до получения однородной, без комков, подвижной смеси, которую используют по назначению для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве и из которой изготавливают образцы-кубы размером 15×15×15 см для определения прочности на сжатие, изготавливают образцы размером 100×100×28 мм для определения коэффициента теплопроводности. После изготовления образцы хранили в камере нормального твердения (при температуре 20±2°С и влажности, W≥95%). Определение прочности на сжатие осуществлялось по ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». Определение коэффициента теплопроводности осуществляли по ГОСТ 7076-99 «Материалы и изделия строительные. Методы определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме».

Составы сырьевой смеси для теплоизоляционного бетона представлены в таблице 1 и результаты испытаний теплоизоляционного бетона по исследуемым параметрам представлены в таблице 2, которые показали, что прочность на сжатие теплоизоляционного бетона по изобретению в среднем составляет 13,3 МПа, и превышает в 4 раза прочность на сжатие теплоизоляционного бетона по прототипу; коэффициент теплопроводности теплоизоляционного бетона по изобретению на 15,0% ниже, чем коэффициент теплопроводности теплоизоляционного бетона по прототипу.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве. Теплоизоляционный бетон получен из смеси, включающей, мас.%: портландцемент 41,00 - 42,00, песок с модулем крупности 2,1 12,40 - 12,80, пеностекло фракции 0,63-2,5 мм с насыпной плотностью D=0,320 г/см³ 19,40 - 19,60, микрокальцит с размером зерна 100 мк с насыпной плотностью D=l,145 г/см³ 7,96 - 8,20, поликарбоксилатный полимер на основе этилового эфира метакриловой кислоты с насыпной плотностью D=0,55 г/см³ и значением водородного показателя рН=5,5 0,28 - 0,30, химическую добавку, представленную водным раствором с плотностью ρ=1,040 г/см³ и значением водородного показателя рН=6,5, состоящую из водного раствора поликарбоксилатного полимера, представленного сополимером из эфира аллила и ангидрида малеиновой кислоты с плотностью ρ=1,025 г/см³, значением водородного показателя рН=7,0, 50,2 - 51,9, золя кремниевой кислоты, основой которого являются нанодисперсии гидродиоксида кремния с плотностью ρ=1,02 г/см³, значением водородного показателя рН=4,0, 41,6 - 42,2, глюконата натрия 3,9 - 4,2 и гексацианоферрата калия 2,6 - 3,4, 0,38 - 0,40, воду 17,58 - 17,70. Технический результат – создание теплоизоляционного бетона с повышенной прочностью на сжатие и пониженным значением коэффициента теплопроводности. 1 пр., 2 табл.

Теплоизоляционный бетон, полученный из смеси, включающей портландцемент, песок, химическую добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве песка содержит песок с модулем крупности 2,1; в качестве добавки содержит химическую добавку, представленную водным раствором с плотностью ρ=1,040 г/см³ и значением водородного показателя рН=6,5, состоящую из водного раствора поликарбоксилатного полимера, представленного сополимером из эфира аллила и ангидрида малеиновой кислоты с плотностью ρ=1,025 г/см³, значением водородного показателя рН=7,0; золя кремниевой кислоты, основой которого являются нанодисперсии гидродиоксида кремния с плотностью ρ=1,02 г/см³, значением водородного показателя рН=4,0; глюконата натрия и гексацианоферрата калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанный поликарбоксилатный полимер 50,2-51,9 указанный золь кремниевой кислоты 41,6-42,2 глюконат натрия 3,9-4,2 гексацианоферрат калия 2,6-3,4,

дополнительно содержит пеностекло фракции 0,63-2,5 мм с насыпной плотностью D=0,320 г/см³; микрокальцит с размером зерна 100 мк с насыпной плотностью D=l,145 г/см³ и поликарбоксилатный полимер на основе этилового эфира метакриловой кислоты с насыпной плотностью D=0,55 г/см³ и значением водородного показателя рН=5,5 при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

портландцемент 41,00-42,00 указанный песок 12,40-12,80 указанный микрокальцит 7,96-8,20 указанная химическая добавка 0,38-0,40 указанное пеностекло 19,40-19,60 указанный поликарбоксилатный полимер 0,28-0,30 вода 17,58-17,70