Состав для изготовления стеновых гипсовых панелей Российский патент 2023 года по МПК C04B28/14 C04B111/20 

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано в качестве состава для изготовления стеновых гипсовых панелей для возведения внутренних ненесущих перегородок в жилых и производственных помещениях.

Известен состав волокнистого наноцемента, содержащий в мас.%: алитовый портландцементный клинкер или алитовый портландцемент, сульфатно-кальциевый компонент (в пересчете на SO₃), порошкообразный модификатор - органический водопонижающий агент в сочетании с ускорителем твердения, а также минеральную добавку при соотношении компонентов: (10,4-93,4):(1-7):(0,6-2,5):(3-88), включающий в качестве сульфатно-кальциевого компонента - природный гипсовый камень, в качестве органического водопонижающего агента с ускорителем твердения - полиметиленнафталинсульфонаты с сульфатом натрия, при удельной поверхности 400-700 м²/кг. В качестве составляющей минеральной добавки наноцемент включает стекловолокнистый материал силикатного или алюмосиликатного состава и/или отход стекловолокнистого производства (мас.%) 3-28 в форме фрагментов микроволокон или микронитей длиной 0,05-10 мкм, который выполняет роль армирующего компонента (RU №2595284, МПК С04В 7/52, С04В 7/12, опубл. 27.08.2016).

Однако в данном составе строительного композита в качестве основного вяжущего используется портландцемент, значительно увеличивающий сроки схватывания и твердения изделий на его основе, что, совместно с необходимостью обеспечения гладкой поверхности формуемых изделий, требует введения эффективных химических добавок, приводящего к повышению себестоимости. Кроме этого, применение цементного вяжущего в качестве основы состава для стеновых ненесущих панелей затруднительно ввиду их большого веса.

Известен композиционный высокопрочный гипсовый материал, включающий, мас.%: гипсовое вяжущее - 31,5-78,5, гидроксид кальция -0,09-0,28, полиметилсиликонат калия - 0,32-1,50, поликарбоксилат натрия - 0,30-1,53, триполифосфат натрия - 0,012-0,16, гидразид изоникотиновой кислоты - 0,002-0,016, кремнеземсодержащий наполнитель - 0-55,85, вода - остальное (RU №2358931, С04В 11/28, опубл. 20.06.2009).

Однако данный материал предполагает большое количество химических добавок, раздельное перемешивание которых приводит к удорожанию готовой композиции.

Кроме этого гипсовое вяжущее, модифицированное кремнеземсодержащим наполнителем, в сравнении с модифицированным производственным отходом стеклянных волокон не обеспечивает повышение прочности за счет армирования гипсовой композиции.

Известна сырьевая смесь для изготовления фиброгипсобетонного композита, содержащая строительный гипс и портландцемент, вулканический пепел, базальтовое волокно и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипсовое вяжущее 28,2-28,3; вулканический пепел 34,7-34,9; портландцемент 7,0-7,1; базальтовое волокно 1,1-1,5; вода - остальное (RU №2594493, С04В 28/14, С04В 14/14, опубл. 20.08.2016).

Однако эффективность применения данной строительной смеси обусловлена армированием не производственным отходом, а волокном, которое является готовым дорогостоящим продуктом, что в свою очередь снижает экономический эффект от его применения.

Прототипом изобретения, наиболее близким по составу, является сырьевая смесь для изготовления фиброгипсобетонного композита, содержащая смесь строительного гипса и портландцемента, вулканического пепла, базальтового волокна и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипсовое вяжущее 28,2-28,3; вулканический пепел 34,7-34,9; портландцемент 7,0-7,1; базальтовое волокно 1,1-1,5; вода - остальное (RU №2594493, С04В 28/14, С04В 14/14 опубл. 20.08.2016).

Однако повышенное содержание минеральной добавки не значительно повышает прочностные характеристики, по сравнению с армированным отходом производства стекловолокна. Недостатком также является использование готового волокна, а не производственного отхода, что приводит к повышению стоимости конечного продукта.

Известна сырьевая строительная смесь, содержащая, мас.%: полуводный гипс 25,6-32,6, портландцемент пуццолановый 6,5-10,3, кварцевый песок 29,7-30,0, добавку – нейтрализованный продукт сульфирования тяжелых смол пиролиза жидких углеводородов 0,7-1,7, дисперсно-армирующий наполнитель – непромасленные измельченные отходы производства стекловолокна 8,0-10,0, золу (т.е. минеральную добавку) 4,9-8,3, воду - остальное, причем строительная смесь может быть использована для изготовления бетонных стяжек под полы, санитарно-технических кабин, плит пола и других изделий как в заводских условиях, так и при выполнении общестроительных работ (т.е. состав строительной смеси для изготовления стеновых гипсовых панелей) (патент BY 5741 А1, кл. С04В 28/14, опубл. 30.12.2003, 4c., формула изобретения, описание: с.1 строки 1-5, c.2 строки 1-10 после таблицы N1, с.3 строки 1-4 после таблицы N2).

Технической проблемой, решаемой при создании настоящего изобретения, является разработка нового состава строительной смеси с применением отхода производства стеклянного волокна для изготовления стеновых гипсовых панелей, предназначенных для возведения внутренних ненесущих перегородок, отличающихся повышенной прочностью и сниженной себестоимостью.

Технический результат данного изобретения заключается в получении состава строительной смеси для изготовления стеновых гипсовых панелей для возведения внутренних ненесущих перегородок в жилых и производственных помещениях с высокой прочностью, низкой плотностью, малыми затратами при изготовлении строительной смеси за счет применения отхода производства стеклянного волокна и упрощении технологии производства.

Поставленная проблема решается и технический результат достигается тем, что состав строительной смеси для изготовления стеновых гипсовых панелей, включающий полуводный гипс, армирующую добавку - отход производства стеклянных волокон, минеральную добавку и воду, в качестве минеральной добавки содержит мраморную муку, и дополнительно состав содержит винную кислоту и модификатор - поликарбоксилатный гиперпластификатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полуводный гипс 50-51 отход производства стеклянных волокон 4,9-5,1 мраморная мука 2,4-2,6 поликарбоксилатный гиперпластификатор 0,2-0,28 винная кислота 0,09-0,16 вода остальное

Применение отхода производства стеклянных волокон в составе строительной смеси для изготовления стеновых панелей позволяет получить упрочненную структуру гипсового композита за счет дополнительного армирования ее отходом производства стеклянных волокон, а также удешевить готовую продукцию за счет замены части массы полуводного гипса отходом производства стеклянных волокон, при этом появляется возможность использовать в составе более дешевый низкомарочный полуводный гипс.

Оптимально подобранный зерновой состав, обеспечивающий заполнение межзерновых пустот гипсовой матрицы, способствует упрочнению структуры изделий, а в следствии повышения их эксплуатационных характеристик, что достигается путем совместного применения мраморной муки и отхода производства стеклянных волокон в оптимальных соотношениях. Мраморная мука также позволяет обеспечить направленное формирование макро- и микроструктуры изделия.

Химические добавки в указанных концентрациях обеспечивают характеристики раствора, которые снижают трудозатраты при изготовлении конечного продукта, а именно, поликарбоксилатный гиперпластификатор обеспечивает высокую подвижность и хорошую растекаемость смеси, винная кислота способствует увеличению жизнеспособности раствора.

Изобретение осуществляют следующим образом: загружают в смеситель отдозированные минеральные компоненты (полуводный гипс, отход производства стеклянных волокон, мраморную муку), дозируют в смеситель необходимое количество химических добавок (поликарбоксилатный гиперпластификатор, винную кислоту), полученную сухую смесь перемешивают в смесителе в течение 1-2 минут, затем смесь вводят в воду затворения и на протяжении 5-7 минут (до образования однородной массы) перемешивают повторно.

Хорошо перемешанную готовую смесь укладывают в заранее подготовленную форму, затем форму устанавливают на виброплощадку, на которой происходит уплотнение изделия. После виброуплотнения изделие выдерживают в форме до окончания срока схватывания. Затем проводят распалубование затвердевшей плиты и естественную сушку, которая длится от 40 до 60 ч. Плиту перевозят на склад, где происходит ее дальнейшее хранение в упакованном виде.

Изобретение описывается следующими примерами.

Пример 1

Для приготовления состава строительной смеси для изготовления стеновых гипсовых панелей в количестве 584,3 г отвешивают в смеситель: 505 г (50,5% мас.) полуводного гипса, 50,5 г (5,05% мас.) отхода производства стеклянного волокна, 25,2 г (2,52% мас.) мраморной муки, 2,4 г (0,24% мас.) поликарбоксилатного гиперпластификатора, 1,2 г (0,12% мас.) винной кислоты. Полученную сухую смесь перемешивают смесителем в течение 1-2 минут.

Далее порошковую смесь затворяют водой в количестве 415,7 г (41,57% мас.) и перемешивают в течение 5-7 минут до образования однородной массы в строительном смесителе. Готовую смесь выкладывают в заранее подготовленные сборные металлические формы и уплотняют. По достижении конца схватывания изделие вынимают и сушат до остаточной влажности не более 12%. Предложенная смесь позволяет получить результаты, показанные в таблице 2.

Пример 2

Для приготовления состава строительной смеси для изготовления стеновых гипсовых панелей в количестве 581,4 г отвешивают в смеситель: 500 г (50% мас.) полуводного гипса, 51 г (5,1% мас.) отхода производства стеклянного волокна, 26 г (2,6% мас.) мраморной муки, 2,8 г (0,28% мас.) поликарбоксилатного гиперпластификатора, 1,6 г (0,16% мас.) винной кислоты. Полученную сухую смесь перемешивают смесителем в течение 1-2 минут и затворяют водой в количестве 418,6 г (41,86% мас.). Далее как в примере 1. Результаты испытаний полученной смеси приведены в таблице 2.

Пример 3

Для приготовления состава строительной смеси для изготовления стеновых гипсовых панелей в количестве 585,9 г отвешивают в смеситель: 510 г (51% мас.) полуводного гипса, 49 г (4,9% мас.) отхода производства стеклянного волокна, 24 г (2,4% мас.) мраморной муки, 2 г (0,2% мас.) поликарбоксилатного гиперпластификатора, 0,9 г (0,09% мас.) винной кислоты. Полученную сухую смесь перемешивают смесителем в течение 1-2 минут и затворяют водой в количестве 414,1 г (41,41% мас.). Далее как в примере 1. Результаты испытаний полученной смеси приведены в таблице 2.

Таблица 1 – Сравнение состава прототипа и строительной смеси для изготовления стеновых гипсовых панелей

Компоненты, мас.% Прототип Состав 1 Состав 2 Состав 3 Полуводный гипс 28,3 50,5 50 51 Отход производства стеклянных волокон - 5,05 5,1 4,9 Базальтовое волокно 1,3 - - - Мраморная мука - 2,52 2,6 2,4 Вулканический пепел 34,8 - - - Поликарбоксилатный гиперпластификатор - 0,24 0,28 0,2 Портландцемент 7,0 - - - Винная кислота - 0,12 0,16 0,09 Вода 28,6 41,57 41,86 41,41

Таблица 2 – Характеристики стеновых гипсовых панелей из состава

строительной смеси

Характеристика Прототип Состав 1 Состав 2 Состав 3 Предел прочности при сжатии, МПа 10,5 10,2 10,4 10,3 Предел прочности при изгибе, МПа 6,9 8,3 8,2 8,5 Средняя плотность в сухом состоянии, кг/м³ 1195 1053 1052 1048 Общая характеристика - Гладкая и ровная поверхность без видимых дефектов Гладкая и ровная поверхность без видимых дефектов Гладкая и ровная поверхность без видимых дефектов

Таким образом, настоящее изобретение позволяет получать изделия в виде стеновых гипсовых панелей для возведения внутренних ненесущих перегородок в жилых и производственных помещениях, из составов строительной смеси, в состав которой входят отходы производства стеклянных волокон, с пределом прочности при сжатии 10,2-10,4 МПа, пределом прочности при изгибе 8,2-8,5 МПа и средней плотностью в сухом состоянии 1048-1053 кг/м³. Использование отхода производства стеклянных волокон позволяет снизить затраты на производство, так как не используется дорогостоящее стеклянное волокно как готовый продукт. Все испытания проводились в соответствии с ГОСТ 23789-2018, в строительной лаборатории кафедры ПСК ТвГТУ.

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для изготовления стеновых гипсовых панелей для возведения внутренних ненесущих перегородок в жилых и производственных помещениях. Состав строительной смеси для изготовления стеновых гипсовых панелей включает, мас.%: полуводный гипс 50-51, армирующую добавку - отход производства стеклянных волокон 4,9-5,1, мраморную муку 2,4-2,6, винную кислоту 0,09-0,16, поликарбоксилатный гиперпластификатор 0,2-0,28, воду - остальное. Технический результат - снижение средней плотности и повышение прочности гипсовых панелей, утилизация отхода производства. 2 табл., 3 пр.

Состав строительной смеси для изготовления стеновых гипсовых панелей, включающий полуводный гипс, армирующую добавку - отход производства стеклянных волокон, минеральную добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве минеральной добавки содержит мраморную муку, и дополнительно состав содержит винную кислоту и модификатор - поликарбоксилатный гиперпластификатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полуводный гипс 50-51 отход производства стеклянных волокон 4,9-5,1 мраморная мука 2,4-2,6 поликарбоксилатный гиперпластификатор 0,2-0,28 винная кислота 0,09-0,16 вода остальное