Конструкционно-теплоизоляционный строительный материал с содержанием лигнина Российский патент 2024 года по МПК C04B28/24 C04B28/26 C04B111/20 

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления конструкционно-теплоизоляционных бетонов для жилищного и гражданского строительства.

Известна композиция для изготовления теплоизоляционных и декоративных потолочных панелей, содержащая древесное волокно, высушенное до влажности 8-10%, жидкое стекло, кремнефтористый натрий, дробленые и отваренные в течение 15-45 минут в воде и высушенные до влажности 8-10% шишки деревьев хвойных пород при определенном соотношении компонентов, мас.% [RU 2327665 С1, МПК С04В 28/26 (2006.01), С04В 18/24 (2006.01), опубл. 2007].

Недостатком известной композиции является необходимость сбора шишек вручную.

Известна сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционно-конструкционного материала, включающая жидкое натриевое стекло из микрокремнезема с силикатным модулем 2÷3 и плотностью 1,2÷1,5 г/см³, кремнеземистый компонент – микрокремнезем, отвердитель – кремнефтористый натрий и золу-уноса от сжигания обезвоженных осадков очистных сооружений промстоков Усть-Илимского ЛПК в печах с кипящим слоем в качестве добавки при определенном соотношении компонентов, мас.% [RU 2317961 С1, МПК С04В 28/26 (2006.01), опубл. 2008].

Недостатком данной композиции является повышенная средняя плотность теплоизоляционно-конструкционного материала (800-900 кг/м³).

Известна сырьевая смесь для изготовления безобжигового теплоизоляционного материала на основе трепела Сухоложского месторождения Свердловской области, включающая вяжущее – суспензию, полученную перемешиванием трепела, размолотого до удельной поверхности 2000 м²/г, 40%-ного раствора едкого натра и воды в весовом соотношении 1:1,34:3,10, выдержкой при 95°С в течение 4 ч и охлаждением, кремнефтористый натрий, пенообразователь и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная суспензия – 70,0-76,0, кремнефтористый натрий – 5,4-6,2, пенообразователь ПБ-2000 – 0,38-0,42, вода остальное [RU 2561437 C1, МПК С04В 28/26 (2006.01), С04В 38/10 (2006.01), С04В 111/40 (2006.01), опубл. 2015].

Недостатком данной композиции являются низкие прочностные характеристики материала.

Известна сырьевая смесь для изготовления композиционного материала на основе трепела Сухоложского месторождения Свердловской области и рубленой соломы, включающая кремнефтористый натрий, рубленую солому, микрокремнезем и суспензию, полученную перемешиванием размолотого до удельной поверхности 2000 м²/г трепела Сухоложского месторождения с 40%-ным раствором едкого натра и воды при их весовом соотношении 1:1,34:3,1 соответственно, выдержкой при 95 °С в течение 4 часов и охлаждением, при следующем соотношении компонентов, мас.%: кремнефтористый натрий 7-9, рубленая солома 20-24, микрокремнезем 8-10, указанная суспензия 57-65 [RU 2553743 C1, МПК С04В 28/26 (2006.01), С04В 18/24 (2006.01), опубл. 2015].

Недостатком данной композиции является необходимость измельчения растительных остатков злаковых культур (соломы) до размера 30-70 мм.

Известна сырьевая смесь для изготовления композиционного материала на основе трепела Сухоложского месторождения Свердловской области и рубленой соломы, включающая кремнефтористый натрий, рубленую солому, суспензию, полученную перемешиванием размолотого до удельной поверхности 2000 м²/г трепела Сухоложского месторождения с 40%-ным раствором едкого натра и воды при их весовом соотношении 1:1,34:3,1 соответственно, выдержкой при 95 °С в течение 4 ч и охлаждением, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная суспензия 57-65, кремнефтористый натрий 7-9, рубленая солома 28-34 [RU 2555985 C1, МПК С04В 28/26 (2006.01), С04В 18/26 (2006.01), опубл. 2015].

Недостатком данной композиции является необходимость измельчения растительных остатков злаковых культур (соломы) до размера 30-70 мм.

Известна сырьевая смесь для изготовления композиционного материала на основе трепела Сухоложского месторождения Свердловской области и торфа Гусевского месторождения Тюменской области, включающая кремнефтористый натрий, микрокремнезем, торф Гусевского месторождения и суспензию, полученную перемешиванием размолотого до удельной поверхности 2000 м²/г трепела Сухоложского месторождения с 40%-ным раствором едкого натра и воды при их весовом соотношении 1:1,34:3,10 соответственно, выдержкой при 95°С в течение 4 ч и охлаждением, при следующем соотношении компонентов, мас.%: кремнефтористый натрий 7-9, микрокремнезем 7-10, указанный торф 26-29, указанная суспензия 52-60 [RU 2553735 C1, МПК С04В 28/26 (2006.01), С04В 16/02 (2006.01), опубл. 2015].

Недостатком данной композиции является то, что возможно использование только верхового торфа с влажностью 5-7 %.

За прототип взят патент № 2553746 «Композиционный материал на основе трепела Сухоложского месторождения Свердловской области и торфа Гусевского месторождения Тюменской области». Композиционный материал, полученный из смеси, включающей кремнефтористый натрий, торф Гусевского месторождения и суспензию, полученную перемешиванием размолотого до удельной поверхности 2000 м²/г трепела Сухоложского месторождения с 40%-ным раствором едкого натра и воды при их весовом соотношении 1:1,34:3,10 соответственно, выдержкой при 95°С в течение 4 ч и охлаждением, при следующем соотношении компонентов, мас.%: кремнефтористый натрий 7-9, указанный торф 33-39, указанная суспензия 52-60.

Недостатком данной композиции является то, что возможно использование только верхового торфа с влажностью 5-7 %.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является удешевление производства стенового материала, утилизация лигнина и расширение ассортимента строительных материалов.

При осуществлении заявляемого технического решения поставленная задача решается путем достижения технического результата, который заключается в возможности получения стеновых материалов за счет применения местного сырья и отходов промышленного производства (вторичного сырья).

Указанный технический результат достигается тем, что в состав конструкционно-теплоизоляционного строительного материала на основе трепела Сухоложского месторождения Свердловской области, включающем кремнефтористый натрий, вводят лигнин Тавдинского целлюлозно-бумажного комбината в качестве наполнителя при следующем соотношении компонентов, мас.%: суспензия нерастворимого остатка трепела в растворе жидкого стекла – 51-59, кремнефтористый натрий – 7-9, лигнин – 34-40.

В качестве вяжущего используют суспензию, получаемую гидротермальным выщелачиванием трепела Сухоложского месторождения Свердловской области раствором щелочи при 95°С.

Трепел Сухоложского месторождения Свердловской области содержит аморфный SiO₂ 61,0 мас.% и имеет следующий химический состав, мас.%: SiO_{2 общ.} 76,76; СаО 0,70; Al₂O₃ 7,74; MgO 1,17; Fe₂O₃ 4,75; FeO 0,99; MnO 1,17; TiO₂ 0,30; Na₂O+K₂O 0,98; SO₃ 0,15. Раствор щелочи – сорокапроцентный раствор технического едкого натра по ГОСТ 2263-79.

В качестве наполнителя используется лигнин с насыпной плотностью 610 кг/м³.

Приготовление вяжущего осуществляют следующим образом: тщательно перемешивают размолотый до удельной поверхности 2000 м²/г трепел, раствор щелочи и воду в весовом соотношении 1:1,34:3,10 соответственно, после чего выдерживают в закрытом сосуде в течение четырех часов при 95 °С. Жидкая фаза полученной суспензии представлена раствором жидкого стекла со следующими показателями: концентрация SiO₂ 160 г/л, силикатный модуль 1,37, плотность 1200 кг/м³.

Остывший до комнатной температуры продукт смешивают с кремнефтористым натрием и лигнином в следующих пропорциях, мас.%:

- суспензия нерастворимого остатка трепела Сухоложского месторождения Свердловской области в растворе жидкого стекла – 51-59;

- кремнефтористый натрий – 7-9;

- лигнин Тавдинского целлюлозно-бумажного комбината Свердловской области – 34-40.

Из полученной массы формуют изделия с последующей выдержкой в формах в течение 4 часов. Полученный конструкционно-теплоизоляционный строительный материал применяют в качестве стенового материала. Количественное соотношение компонентов и физико-механические характеристики предлагаемого материала приведены в таблице 1.

Сравнение физико-механических характеристик конструкционно-теплоизоляционного строительного материала и прототипа выполнено в таблице 2.

Таблица 1 – Содержание компонентов и физико-механические характеристики конструкционно-теплоизоляционного

строительного материала

№ соства Содержание компонентов, мас.%: Физико-механические характеристики Суспензия Кремнефтористый натрий Лигнин Средняя плотность, кг/м³ Прочность при сжатии, МПа Прочность при изгибе, МПа Водопоглощение по массе, % Теплопроводность, Вт/(м*°К) Морозостойкость, не менее, циклы 1 51 9 40 650 4,6 3,0 40 0,132 15 2 55 8 37 700 5,0 3,5 35 0,138 15 3 59 7 34 750 6,0 4,0 31 0,140 15

Таблица 2 – Физико-механические характеристики конструкционно-теплоизоляционного строительного материала

и прототипа.

Показатели Композиционный строительный материал Прототип Средняя плотность, кг/м³ 650 700 750 650 700 750 Прочность при сжатии, МПа 4,6 5,0 6,0 5,0 5,6 6,6 Прочность при изгибе, МПа 3,0 3,5 4,0 3,1 3,6 4,2 Водопоглощение, % 40 35 31 38 32 25 Теплопроводность, Вт/(м⋅К) 0,132 0,138 0,14 0,132 0,138 0,14 Морозостойкость, не менее, циклы 15 15 15 15 15 15

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления конструкционно-теплоизоляционных бетонов для жилищного и гражданского строительства. Конструкционно-теплоизоляционный строительный материал получен из состава, включающего, мас.%: суспензию нерастворимого остатка трепела Сухоложского месторождения Свердловской области в растворе жидкого стекла 51-59, кремнефтористый натрий 7-9, лигнин Тавдинского целлюлозно-бумажного комбината Свердловской области 34-40. При этом суспензия получена перемешиванием размолотого до удельной поверхности 2000 м²/г трепела указанного выше месторождения с 40%-ным раствором едкого натра и воды при их весовом соотношении 1:1,34:3,1 соответственно, выдержкой при 95°С в течение 4 ч и охлаждением. Технический результат – расширение ассортимента строительных материалов, утилизация лигнина. 2 табл.

Конструкционно-теплоизоляционный строительный материал, полученный из состава, в который входит суспензия нерастворимого остатка трепела Сухоложского месторождения Свердловской области в растворе жидкого стекла, полученная перемешиванием размолотого до удельной поверхности 2000 м²/г трепела Сухоложского месторождения с 40%-ным раствором едкого натра и воды при их весовом соотношении 1:1,34:3,1 соответственно, выдержкой при 95°С в течение 4 ч и охлаждением, кремнефтористый натрий и наполнитель, отличающийся тем, что состав в качестве наполнителя содержит лигнин Тавдинского целлюлозно-бумажного комбината Свердловской области при следующем соотношении компонентов, мас.%:

суспензия нерастворимого остатка трепела Сухоложского месторождения Свердловской области в растворе жидкого стекла 51-59 кремнефтористый натрий 7-9 лигнин Тавдинского целлюлозно-бумажного комбината Свердловской области 34-40