СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИНАРНОГО КОМПОЗИТА «ПЕСОК - ГРАНУЛИРОВАННЫЙ ПЕНОПОЛИСТИРОЛ» Российский патент 2024 года по МПК C04B16/08 C04B40/00 

Изобретение относится к области строительства, а именно к технологиям изготовления теплоизолирующих строительных материалов.

Из существующего уровня техники известен способ изготовления декоративных и строительных изделий на основе вспененного полистирола (RU 2267473), включающий приготовление полистиролбетонной смеси путем перемешивания цемента, песка, воды, вспененного полистирола, формование виброуплотнением, распалубку и выдержку изделий, дополнительное введение в полистиролбетонную смесь при перемешивании пластификатора, красителя, осуществление при формовании предварительного виброуплотнения до получения уплотненного защитно-декоративного цементно-песчаного лицевого слоя толщиной не менее 0,3 мм, и окончательное виброуплотнение под пригрузом до достижения заданных геометрических размеров изделия, выдерживание полученного изделия в форме под пригрузом при температуре 15-25°С не менее 24 часов, выдержку осуществляют до 5 суток, тыльную поверхность изделия подвергают тепловому воздействию с получением в местах контакта с тепловым воздействием пористости за счет уменьшения полистирола в объеме до 10% от первоначального.

Недостатками данного способа являются: необходимость использования при изготовлении полистиролбетонной смеси цемента, пластификатора и красителя; многоэтапность и длительность способа, включающего перемешивание компонентов смеси, формование предварительным виброуплотнением, окончательное виброуплотнение под пригрузом, выдержку в форме под пригрузом при температуре 15-25°С не менее 24 часов, распалубку и дальнейшую выдержку до 5 суток, тепловое воздействие на тыльную поверхность изделия; энергозатратность, вызванная необходимостью дополнительного теплового воздействия на тыльную поверхность изделия; потребность в разнообразном специализированном оборудовании для реализации предложенного способа.

Также известен способ изготовления теплоизоляционного материала (RU 2458025), включающий подготовку исходной композиции материала путем перемешивания ее компонентов, вспенивания композиции, ее разлива и отверждения в форме, при этом в состав композиции входят 30-50% натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 2,8-4,5, отвердитель на основе соединений, выделяющих кислоту в воду, пенообразователь, наполнитель и вода. Компоненты композиции перед смешиванием готовят раздельно. Предварительно нагревают натриевое жидкое стекло, замачивают длинноволокнистый наполнитель в воде, подготавливают пену из пенообразующего раствора, представляющего собой водный 1,5-3,2%-ный раствор триэтаноламмонийной или натриевой соли лаурилсульфата. Пену начинают вводить в момент предварительного смешивания жидкого стекла, суспензии наполнителя и отвердителя, причем перемешивание вспененной композиции продолжают до образования однородной смеси, затем заполняют вспененной композицией термоизолированную форму и подвергают ее воздействию электромагнитного излучения с последующей сушкой, при этом композиция содержит компоненты или их смеси при любом их соотношении при следующем установленном содержании компонентов.

Недостатками данного способа являются: необходимость использования натриевого жидкого стекла с силикатным модулем, отвердитель на основе соединений, выделяющих кислоту в воду, пенообразователь, представляющего собой водный 1,5-3,2%-ный раствор триэтаноламмонийной или натриевой соли лаурилсульфата; многоэтапность способа, включающего раздельную подготовку компонентов композиции перед смешиванием, а именно предварительный нагрев натриевого жидкого стекла, замачивание длинноволокнистого наполнителя в воде и подготовка пены из пенообразующего раствора, последующую подготовку исходной композиции материала путем перемешивания ее компонентов, вспенивание композиции, ее разлив и отверждение в форме; энергозатратность, вызванная необходимостью дополнительного воздействия электромагнитного излучения с последующей сушкой; потребность в разнообразном специализированном оборудовании для реализации предложенного способа.

Также известна сухая теплоизолирующая гипсопенополистирольная строительная смесь для покрытий, изделий и конструкций (RU 2338724), включающая пенополистирольные гранулы, гипсовое вяжущее в качестве минерального вяжущего, технические лигносульфонаты натрия в качестве пластифицирующей добавки, а также гидроксид кальция, триполифосфат натрия, поликарбоксилат натрия и воду, и способ ее получения, включающий обработку частиц (гранул) пенополистирола водным раствором смеси, содержащей технические лигносульфонаты натрия, триполифосфат натрия и поликарбоксилат натрия, при перемешивании до полного смачивания поверхности частиц (гранул) пенополистирол, последующее опудривание увлажненных частиц (гранул) пенополистирола при перемешивании последовательно порошком гидроксида кальция и порошком гипсового вяжущего, подсушивание частиц (гранул) пенополистирола и смешивание их с оставшимся количеством гипсового вяжущего.

Недостатками данного способа являются: необходимость использования технических лигносульфонатов натрия в качестве пластифицирующей добавки, а также гидроксид кальция, триполифосфат натрия, поликарбоксилат натрия; многоэтапность способа, включающего подготовку водного раствора смеси, содержащей технические лигносульфонаты натрия, триполифосфат натрия и поликарбоксилат натрия, обработку частиц (гранул) пенополистирола водным раствором смеси при перемешивании до полного смачивания поверхности частиц (гранул) пенополистирол, последующее опудривание увлажненных частиц (гранул) пенополистирола при перемешивании последовательно порошком гидроксида кальция и порошком гипсового вяжущего, подсушивание частиц (гранул) пенополистирола и смешивание их с оставшимся количеством гипсового вяжущего; потребность в разнообразном специализированном оборудовании для реализации предложенного способа.

Наиболее близким к заявляемому способу (прототипом) является способ изготовления теплоизоляционных материалов (RU 2555177), заключающийся в изготовлении изделий из композиционного материала на основе цемента, строительного песка и золошлаковых отходов ТЭЦ при соотношении компонентов цемент : песок : золошлаковые отходы, равном 33:22:44, пропитке их в модифицированном серном расплаве, в качестве модификатора серного расплава используют хлорид титана, или хлорид железа, или хлорид цинка в количестве 0,8-1,2 % от массы серы.

Недостатками данного способа являются: необходимость использования в качестве связующего компонента - портландцемент марки 100 и в качестве пропиточного материала - модифицированный серный расплав, для приготовления которого использованы серные отходы Нижнекамского нефтеперерабатывающего завода, содержащие 99,98% серы, и модификаторы: хлорид титана; хлорид железа; хлорид цинка; многоэтапность и длительность способа, включающего измельчение компонентов композиционного материала, последующее смешивание компонентов до получения однородной порошкообразной массы, добавление воды, повторное тщательное смешивание, укладка полученной композиции в формы, стенки которой смазаны машинным маслом, выдержка образцов в специальных формах в течение 28 дней для набора прочности, последующая пропитка образцов, путем их опускания в предварительно нагретый при Т=140°C в течение 30 минут серный расплав, модифицированный хлоридом титана, или цинка, или железа, и выдержки там в течение 40 минут, после чего готовые образцы извлекают и охлаждают до комнатной температуры; потребность в разнообразном специализированном оборудовании для реализации предложенного способа.

Техническими задачами, на решение которых направлено изобретение, являются: отказ от использования в производстве вредных или опасных химических веществ; уменьшение количества этапов и длительности способа; исключение затрат энергии на нагрев или сушку готовой смеси или ее компонентов; сокращение номенклатуры используемого специального оборудования для реализации предложенного способа.

Для пояснения предполагаемого изобретения предложены фотографии двух бинарных композитов «песок - гранулированный пенополистирол»: на фиг. 1 представлен бинарный композит, изготовленный с использованием сухого песка, на фиг. 2 представлен бинарный композит с использованием увлажненного песка в соответствии с предлагаемым способом. Изображение на фиг. 2 демонстрирует хорошее качество смесеобразования при изготовлении бинарного композита «песок - гранулированный пенополистирол» без использования средств механизации, в отличие от бинарного композита под фиг. 1, где большая часть гранул вспененного полистирола выходит на поверхность песка.

Для решения данных задач предложен способ изготовления бинарного композита «песок - гранулированный пенополистирол», заключающийся в изготовлении изделий из композиционного материала на основе строительного песка, отличающийся тем, что композиционный материал изготавливают одноэтапным смешиванием строительного песка средней крупности, увлажненного до 3-15% за счет добавления воды, и гранулированного пенополистирола с размером гранул 2-3 мм. Заявленный способ осуществляют следующим образом: определяют массу строительного песка средней крупности m_п, используемого для изготовления бинарного композита; в соответствии с ГОСТ 5180-84 определяют текущую влажность w_п строительного песка средней крупности, а также его плотность. Если текущая влажность строительного песка средней крупности находится в требуемых пределах w=3÷15%, то дополнительное количество воды не рассчитывается, в противном случае определяют необходимое количество воды для увлажнения песка до требуемого значения влажности по формуле:

где m_w - масса требуемой воды;

w_тр - требуемая влажность песка;

w_п - текущая влажность используемого песка, определяемая по ГОСТ 5180-84.

Далее увлажненный и перемешанный до однородной массы песок смешивают с гранулированным пенополистиролом вне зависимости от количества добавленного теплоизолирующего материала.

Пример: берут 1 т строительного песка средней крупности. В соответствии с ГОСТ 5180-84 текущая влажность доставленного на строительную площадку строительного песка средней крупности составила 0,3%. Согласно вышеуказанной формуле для достижения 3% требуемой влажности песка необходимо добавить воду в количестве

Увлажненный песок перемешивают до однородной массы, затем добавляют гранулированный пенополистирол, и снова перемешивают до равномерного распределения гранул в песке.

Предлагаемое изобретение позволяет получить следующий технический результат: устойчивое смесеобразование компонентов бинарного композита, имеющих плотности, различающиеся в 40 раз, - песка и гранулированного пенополистирола без использования вредных или опасных химических веществ; простота реализации способа - возможность смесеобразования - изготовления бинарного композита «песок - гранулированный пенополистирол» за один этап и любым доступным способом, в том числе и без привлечения средств механизации; отказ от дополнительных затрат энергии на нагрев или сушку готовой смеси или ее компонентов.

Теплоизоляционные свойства образованного материала с использованием предлагаемого способа подтверждены патентом (RU 2592929).

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет без использования вредных и/или опасных химических веществ и средств механизации, без затрат энергии на нагрев или сушку готовой смеси и/или ее компонентов за один прием изготавливать бинарный композит «песок - гранулированный пенополистирол», обладающий улучшенными теплоизоляционными свойствами.

Изобретение относится к области строительства, а именно к технологиям изготовления теплоизолирующих строительных материалов. Способ изготовления бинарного композита «песок - гранулированный пенополистирол» заключается в смешивании строительного песка средней крупности с влажностью от 3% до менее 6% и гранулированного пенополистирола с размером гранул 2-3 мм. Технический результат заключается в устойчивом смесеобразовании компонент бинарного композита, простоте его изготовления, отказе как от использования вредных или опасных химических веществ, так и от дополнительных затрат энергии на нагрев или сушку готовой смеси или ее компонентов. 2 ил., 1 пр.

Способ изготовления бинарного композита «песок - гранулированный пенополистирол» для строительных изделий, отличающийся тем, что композиционный материал изготавливают смешиванием строительного песка средней крупности с влажностью от 3% до менее 6% и гранулированного пенополистирола с размером гранул 2-3 мм.