Наномодифицированная полистиролбетонная смесь Российский патент 2024 года по МПК C04B38/08 

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления полистиролбетонных изделий с теплоизоляционными, теплоизоляционно-конструкционными и конструкционно-теплоизоляционными свойствами.

Одной из важнейших проблем современного строительства является возведение объектов с высокими энергосберегающими свойствами. Для этого широко применяют полистиролбетонные конструкции с использованием портландцемента в качестве вяжущего. При этом важно обеспечить наиболее эффективное использование портландцемента при получении полистиролбетона с оптимальными теплоизоляционными свойствами и оптимальными характеристиками прочности.

Известен теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон (патент РФ № 2515664 С04В 38/08 от 20.05.2014 г.), плотностью 225-350 кг/м³, полученный из смеси, содержащей портландцемент, воду, комплексную воздухововлекающую и пластифицирующую добавку, при массовом соотношении: воздухововлекающая добавка: пластификатор, равном 1:(0,25-0,5), и удельном расходе указанной комплексной добавки 0,06-0,15 мас.% от массы портландцемента, полистирол вспененный гранулированный.

Недостатком указанного решения является невозможность регулирования прочности полистиролбетона за счет повышения активности портландцемента при создании полистиролбетона теплоизоляционного плотностью D150- D600 кг/м³.

Известна полистиролбетонная смесь (патент РФ № 2338725 С04В 38/08 от 20.11.2009 г.), содержащая массовую часть: портландцемент 10,0-15,0; водоудерживающую добавку – водорастворимый полимер на основе эфира целлюлозы 0,02-0,06; гранулированный пенополистирол - фракций 0,8-1,3 мм – 0,1-0,2, 1,6-2,0 мм - 0,3-0,8; 2,4-3,0 мм – 0,1-0,3.

Недостатком указанного аналога является невозможность регулирования прочности и плотности полистиролбетона за счет повышения активности портландцемента для создания полистиролбетона плотностью D150-600 кг/м³.

Известен состав полистиролбетонной смеси (патент РФ № 2150446 С04В 38/08 от 10.06.2000 г.), включающий мас.%: минеральное вяжущее – 68-90; полистирольный заполнитель – 0,7-2,3; волокнистый материал - 1,4-5,2; воздухововлекающую добавку - 0,3-0,7; пластифицирующую добавку – 0,25-0,55 и воду – остальное, причем в качестве полистирольного заполнителя он содержит смесь частиц из вспененных полистирольных гранул фракции 0,04-1,25 мм и/или частиц рваного пенополистирола фракции 0,04-1,63 мм при их массовом отношении 1:(8-12). В качестве армирующего волокнистого материала предусмотрено щелочестойкое волокно (стекловолокно или минеральная вата).

Недостатком указанного решения является невозможность регулирования прочности и плотности полистиролбетона за счет повышения активности портландцемента. Недостатком указанной смеси является также высокая трудоемкость формования гомогенной массы, что приводит к расслаиваемости смеси и обусловливает низкое качество изделий из-за образования усадочных трещин. Кроме того, для изготовления изделий из смеси по указанному составу необходима термическая обработка, что приводит к потребности в энергоресурсах.

Прототипом заявляемого решения наномодифицированной полистиролбетонной смеси является армированная полистиролбетонная смесь (патент РФ № 2309134 С04В 38/08 от 27.10.2007 г.), включающая, кг/м³: портландцемент – 160-170; полистирольный заполнитель – 15-17; базальтовое волокно – 0,5-0,7; смолу древесную омыленную - 0,35-0,50, пластифицирующую добавку - С-3 - 1,50-2,50, гидрофобизирующую добавку - 0,4-0,5, структурообразующую добавку в виде полиакриламида (10%-й раствор) – 0,4-0,6, регулятор твердения лигнопан Б-2 - 0,35-0,50, воду - 50-55.

Недостатком прототипа является невозможность регулирования прочности и плотности полистиролбетона за счет повышения активности портландцемента. Недостатком прототипа является также интенсивное образование усадочных трещин в изделяих из полистиролбетона из-за невозможности создания гомогенной структуры полистиролбетонной смеси. Невозможность создания гомогенной структуры полистиролбетонной смеси приводит к ее расслаиваемости и невозможности получения заданной прочности и плотности полистиролбетона после твердения. Неравномерное распределение гранул заполнителя по массиву смеси и по объему формуемых изделий приводит к снижению прочности и ухудшению теплотехнических характеристик этих изделий. Неравномерное распределение гранул заполнителя по массиву смеси объясняется тем, что в процессе приготовления полистиролбетонной смеси наблюдается скручивание базальтовых волокон. Это обусловливает невозможность равномерного распределения базальтовых волокон в массиве полистиролбетонной смеси и создает предпосылки для ее расслаивания. Кроме того, при укладке полиситролбетонной смеси в формы или в опалубку наблюдается измельчение базальтовых волокон, что приводит к ухудшению перемешиваемости смеси, к неравномерному распределению базальтовых волокон, ухудшению физико-механических харакеристкик получаемых полистиролбетонных изделий.

Техническим результатом изобретения является регулирование прочности полистиролбетона за счет повышения активности портландцемента и получение полистиролбетона с заданной прочностью и с заданными теплоизоляционными свойствами для изделий с плотностью в сухом сотоянии 150-600 кг/м³.

Техническим результатом также является обеспечение полистиролбетонной смеси с гомогенной структурой.

Технический результат достигается тем, что состав наномодифицированной полистиролбетонной смеси включает портландцемент, полистирольный заполнитель, щелочестойкое минеральное волокно, 10%-й раствор полиакриламида, пластифицирующую добавку С-3, воду, а в качестве заполнителя - вспененный полистирол, в качестве щелочестойкого минерального волокна – распушенное хризотил-асбестовое волокно, а компоненты имеют следующее соотношение на 1 м³ смеси: портландцемент, кг – 85-300; инертный заполнитель в виде песка строительного с модулем крупности от 1,0 до 1,5 мм, кг – 0-140; трепел или опока, или диатомит, или их смесь в любой пропорции, или зола-унос, кг - 30-130; аморфный наноразмерный диоксид кремния (nano-SiO₂), кг – 0,05-0,9; вспененный гранулированный полистирол, м³ - 0,750-0,950; распушенное хризотил-асбестовое волокно, кг – 1,2-8,2; пластифицирующая добавка С-3, кг – 0,2-1,8; 10%-й раствор полиакриламида, кг – 0,3-0,5; смола древесная омыленная или смола нейтрализованная воздухововлекающая, кг – 0,01-0,2; вода, л – 55-170.

Указанный качественный и количественный состав обеспечивает возможность получения простым способом наномодифицированной полистиролбетонной смеси с равномерным распределением полистирольных гранул по объему и с минимальными усадочными деформациями, не расслаивающуюся. Указанный качественный и количественный состав обеспечивает возможность регулирования прочности и плотности полистиролбетона.

Содержание компонентов в составе смеси ниже или выше указанных пределов негативно отражается на устойчивости к расслоению, легкости перемешивания компонентов, удобоукладываемости затворенной смеси, прочности, теплопроводности, водо- и морозостойкости изделий из полистирола, получаемых из смеси по заявляемому техническому решению.

Минеральное вяжущее в наномодифицированной полистиролбетонной смеси состоит из портландцемента, минеральной добавки (трепела или опоки, или диатомита, или их смеси в любой пропорции или золы-уноса) и предназначено для скрепления между собой элементов гранулированного полистирола, армированных щелочестойким минеральным волокном. Для повышения активности портландцемента в ссотав смеси включен аморфный наноразмерный диоксид кремния. При затворении водой минеральное вяжущее образует удобообрабатываемое тесто, способное к адгезии как к полистиролу, так и к щелочестойкому минеральному волокну, и затвердевающее в воде и на воздухе.

Портландцемент включен в состав смеси для обеспечения требуемых прочностных характеристик изделия, регулируемых количеством вводимого материала. Количество портландцемента, включаемого в минеральное вяжущее по заявляемому решению, составляет от 85 до 300 кг/м³.

Обоснование количественных пределов портландцемента в составе полистиролбетонной смеси по заявляемому решению.

Нижний предел количества портландцемента (85 кг на 1 м³ смеси) обусловлен тем, что при меньшем количестве портландцемент не может обеспечить треубемое минимальное значение прочности полистиролбетона. Превышение верхнего (300 кг на 1 м³ смеси) значения количества вводимого портландцемента приводит к ухудшению теплоизоляционных свойств полистиролбетона за счет повышения плотности полистиролбетона.

Использование портландцемента в указанных количествах позволяет получать изделия из полистиролбетона со свойствами, соответствующими задаче изобретения.

Инертный зполнитель в виде строительного песка с модулем крупности 1,0–1,5 мм предназначен для увеличения прочности и жесткости полистиролбетона. Количество песка как инертного заполнителя по заявляемому решению составляет от 0 до 140 кг/м³.

Обоснование количественных пределов песка в составе полистиролбетонной смеси по заявляемому решению.

Нижний предел количества песка строительного (0 кг на 1 м³ смеси) обусловлен тем, что для полистиролбетона теплоизоляционных марок с плотностью D150-D225 кг/м³ нормативная прочность может быть достигнута за счет применения портландцемента и активнымх минеральных добавок. Превышение верхнего значения количества песка в составе полистирольбетонной смеси (140 кг на 1 м³ смеси) приводит к негативному увеличению средней плотности полистиролбетона в сухм состоянии и к увеличению его теплопроводности, превышающих нормативные требования.

Использование строительного песка в указанных количествах позволяет получать изделия из полистиролбетона со свойствами, соответствующими задаче изобретения.

Минеральная добавка в виде трепела, или опоки, или диатомита, или их смеси в любой пропорции, или в виде золы-уноса, необходима для регулирования прочности полистиролбетона без увеличения количества портландцемента.

Количество активной минеральной добавки по заявляемому решению составляет от 30 до 130 кг/м³.

Обоснование количественных пределов активной минеральной добавки в составе наномодифицированной полистиролбетонной смеси по заявляемому решению.

При введении минеральной добавки в количестве менее 30 кг на 1 м³ смеси необходимо большее количество портландцемента, что может быть нерациональным его использованием.

При введении указанной минеральной добавки в количестве более 130 кг/м³ смеси плотность и теплоизоляционные свойства изделий снижаются. Это оказывает негативное влияние на получение искомого технического результата.

Введение в полистиролбетонную смесь активной минеральной добавки в указанных количествах позволяет получать изделия из полистиролбетона со свойствами, соответствующими задаче изобретения.

Аморфный наноразмерный диоксид кремния (nano-SiO₂) предназначен для повышения активности портландцемента и обеспечения за счет этого регулирования прочности и плотности полистиролбетона по заявляемому решению. Количество аморфного наноразмерного диоксида кремния по заявляемому решению составляет от 0,05 до 0,9 кг/м³.

Обоснование количественных пределов аморфного наноразмерного диоксида кремния (nano-SiO₂) в составе полистиролбетонной смеси по заявляемому решению.

Использование аморфного наноразмерного диоксида кремния (nano-SiO₂) меньше нижнего предела количества (0,05 кг/м³ смеси) не обеспечивает необходимое повышение активации портландцемента, что обусловливает необходимость в увеличении его количества. Увеличение количества портландцемента обусловливает увеличение плотности полистиролбетона относительно проектной марки. Это негативно сказывается на прочностных и теплотехнических характеристиках получаемых изделий из полистиролбетона.

Превышение верхнего значения количества аморфного наноразмерного диоксида кремния (0,9 кг/м³) не приводит к эффективному повышению активности портландцемента и не способствует увеличению прочности полистиролбетона.

Добавление в полистиролбетонную смесь количества аморфного наноразмерного диоксида кремния (nano-SiO₂) в указанных количествах позволяет получать изделия из полистиролбетона со свойствами, соответствующими задаче изобретения.

Полистирольный заполнитель в виде вспененного гранулированного полистирола необходим для придания изделиям высоких теплотехнических свойств. Диапазон количества полистирола (0,750-0,950 м³) обусловлен необходимостью изготовления изделий с заранее запроектированными теплотехническими и прочностными характеристиками.

Обоснование количественных пределов полистирольного заполнителя.

Нижнее значение (0,750 м³ на 1 м³ смеси) обусловлено необходимостью равномерного заполнения всего объема полистирольным заполнителем и объединением его гранул в единый структурный массив. Если количество полистирола будет меньше нижнего предела, то изделие не будет обладать требуемыми теплотехническими свойствами.

Верхнее значение количества полистирольного заполнителя (0,950 м³ на 1 м³ смеси) обусловлено тем, что его превышение в массиве приводит к образованию областей недостаточно покрытых вяжущим, вследствие чего образуется расслоение смеси и существенное снижение прочностных показателей и невозможности формирования и изготовления изделий с заднными характеристиками.

Применение полистирольного заполнителя в указанном количественном диапазоне позволяет получать полистиролбетонную смесь и изделия из нее в соответствии с задачами изобретения.

Щелочестойкое минеральное распушенное хризотил-асбестовое волокно необходимо для объединения гранул полистирольного заполнителя в единый массив и для создания смеси с гомогенной структурой, а также для уменьшения усадочных деформаций и образования усадочных трещин. В качестве щелочестойкого минерального волокна наномодифицированная полистиролбетонная смесь содержит распушенное хризотил-асбестовое волокно. Распушенное хризотил-асбестовое волокно обладает высокой адгезионной способностью к тесту из затворенного портландцемента. Будучи гибким, распушенное хризотил-асбестовое волокно обладает способностью обволакивать элементы полистирольного заполнителя, армируя его. При твердении портландцемента указанные свойства распушенного хризотил-асбестового волокна позволяют получать полистиролбетон без усадочных трещин с заданными прочностными и теплотехническими характеристиками.

Обоснование количества хризотил-асбестового волокна в составе гипсополистирольной смеси.

Нижний предел количества щелочестойкого минерального распушенного хризотил-асбестового волокна (1,2 кг/м³) объясняется тем, что при использовании меньшего количества армирование частиц гранулированного полистирола не обеспечивается по всему массиву. Это приводит к образованию не связанных волокном областей наномодифицированной полистиролбетонной смеси и снижению прочности получаемых изделий из-за расслоения смеси и усадочных деформаций. Указанный недостаток не позволяет получать полистиролбетонные изделия с заданными физико-механическими и теплотехническими характеристиками.

Верхний предел количества распушенного хризотил-асбестового волокна (8,2 кг/м³) объясняется тем, что его превышение не приводит к улучшению физико-механических и теплотехнических характеристик изделий из наномодифицированного полистиролбетона по заявляемому решению.

Применение распушенного хризотил-асбестового волокна в указанном количественном диапазоне позволяет получать наномодифицированную полистиролбетонную смесь и изделия из нее в соответствии с задачами изобретения.

Пластифицирующая добавка суперпластификатор С-3 предназначена для обеспечения лучшего перемешивания смеси и ее удобоукладываемости.

Обоснование количественных пределов пластифицирующей добавки.

Применение пластификатора в меньшем количестве, чем минимальное значение (0,2 кг/м³), приводит к неэффективности добавки, т.к. она практически не оказывает пластифицирующего влияния.

Превышение верхнего значения количества пластификатора (1,8 кг/м³) приводит к повышенному трещинообразованию из-за образования усадочных напряжений.

Применение суперпластификатора С-3 в указанном количественном диапазоне позволяет получать наномодифицированную полистиролбетонную смесь и изделия из нее в соответствии с задачами изобретения.

Полиакриламид используется для улучшения условий объединения частиц гранулированного полистирола, покрытых слоем затворенного минерального вяжущего, с распушенным хризотил-асбестовым волокном в конгломераты. В практических целях используют 10-% водный раствор полиакриламида, который необходим для структурирования и консолидации зерен гранулированного полистирола. Без применения полиакриламида зерна полистирола трудно поддаются перемешиванию с портландцементом из-за разницы в объемной массе. Добавление водного раствора полиакриламида позволяет сформировать гомогенную структуру из зерен полистирола и обеспечить хорошее перемешивание. Совместно с армированием распушенным хризотил-асбестовым волокном полиакриламид структурирует массив заполнителя и не позволяет зернам всплывать в массиве вяжущего при перемешивании и при укладке в формы или в опалубку.

Обоснование количественного диапазона структурообразующей добавки (полиакриламида).

Нижнее значение количества 10-% водного раствора полиакриламида (0,30 кг/м³) обусловлено необходимостью смачивания и обволакивания зерен полистирола раствором с минимальной толщиной пленки. Выход за нижнее значение количества раствора полиакриламида приводит к тому, что его недостаточно для смачивания всей массы зерен полистирола, и часть ее остается необработанной и не структурированной.

Верхнее значение количества водного раствора полиакриламида (0,50 кг/м³) обусловлено тем, что при большем количестве полистирола требуется и большее количество структурообразующей добавки. Превышение указанного количества приводит к затруднению условий перемешивания без улучшения структуры полистирольного массива.

Применение 10-% водного раствора полиакриламида в указанном количественном диапазоне позволяет получить наномодифицированную полистиролбетонную смесь и изделия из нее с заданными теплотехническими и прочностными характеристиками, соответствующими задачам изобретения.

Наномодифицированная полистиролбетонная смесь содержит воздухововлекающую добавку – смолу древесную омыленную или смолу нейтрализованную воздухововлекающую. Воздухововлекающая добавка необходима для обеспечения подвижности наномодифицированной полистиролбетонной смеси без дополнительного введения воды, а также для регулирования теплотехнических характеристик изготавливаемых полистиролбетонных изделий. Вовлеченный воздух оказывает взвешивающее действие на компоненты наномодифицированной полистиролбетонной смеси, что обеспечивает их подвижность до начала твердения.

Количество воздухововлекающей добавки по заявляемому решению составляет от 0,01 до 0,2 кг/м³.

Обоснование количественных пределов воздухововлекающей добавки в составе полистиролбетонной смеси по заявляемому решению.

Наименьшее количество воздухововлекающей добавки оусловленотем, что если наномодифицированная полистиролбетонная смесь содержит смолу древесную омыленную или смолу нейтрализованную воздухововлекающую в меньшем количестве, чем в заявленном решении, то взвешивающее действие будет недостаточным из-за малого количества вовлеченного воздуха, что приведет к снижению подвижности смеси. Если наномодифицированная полистиролбетонная смесь содержит смолу древесную омыленную или смолу нейтрализованную воздухововлекающую в количестве большем, чем в заявляемом решении, смесь будет растекаться при укладке в формы или опалубку из-за излишней пластичности вследствие значительного количества вовлеченного воздуха.

Количество воды по заявляемому решению составляет от 55 до 170 л/м³.

Вода необходима для затворения портландцемента и активной минеральной добавки, а также для протекания химических реакций гидратации компонентов.

Обоснование количественных пределов воды в составе полистиролбетонной смеси по заявляемому решению.

Нижнее значение количества воды (55 л/м³) обусловлено необходимостью создания условий не только для химических реакций, но и обеспечения подвижности и удобоукладываемости смеси. Выход за пределы указанного значения приводит к снижению подвижности смеси, затруднению ее перемешивания без значимого улучшения качественных показателей изготавливаемых изделий.

Верхнее значение указанного количества воды (170 л/м³) обусловлено необходимостью минимизировать усадочные деформации, а также необходимостью создания требуемой подвижности и удобоукладываемости смеси при использовании больших количеств компонентов смеси. Превышение указанного количества приводит к образованию значительных усадочных деформаций, следствием которых являются трещины в изделиях и неоднородность структуры материала.

Использование смесей указанного состава с компонентами в указанных диапазонах позволяет изготавливать теплоизоляционные, теплоиоляционно-конструкционные и конструкционно-теплоизоляционные полистиролбетонные изделия с плотностью от 150 до 600 кг/м³, прочностью на сжатие от 0,16 до 2,93 МПа, с коэффициентом теплопроводности от 0,052 до 0,145 Вт/(м °С).

Рецептура и количественные параметры компонентов наномодифицированной полистиролбетонной смеси обусловлены конкретными требованиями, предъявляемыми к изделиям из нее.

Варианты реализации наномодифицированных полистиролбетонных смесей с различными характеристиками получаемых изделий представлены следующими примерами:

Пример 1 (на 1 м³ смеси)

Смесь для теплоизоляционного полистиролбетона при исходных данных и заданных параметрах:

Портландцемент с фактической активностью 48 МПа; суперпластификатор С-3; аморфный наноразмерный диоксид кремния Nano-SiO₂ с размером частиц 20-100 нм и удельной поверхностью 95-400 м²/г; воздухововлекающая добавка смола древесная омыленная; распушенный хризотил-асбест; активная минеральная добавка трепел; полистирол гранулированный; 10%-й раствор полиакриламида; средняя плотность полистиролбетона в сухом состоянии D≤150 кг/м³; прочность на сжатие в 28-суточном проектном возрасте f_с≥0,16 МПа; коэффициент теплопроводности – λ≤0,052 Вт/(м °С).

Портландцемент
Трепел
Аморфный нано-диоксид кремния (nano-SiO₂)
Полистирол гранулированный
Распушенное хризотил-асбестовое волокно
Пластифицирующая добавка С-3
10%-й раствор полиакриламида
Смола древесная омыленная
Вода 87 кг
54 кг
0,09 кг
0,941 м³
1,3 кг
0,44 кг
0,35 кг
0,03 кг
56 л

Полученный полистиролбетон имеет следующие физико-механические характеристики: фактическая средняя плотность в сухом состоянии D=150 кг/м³; прочность на сжатие в 28-суточном проектном возрасте f_c=0,17 МПа>0,16 МПа при коэффиценте вариации v=0,16%; коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, λ=0,050<0,052 Вт / (м·°С).

Пример 2 (на 1 м³ смеси)

Смесь для теплоизоляционного полистиролбетона при исходных данных и заданных параметрах:

Портландцемент с фактической активностью 48 МПа; суперпластификатор С-3; аморфный наноразмерный диоксид кремния Nano-SiO₂ с размером частиц 20-100 нм и удельной поверхностью 95-400 м²/г; воздухововлекающая добавка смола древесная омыленная; распушенное хризотил-асбестовое волокно; активная минеральная добавка опока; полистирол гранулированный; 10%-й раствор полиакриламида; средняя плотность полистиролбетона в сухом состоянии D≤225 кг/м³; прочность на сжатие в 28-суточном проектном возрасте f_с≥0,41 МПа; коэффициент теплопроводности – λ≤0,068 Вт/(м °С).

Портландцемент
Опока
Аморфный нано-диоксид кремния (nano-SiO₂)
Полистирол гранулированный
Распушенное хризотил-асбестовое волокно
Пластифицирующая добавка С-3
10%-й раствор полиакриламида
Смола древесная омыленная
Вода 118 кг
90 кг
0,012 кг
0,845 м³
2,9 кг
0,24 кг
0,35 кг
0,015 кг
71 л

Полученный полистиролбетон имеет следующие физико-механические характеристики: фактическая средняя плотность в сухом состоянии D=218 кг/м³<225 кг/м³; прочность на сжатие в 28-суточном проектном возрасте f_c=0,44 МПа>0,41 МПа при коэффиценте вариации v=0,16%; коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, λ=0,064<0,068 Вт / (м·°С).

Пример 3 (на 1 м³ смеси)

Смесь для теплоизоляционно-конструкционного полистиролбетона при исходных данных и заданных параметрах:

Портландцемент с фактической активностью 48 МПа; суперпластификатор С-3; аморфный наноразмерный диоксид кремния Nano-SiO₂ с размером частиц 20-100 нм и удельной поверхностью 95-400 м²/г; воздухововлекающая добавка смола древсеная омыленная; распушенное хризотил-асбестовое волокно; активная минеральная добавка трепел и опока в равных количествах; полистирол гранулированный; 10%-й раствор полиакриламида; средняя плотность полистиролбетона в сухом состоянии D≤300 кг/м³; прочность на сжатие f_с≥0,88 МПа; коэффициент теплопроводности – λ≤0,084 Вт/(м °С).

Портландцемент
Трепел
Опока
Аморфный нано-диоксид кремния (nano-SiO₂)
Полистирол гранулированный
Распушенное хризотил-асбестовое волокно
Пластифицирующая добавка С-3
10%-й раствор полиакриламида
Смола нейтрализованная воздухововлекающая
Вода 135 кг
60 кг
60 кг
0,16 кг
0,823 м³
2,7 кг
0,34 кг
0,4 кг
0,06 кг
80 л

Полученный полистиролбетон имеет следующие физико-механические характеристики: фактическая средняя плотность в сухом состоянии D=277 кг/м³<300 кг/м³; прочность на сжатие в 28-суточном проектном возрасте f_c=0,89 МПа>0,88 МПа при коэффиценте вариации v=0,15%; коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, λ=0,081<0,084 Вт/(м·°С).

Пример 4 (на 1 м³ смеси)

Смесь для конструкционно-теплоизоляционного полистиролбетона при исходных данных и заданных параметрах:

Портландцемент с фактической активностью 48 МПа; заполнитель – песок строительный с модулем крупности от 1,0 до 1,5 мм; суперпластификатор С-3; наноразмерный диоксид кремния Nano-SiO₂ с размером частиц 20-100 нм и удельной поверхностью 95-400 м²/г; воздухововлекающая добавка смола древесная омыленная; распушенное хризотил-асбестовое волокно; активная минеральная добавка зола-уноса; полистирол гранулированный; 10%-й раствор полиакриламида; средняя плотность полистиролбетона в сухом состоянии D≤400 кг/м³; прочность на сжатие в 28-суточном проектном возрасте f_с≥1,76 МПа; коэффициент теплопроводности – λ≤0,105 Вт/(м °С).

Портландцемент
Песок строительный
Зола-унос
Аморфный нано-диоксид кремния (nano-SiO₂)
Полистирол гранулированный
Распушенное хризотил-асбестовое волокно
Пластифицирующая добавка С-3
10%-й раствор полиакриламида
Смола древесная омыленная
Вода 242 кг
70 кг
50 кг
0,48 кг
0,763 м³
6,1 кг
0,98 кг
0,45 кг
0,12 кг
106 л

Полученный полистиролбетон имеет следующие физико-механические характеристики: фактическая средняя плотность в сухом состоянии D=383 кг/м³<400 кг/м³; прочность на сжатие в 28-суточном проектном возрасте f_c=1,78 МПа>1,76 МПа при коэффиценте вариации v=0,17%; коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, λ=0,098<0,105 Вт / (м·°С).

Пример 5 (на 1 м³ смеси)

Смесь для конструкционно-теплоизоляционного полистиролбетона при исходных данных и заданных параметрах:

Портландцемент с фактической активностью 48 МПа; заполнитель – песок строительный с модулем крупности от 1,0 до 1,5 мм; суперпластификатор С-3; наноразмерный диоксид кремния Nano-SiO₂ с размером частиц 20-100 нм и удельной поверхностью 95-400 м²/г; воздухововлекающая добавка смола древсеная омыленная; распушенное хризотил-асбестовое волокно; активная минеральная добавка зола-уноса; полистирол гранулированный; 10%-й раствор полиакриламида; средняя плотность полистиролбетона в сухом состоянии D≤500 кг/м³; прочность на сжатие в 28-суточном проектном возрасте f_с≥2,35 МПа; коэффициент теплопроводности – λ≤0,125 Вт/(м °С).

Портландцемент
Песок строительный
Зола-уноса
Аморфный нано-диоксид кремния (nano-SiO₂)
Полистирол гранулированный
Распушенное хризотил-асбестовое волокно
Пластифицирующая добавка С-3
10%-й раствор полиакриламида
Смола древесная омыленная
Вода 298 кг
60 кг
120 кг
0,89 кг
0,763 м³
7,45 кг
1,79 кг
0,45 кг
0,15 кг
106 л

Полученный полистиролбетон имеет следующие физико-механические характеристики: фактическая средняя плотность в сухом состоянии D=494 кг/м³<500 кг/м³; прочность на сжатие в 28-суточном проектном возрасте f_c=2,4 МПа>2,35 МПа при коэффиценте вариации v=0,16%; коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, λ=0,118<0,125 Вт / (м·°С).

Пример 6 (на 1 м³ смеси)

Смесь для конструкционно-теплоизоляционного полистиролбетона при исходных данных и заданных параметрах:

Портландцемент с фактической активностьюю 48 МПа; заполнитель – песок строительный с модулем крупности от 1,0 до 1,5 мм; суперпластификатор С-3; наноразмерный диоксид кремния Nano-SiO₂ с размером частиц 20-100 нм и удельной поверхностью 95-400 м²/г; воздухововлекающая добавка смола древсеная омыленная; распушенное хризотил-асбестовое волокно; активная минеральная добавка диатомит; полистирол гранулированный; 10%-й раствор полиакриламида; средняя плотность полистиролбетона в сухом состоянии D≤600 кг/м³; прочность на сжатие в 28-суточном проектном возрасте f_с≥2,93 МПа; коэффициент теплопроводности – λ≤0,145 Вт/(м °С).

Портландцемент
Песок строительный
Диатомит
Аморфный нано-диоксид кремния (nano-SiO₂)
Полистирол гранулированный
Распушенное хризотил-асбестовое волокно
Пластифицирующая добавка С-3
10%-й раствор полиакриламида
Смола древесная омыленная
Вода 270 кг
140 кг
130 кг
0,81 кг
0,770 м³
8,1 кг
1,62 кг
0,37 кг
0,19 кг
167 л

Полученный полистиролбетон имеет следующие физико-механические характеристики: фактическая средняя плотность в сухом состоянии D=560 кг/м³<600 кг/м³; прочность на сжатие в 28-суточном проектном возрасте f_c=3,11 МПа>2,93 МПа при коэффиценте вариации v=0,17%; коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, λ=0,138<0,145 Вт / (м·°С).

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления полистиролбетонных изделий с теплоизоляционными, теплоизоляционно-конструкционными и конструкционно-теплоизоляционными свойствами. Наномодифицированная полистиролбетонная смесь включает следующие компоненты (на 1 м³ смеси): портландцемент - 85-300 кг; инертный заполнитель в виде песка строительного с модулем крупности от 0,7 до 1,5 мм - 0-140 кг; трепел, или опока, или диатомит, или их смесь, или зола-унос - 30-130 кг; аморфный наноразмерный диоксид кремния - 0,05-0,9 кг; вспененный гранулированный полистирол - 0,750-1,050 м³; распушенное хризотил-асбестовое волокно - 1,2-8,2 кг; пластифицирующая добавка С-3 - 0,2-1,8 кг; 10%-ный раствор полиакриламида - 0,3-0,5 кг; смола древесная омыленная или смола нейтрализованная воздухововлекающая - 0,01-0,2 кг; вода - 55-170 л. Изобретение позволяет получить полистиролбетонную смесь гомогенной структуры с заданной прочностью и с заданными теплоизоляционными свойствами для изделий с плотностью в сухом состоянии 150-600 кг/м³. 6 пр.

Наномодифицированная полистиролбетонная смесь, включающая портландцемент, полистирольный заполнитель, щелочестойкое минеральное волокно, полиакриламид, пластифицирующую добавку С-3, воздухововлекающую добавку и воду, отличающаяся тем, что в качестве щелочестойкого минерального волокна она содержит распушенное хризотил-асбестовое волокно, в качестве воздухововлекающей добавки - смолу древесную омыленную или смолу нейтрализованную воздухововлекающую и дополнительно содержит аморфный диоксид кремния с размером частиц 20-100 нм, трепел, или опоку, или диатомит, или их смесь, или золу-унос, песок строительный с модулем крупности 0,7-1,5 мм при следующем расходе компонентов на 1 м³ смеси:

портландцемент 85-300 кг песок строительный с модулем крупности от 0,7 до 1,5 мм 0-140 кг трепел, или опока, или диатомит, или их смесь, или зола-унос 30-130 кг аморфный диоксид кремния - nano-SiО₂ с размером частиц 20-100 нм 0,05-0,9 кг вспененный гранулированный полистирол 0,750-1,050 м³ распушенное хризотил-асбестовое волокно 1,2-8,2 кг пластифицирующая добавка С-3 0,2-1,8 кг 10%-ный раствор полиакриламида 0,3-0,5 кг смола древесная омыленная или смола нейтрализованная воздухововлекающая 0,01-0,2 кг вода 55-170 л