Теплоизоляционный композиционный материал на основе костры технической конопли Российский патент 2025 года по МПК C04B28/04 C04B14/06 B33Y70/00 C04B103/32 

Теплоизоляционный материал для заполнения 3D форм печатной опалубки стен несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений разработанный на основе смешанного вяжущего и костры технической конопли, указанный в данном изобретении, удовлетворяет эксплуатационным требованиям, предъявляемым к конструкционно - теплоизоляционным материалам на основе органических заполнителей. Имеет хорошие прочностные характеристики, минимальную плотность, является биологическистойким материалом.

Известен патент на сырьевую смесь: «Сырьевая смесь для изготовления изделий из поризованного арболита и способ изготовления изделий из сырьевой смеси» (RU 2796512 С1). Сырьевая смесь для изготовления изделий из поризованного арболита, содержащая заполнитель растительного происхождения, цемент, пенообразователь и воду, отличающаяся тем, что в качестве заполнителя растительного происхождения содержит щепу хвойных пород, костру или лузгу сельскохозяйственных культур, в качестве пенообразователя - ПБ2000 и дополнительно содержит минеральную добавку карбонатных пород, гиперпластификатор Carbonic или Cementon, редиспергируемый полимерный порошок Dairen, или Axilat, или Acronal, хлористый кальций, сульфат алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 27-33; минеральная добавка карбонатных пород - 5,4-6,5;указанный редиспергируемый полимерный порошок - 1,8-2,2; хлористый кальций - 1,8-2,2; сульфат алюминия - 0,7-0,9; указанный гиперпластификатор - 0,25-0,33; пенообразователь ПБ2000 - 0,25-0,33; заполнитель растительного происхождения - 20-25,5;вода - остальное. Недостатком данного состава является многокомпонентность и сложность состава, а также не оправдано применение сульфата алюминия при использовании костры и лузги, а также роль и вид полимерного порошка.

Известна смесь: «Сырьевая смесь для ячеистых бетонов» (RU 2767503 С1). Сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона неавтоклавного твердения, включающая портландцемент, волокнистый наполнитель, предварительно минерализованный, молотую известь, алюминиевую пудру и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит строительный гипс, а в качестве волокнистого наполнителя - отход льнопереработки - костру льна с размерами волокон 0,15-2,5 мм, предварительно минерализованную жидким натриевым стеклом, при следующем содержании компонентов, мас.%: портландцемент - 24-32;костра льна - 16-24;жидкое натриевое стекло - 3,9-4,4;молотая известь - 2,3-3,1;гипс строительный - 1,9-2,6; алюминиевая пудра - 0,31-0,38; вода - остальное. Это смесь имеет ряд недостатков: одним из основных является сложность технологического решения, заключающаяся в предварительной минерализации волокнистого наполнителя (отходов льна) очевидно для ликвидации сахаров в составе, ограничение по размерам волокон от0,15 до 2.,5 мм, что влечет за собой как минимум две технологические операции: -измельчение, -сепарация. Также в состав вводится порошок алюминия, который приводит к увеличению себестоимости, хотя в технологическом плане его присутствие не оправдано.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав (патент RU 2594 024) состоящий из, масс% :60-75 неорганического вяжущего и 25-40 органического заполнителя в виде костры льна с размером частиц от 5-30мм. Основным недостатком данного состава является ограниченная вариативность органического заполнителя, что как следствие приводит к усложнению технологического процесса подготовки заполнителя, также, как и длительное дополнительное время сушки (до 2х месяцев). Данный состав имеет небольшую механическую прочность, что ограничивает сферу его применения.

Для усовершенствования технологии получения и увеличения механической прочности при минимальной плотности теплоизоляционного материала предложено добавление в состав пуццолановых активаторов, таких как белая сажа БС-120 (диоксид кремния) и микрокремнезем. В качестве армирующего компонента используется костра технической конопли, которая повышает биостойкость состава, а также уменьшает плотность, за счет чего облегчается конструкция и уменьшается нагрузка на фундамент. Введение в состав поликарбоксилатного пластификатор П-17 положительно влияет на В/Т отношение при сохранении подвижности раствора, что значительно снижает вероятность усадки. Для достижения указанного технического результата предложено использовать в композиционном составе следующие компоненты в соотношениях мас. %:

-цемент М500:18,54-20,08;

-известь гашенная:13,45-16,02;

-вода:37,64-47,09;

-микрокремнезем:2,15-3,05;

-гипс Г-16: 8,05-10,1;

-пластификатор поликарбоксилатный П-17: 1,01-1,5;

-диоксид кремния БС120: 2,98-3,78;

-костра технической конопли:4,7-7,86.

В таблице 1 представлены составы, предлагаемых теплоизоляционных композитов на основе костры технической конопли.

Таблица 1.

Марка состава Компоненты, мас. % Цемент М500 Гашенная известь Ca(OH)₂ Микрокремнезем Пластификатор поликарбоксилатный П-17 Гипс Г-16 Диоксид кремния БС120 Костра технической конопли H₂O ТМК-6 18,5 16,0 3,1 1,0 10,1 3,8 7,9 39,6 ТМК-5 18,6 15,5 2,9 1,2 10,1 3,6 7,3 40,8 ТМК-4 18,7 15,0 2,9 1,2 9,9 3,3 5,4 43,7 ТМК-3 19,2 14,7 2,7 1,3 9,5 3,2 5,2 44,1 ТМК-2 19,7 13,9 2,6 1,5 8,8 3,2 4,9 45,5 ТМК-1 20,1 13,5 2,2 1,5 8,1 3,0 4,7 47,1

В таблице 2 представлены результаты, исследования физико-механических свойств предлагаемых теплоизоляционных композитов.

Таблица 2.

Марка состава Название свойства Морозостойкость, циклы Плотность, г/см³ Усадка,% Коэффициент теплопроводности, Вт/м*град. С Скорость схватывания, мин Предел прочности образцов при сжатии R_c, МПа ТМК-6 35 0,56 3 0,076 7-12 1,54 ТМК-5 35 0,63 3 0,077 7-12 1,76 ТМК-4 35 0,65 3 0,084 7-12 1,98 ТМК-3 35 0,67 3 0,092 7-12 2,01 ТМК-2 35 0,7 3 0,095 7-12 2,15 ТМК-1 35 0,74 3 0,098 7-12 2,17 Арболит 25 0,4-0,85 4 0,07-0,17 - 0,5-3,5

Из таблицы 2 видно, что предлагаемый состав имеет улучшенные эксплуатационные свойства по сравнению с традиционным арболитам.

Предлагаемый композиционный материал изготавливается по следующей технологии с учетом скорости схватывания. Для этого необходимо стремиться к минимизации времени приготовления смеси при соединении ГЦВ с жидкой составляющей. В связи с этим, предварительно рекомендуется подготовить, дозировать и смешать все сухие ингредиенты и вводить их в воду, смешанную с пластифицирующей добавкой. Таким образом, приготовление костробетонной смеси рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

1) Подготовка органического заполнителя (костры конопли).

Предварительно костра измельчается до фракции 5-7 мм

2) Приготовление вяжущего.

Производится дозирование компонентов сложного вяжущего в сухом виде (по массе): цемент, гипс, микрокремнезем, белая сажа, известь. Затем их перемешивание в течение 0,5…1 мин до однородной сухой массы (окончание перемешивания определить визуально).

3) Подготовка жидких компонентов.

Производится дозирование воды, а также пластификатора (предварительно подготовленного раствора поликарбоксилата в воде. Раствор перемешивается в течение рекомендуемого производителем времени - 2 мин.

4) Смешивание заполнителя и вяжущего

Смесь гипсоцементного вяжущего (ГЦВ) добавляется в костру конопли, полученная масса перемешивается до однородной массы в течение 1 мин. Степень однородности получаемой смеси определяется визуально.

5) Смешивание сухих компонентов с жидкими.

В воду засыпается смесь вяжущего с кострой и производится тщательное перемешивание в течение 5-7 минут. Время перемешивания может быть увеличено в случае необходимости (если визуально определена недостаточная однородность костробетонной смеси). Однако, нужно помнить, что приготовленная костробетонная смесь быстросхватывающаяся, и чем длиннее цикл приготовления ее, тем меньше времени останется на ее укладку в опалубку.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к легким бетонам на цементном вяжущем и органических заполнителях растительного происхождения, предназначенных для несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, к которым предъявляют требования технической безопасности и энергоэффективности. Технический результат - разработка композита для применения его при строительстве зданий и сооружений методом 3D-печати, отвечающего следующим требованиям: состав должен обладать достаточной текучестью для заполнения 3D-печатной опалубки стен без использования процесса вибрирования, высокой скоростью схватывания, минимальной теплопроводностью и водоотделением после укладки. Предлагаемый состав состоит из цемента М500, извести гашеной, воды, микрокремнезема, гипса Г-16, костры технической конопли, диоксида кремния БС120, пластификатора поликарбоксилатного в следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент М500 18,54-20,08; известь гашеная 13,45-16,02; вода 37,64-47,09; микрокремнезем 2,15-3,05; гипс Г-16 8,05-10,1; пластификатор поликарбоксилатный П-17 1,01-1,5; диоксид кремния БС120 2,98-3,78; костра технической конопли 4,7-7,86. 2 табл.

Состав теплоизоляционного материала для заполнения 3D-форм печатной опалубки стен несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений состоит из цемента М500, извести гашеной, воды, микрокремнезема, гипса Г-16, костры технической конопли, диоксида кремния БС120, пластификатора поликарбоксилатного П-17 в следующем соотношении компонентов, мас. %:

цемент М500 18,54-20,08;

известь гашеная 13,45-16,02;

вода 37,64-47,09;

микрокремнезем 2,15-3,05;

гипс Г-16 8,05-10,1;

пластификатор поликарбоксилатный П-17 1,01-1,5;

диоксид кремния БС120 2,98-3,78;

костра технической конопли 4,7-7,86.