Сырьевая смесь для изготовления фиброгипсоцементобетонного композита с полидисперсным армированием Российский патент 2025 года по МПК C04B28/04 C04B41/65 C04B28/14 C04B14/14 C04B14/38 C04B111/20 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве изделий из фиброгипсоцементобетонного композита с полидисперсным армированием.

Изделия из гипса, даже без заполнителей, в отличие от изделий, приготовленных на цементе, характеризуются постоянным объемом. Для уменьшения удельного расхода вяжущего, улучшения пластических свойств гипсобетона рекомендуют применение заполнителей неорганического и органического происхождения. Для уменьшения плотности гипсобетона стремятся применять пористые заполнители, в том числе шлак [Волженский А.В., Ферронская А.В. Гипсовые вяжущие и изделия. М.: Стройиздат, 1974. - 328 c.], а также комбинированный заполнитель из кварцевого песка и древесных опилок.

Вместе с тем по данным [Копелянский Г.Д. Производственные факторы прочности строительного гипса. БТИ МПСМ РСФСР, 1948] и других исследователей введение заполнителей всегда приводит к снижению прочности гипсобетона. Это обусловлено тем, что гипсовые вяжущие при твердении имеют слабое сцепление с заполнителем. Сцепление вяжущего с заполнителем может обуславливаться чисто механическим защемлением минерального клея в шероховатостях и порах заполнителя. Но адгезия может в большей мере определяться и химическим взаимодействием контактирующих фаз.

Наиболее близкими являются сырьевые смеси для изготовления гипсобетона с использованием вулканического пепла и базальтовых волокон [Хежев Т.А., Матаев Т.З., Хежев Х.А. Патент РФ №2594493. Сырьевая смесь для изготовления фиброгипсобетонного композита // Бюлл. № 23. 2016.]. Недостатком этих составов является относительно низкая прочность на растяжение и изгиб, хрупкость фиброгипсобетона.

Целью изобретения является повышение прочности при изгибе и сжатии и уменьшение хрупкости фиброгипсобетона.

Сырьевая смесь для изготовления фиброгипсоцементобетонного композита содержит смесь строительного гипса и портландцемента, вулканического пепла, базальтового и полипропиленового волокна и воду. Гипсовые вяжущие должны соответствовать требованиям ГОСТ 125-79 «Вяжущие гипсовые». В качестве заполнителя и активной минеральной добавки применялся вулканический пепел Заюковского месторождения с максимальной крупностью зерен 5 мм.

Химический состав вулканического пепла представлен в таблице 1.

Таблица 1

Содержание основных компонентов в % от массы SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO TiO Na₂O+ +K₂O SO₃ п.п.п. 73,1 13,75 1,75 1,65 1,12 0,23 3,87 0,12 2,0

Для дисперсного армирования композита применялись:

базальтовое волокно производства ОАО «Ивотстекло» марки РНБ-9-1200-4с, соотношение длины волокон к диаметру на основе предварительных экспериментов принималось , длина 13 мм;

полипропиленовая фибра RS производства Руссеал длиной 12 мм (г. Санкт-Петербург).

Приготовление смеси осуществляли в смесителе принудительного действия, в которой в воду добавляли предварительно перемешанную всухую смесь гипса, портландцемента, пепла, базальтового и полипропиленового волокна, после чего перемешивание всех компонентов продолжали до получения однородной фиброгипсоцементобетонной смеси. Образцы размером 4х4х16 см формовали литьевым способом и осуществляли естественную сушку в воздушно-сухих условиях. Испытание образцов выполнялось в соответствии с ГОСТ 23789-79.

Составы исходных сырьевых смесей фиброгипсоцементобетонного композита с полидисперсным армированием согласно изобретению и их основные физико-механические свойства приведены в таблице 2.

Таблица 2

Составы Соотношение компонентов в смеси, мас. % Свойства бетона гипс пепел цемент волокно вода плотность, кг/м³ предел прочности при изгибе (МПа) в возрасте предел прочности при сжатии (МПа) в возрасте базальтовое полипропиленовое 2 ч 28 сут 2 ч 28 сут Прототипы 1 67,0 - - - - 33,0 1240 2,6 4,5 5,3 10,5 2 36,5 36,5 - - - 27,0 1183 2,1 3,8 4,6 8,0 3 28,6 35,7 7,1 - - 28,6 1195 2,3 4,0 5,4 8,6 4 25,0 35,7 10,7 - - 28,6 1182 1,8 3,8 4,2 8,2 5 28,3 34,9 7,1 1,1 - 28,6 1197 3,6 6,7 5,9 9,7 6 28,3 34,8 7,0 1,3 - 28,6 1195 3,7 6,9 6,2 10,5 7 28,2 34,7 7,0 1,5 - 28,6 1198 3,4 6,5 5,7 9,5 8 28,3 34,9 7,1 - 0,35 29,35 1187 2,5 4,3 5,6 8,7 9 28,3 34,8 7,0 - 0,42 29,48 1185 2,6 4,5 5,8 8,9 10 28,2 34,7 7,0 - 0,48 29,62 1188 2,4 4,2 5,5 8,6 Разработанные фиброгипсоцементобетонные композиты с полидисперсным армированием 11 28,3 34,55 7,1 1,1 0,35 28,6 1190 4,8 8,9 8,1 13,4 12 28,3 34,38 7,0 1,3 0,42 28,6 1192 5,0 9,2 8,5 14,5 13 28,2 34,22 7,0 1,5 0,48 28,6 1194 4,5 8,7 7,8 13,1

В экспериментах были использованы гипсовое вяжущее Усть-Джегутинского гипсового комбината марки Г-5 БII, портландцемент ПЦ500-Д0 производства ЗАО «Белгородский цемент».

Введение полипропиленовых волокон в гипсоцементобетонную смесь не оказывает заметного влияния на прочностные свойства гипсобетона, в случае введения базальтовых волокон повышает предел прочности при сжатии фиброгипсоцементобетонного композита в 1,15-1,18 раза, при изгибе - в 1,56-1,72 раза по отношению к прочности исходной матрицы.

Анализ полученных результатов показывает, что полидисперсное армирование базальтовыми и полипропиленовыми волокнами позволило по сравнению с контрольными составами на базальтовых волокнах (прототипами) повысить прочность фиброгипсоцементобетонного композита на сжатие более чем в 1,38 раза, на изгиб в 1,34 раза.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве изделий из фиброгипсобетонного композита. Целью изобретения является расширение сырьевой базы, уменьшение удельного расхода гипса, повышение прочности и водостойкости гипсобетона. Сырьевая смесь для изготовления фиброгипсоцементобетонного композита с полидисперсным армированием содержит строительный гипс марки Г-5 БII, портландцемент марки ПЦ500 Д0, вулканический пепел, базальтовое волокно длиной 13 мм, полипропиленовое волокно длиной 12 мм и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %: строительный гипс марки Г-5 БII 28,2-28,3, вулканический пепел 34,22-34,55, портландцемент марки ПЦ500 Д0 7,0-7,1, указанное базальтовое волокно 1,1-1,5, указанное полипропиленовое волокно 0,35-0,48, вода - остальное. 2 табл.

Сырьевая смесь для изготовления фиброгипсоцементобетонного композита с полидисперсным армированием, характеризующаяся тем, что содержит строительный гипс марки Г-5 БII, портландцемент марки ПЦ500 Д0, вулканический пепел, базальтовое волокно длиной 13 мм, полипропиленовое волокно длиной 12 мм и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:

строительный гипс марки Г-5 БII 28,2-28,3 вулканический пепел 34,22-34,55 портландцемент марки ПЦ500 Д0 7,0-7,1 указанное базальтовое волокно 1,1-1,5 указанное полипропиленовое волокно 0,35-0,48 вода остальное