сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного ячеистого бетона

Формула изобретения

Сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона, включающая вяжущее, отходы камнепиления горных пород фр. менее 0,14 мм и 0,14-1,25 мм, пенообразователь ПО-ЗНП, дисперсную арматуру и воду, отличающаяся тем, что она содержит вяжущее щелочно-кремнеземистое, изготавливаемое путем одновременного разогрева и перемешивания жидкого щелочного отхода - соапстока и тонкодисперсного спонголита при температуре 80-95°С до получения водного раствора силиката натрия с силикатным модулем 2,7-3,0, и дополнительно отвердитель - феррохромовый шлак при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанное вяжущее	25-35
феррохромовый шлак	4,0-5,6
указанные отходы фр. менее 0,14 мм	10-20
указанные отходы фр. 0,14-0,63 мм	5-10
указанные отходы фр. 0,63-1,25 мм	5-15
пенообразователь ПО-ЗНП	0,08-0,3
дисперсная арматура	0,4-2,5
вода	остальное.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к теплоизоляционным бетонам ячеистой структуры, и может быть использовано для тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Известна ячеистая бетонная смесь [1], включающая портландцемент, золу-унос ТЭЦ, алюминиевую пудру, синтетические волокна и воду.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является сырьевая смесь для приготовления ячеистых бетонов [2], включающая портландцемент, отходы камнепиления горных пород, пенообразователь, дисперсную арматуру и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент	27-32
Отходы камнепиления горных пород, фр. менее 0,14 мм	15-20
0,14-1,25 мм	10-15
Пенообразователь ПО-ЗНП	0,10-0,25
Дисперсная арматура	0,5-2,0
Вода	остальное

Недостатком этого состава является высокая средняя плотность и теплопроводность ячеистого бетона.

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение средней плотности и теплопроводности теплоизоляционного бетона ячеистой структуры.

Данный технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона, включающая вяжущее, отходы камнепиления горных пород фр. менее 0,14 мм и 0,14-1,25 мм, пенообразователь ПО-ЗНП, дисперсную арматуру и воду, содержит вяжущее щелочно-кремнеземистое, изготавливаемое путем одновременного разогрева и перемешивания жидкого щелочного отхода - соапстока и тонкодисперсного спонголита при температуре 80-95°С до получения водного раствора силиката натрия с силикатным модулем 2,7-3,0, и дополнительно отвердитель - феррохромовый шлак при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанное вяжущее	25-35
феррохромовый шлак	4,0-5,6
указанные отходы фр. менее 0,14 мм	10-20
указанные отходы фр. 0,14-0,63 мм	5-10
указанные отходы фр. 0,63-1,25 мм	5-15
пенообразователь ПО-ЗНП	0,08-0,3
дисперсная арматура	0,4-2,5
вода	остальное

Щелочно-кремнеземистое вяжущее (водный раствор силиката натрия) изготавливается путем одновременного разогрева и перемешивания жидкого щелочного отхода - соапстока и тонкодисперсного спонголита соответствующего состава при температуре 80-95°С до получения водного раствора силиката натрия с силикатным модулем 2,7-3,0.

Спонголит - кремнистая порода (аморфный SiO ₂) Дагестанского месторождения. Используются спонголиты Дагестанского месторождения, имеющие следующий состав, мас.%: SiO₂ - 92,23, TiO₂ - 0,02, Al₂О₃ - 0,55, FeO -0,25, Fe₂О₃ - 0,55, CaO - 1,88, MgO - 0,30, SO₃ - 0,10, P₂O₅ - 0,03, K₂O - 0,17, Na₂O - 0,20, СО₂ - 1,34, прочие примеси - 2,38. Истинная плотность спонголитов равна 2,56-2,59 г/см ³, пористость от 5,4 до 16,4%, прочность в куске в сухом состоянии 51,6-69,8 МПа.

Соапсток - жидкий отход щелочной рафинации жиров, например рыбьих жиров Махачкалинского рыбоконсервного завода.

Отвердитель - феррохромовый шлак - отход электрометаллургического производства. Феррохромовый шлак содержит, мас.%: SiO ₂ 25-30, CaO 40-50, Fe₂О ₃ и FeO не более 1, Al₂O ₃ 4-8 и других примесей не более 20. Тонкость помола феррохромового шлака должна быть такой, чтобы сквозь сито №008 проходило не менее 70% взятой пробы.

В качестве заполнителя использовались отходы камнепиления, например известнякопиления, следующего состава, мас.%: СаСО₃ 85,0-93,0, SiO ₂ 4,0-10,0, Al₂О₃ 2,0-3,0, Fe₂O₃ 1,0-2,0.

Пенообразователь ПО-ЗНП (раствор углеводородных анионных поверхностно-активных веществ со стабилизирующими добавками) выпускается в соответствии ТУ 38-00-0580-7999-20-93 Новочеркасским заводом синтетических продуктов и имеет следующие показатели:

Внешний вид - прозрачная жидкость без осадка

Плотность пенообразователя при 20°С, г/см³ - 1020-1080

Кинематическая вязкость при 20°С, мм²/c - не более 100

Водородный показатель (рН) - 7,0-10,0

Средняя плотность пены должна находиться в пределах 50-65 кг/м ³

Пена не должна разрушаться (оседать) в течение 30 минут с момента ее приготовления.

В качестве дисперсной арматуры можно использовать капрон, лавсан, полипропилен и т.п., например использовалась дисперсная арматура «Капрон» по ГОСТ 22693 с техническими условиями: плотность - 1,14 г/см ³, модуль упругости при растяжении - 90000 МПа, прочность при растяжении - 700 МПа, растяжимость - 4-7%.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были изготовлены образцы размерами 10×10×10 см из ячеистого пенобетона различных составов по следующей технологии. Отдозированные компоненты пенобетона: щелочно-кремнеземистое вяжущее, отвердитель, отходы камнепиления, дисперсная арматура совместно перемешивали с водой в пеномешалке в течение 4-5 минут до получения гомогенной растворной смеси, после чего вводилась заранее приготовленная пеногенератором пена и производилось перемешивание в течение 5-6 минут до получения однородной устойчивой пеномассы.

Для получения однородной устойчивой пеномассы при ее изготовлении необходимо соблюдать следующие условия:

- средняя плотность раствора должна быть в пределах 500-550 кг/м³;

- консистенция раствора должна соответствовать расплыву по вискозиметру Суттарда 106...115 мм;

- средняя плотность пены должна находиться в пределах 50-65 кг/м³;

- пена не должна разрушаться (оседать) в течение 30 минут с момента ее приготовления;

- средняя плотность пенобетонного раствора должна изменяться соответственно марке изготовляемых изделий по плотности.

Приготовленную таким образом пенобетонную смесь заливали в стальные формы соответствующих размеров. Отформованные образцы после выдержки в естественных условиях загружали в сушильную камеру на тепловую обработку при 110-120°С для окончательного обезвоживания системы и закрепления межпоровых перегородок.

После сушки образцы подвергались испытаниям в соответствии с требованиями ГОСТ 10180, результаты которых приведены в таблице. Откуда следует, что предлагаемая ячеистая пенобетонная смесь при низкой средней плотности 300-400 кг/м³ обладает достаточно высокой прочностью при сжатии (1,73-2,05 МПа). Теплопроводность при этом 2-3 раза ниже, чем известный прототип ячеистого бетона.

Кроме того, применение щелочно-кремнеземистой композиции из доступного местного минерального сырья и технологических отходов в качестве вяжущего взамен дорогостоящего портландцемента позволит снизить стоимость единицы продукции ячеистого бетона, что в свою очередь расширит область их применения.

Источники информации

1. SU 863545 А, 15.09.81. Сырьевая смесь для изготовления ячеистых бетонов.

2. RU 2133244 С1, кл. С04В 38/10, Бюл. №20, 1999. Сырьевая смесь для изготовления ячеистых бетонов.

Таблица
Физико-механические свойства теплоизоляционного ячеистого бетона
Состав		Содержание компонентов в массовых долях									Средняя плотность, кг/м3	Прочность при сжатии, МПа	Теплопроводность, Вт/(м·К)
		Портладцемент	Щелочно-кремнеземистое вяжущее	Заполн. по фракциям, мм			Отвердитель феррохромовый шлак	Пенообразователь	Дисперсная арматура	Вода
				мельче 0,14	от 0,14 до 0,63	от 0,63 до 1,25
Известный	1	25	-	10	10	10	-	0,08	0,4	44,52	618	2,26	0,25
	2	27	-	15	10	5	-	0,1	0,5	42,4	647	2,37	0,254
	3	30	-	20	5	5	-	0,2	1,0	38,8	622	2,29	0,252
	4	32	-	15	5	10	-	0,25	2,0	35,75	673	2,48	0,265
	5	35	-	10	5	15	-	0,3	2,5	32,2	692	2,31	0,27
Предлагаемый	1		25	10	10	10	4,0	0,08	0,4	40,52	300	1,60	0,084
	2		27	15	10	5	4,3	0,1	0,5	39,4	324	1,73	0,09
	3		30	20	5	5	4,8	0,2	1,0	34,0	360	1,92	0,10
	4		32	15	5	10	5,12	0,25	2,0	30,63	384	2,05	0,107
	5		35	10	5	15	5,6	0,3	2,5	26,6	420	2,24	0,117