способ изготовления гранулированного пористого заполнителя для бетонов

Формула изобретения

Способ изготовления гранулированного пористого заполнителя для бетонов, включающий приготовление жидкостекольной смеси перемешиванием жидкого стекла плотностью 1450 кг/м³ и тонкомолотого минерального наполнителя, получение из нее гранул и их вспучивание при температуре 450°С, отличающийся тем, что при приготовлении жидкостекольной смеси используют жидкое стекло с модулем m, равным 2,5-3,2, и воду, а вспученные гранулы подвергают дополнительной термообработке при температуре 600°С в течение 5-20 мин при следующем соотношении компонентов жидкостекольной смеси, мас.%:

жидкое стекло	66-91
тонкомолотый минеральный наполнитель	5-30
вода	4

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области промышленности строительных материалов и может быть использовано для получения гранулированного теплоизоляционного материала и заполнителя для легких бетонов.

Известен способ получения пористого гранулированного заполнителя для изготовления пенополистиролбетонов на основе суспензионного гранулированного полистирола, который заключается во вспенивании гранул полистирола и получении гранулированного пористого материала с насыпной плотностью 10-20 кг/м³ [ОСТ 301-05-202-92Е. Полистирол вспенивающийся. Технические условия]. Данный материал обладает существенными недостатками - со временем вспененные гранулы пенополистирола могут давать усадку, при нагревании до температуры 150°С начинают плавиться и теряют свою форму, пористую структуру, что приводит к потере теплофизических и прочностных свойств изделий. Кроме этого, при эксплуатации таких материалов в строительстве происходит выделение вредных органических веществ.

Известен состав гранулированного теплоизоляционного материала, включающий, мас.%: микрокремнезем - 41,37, пек талловый омыленный с концентрацией 83,5% в пересчете на сухое вещество - 0,21, раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na₂O - 21,39, вода - 36,45; и способ его получения, который включает приготовление суспензии из компонентов смеси, гидротермальную обработку суспензии при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин, грануляцию с последующей термообработкой сырцовых гранул при 350-400°С в течение 10 мин (Патент RU № 2267468, МПК С04В 28/26, 2006).

Недостатками известного состава и способа являются сложность технологических операций и необходимость проведения предварительной гидротермальной обработки сырьевой смеси, а также высокие значения насыпной плотности, объемного водопоглощения и низкая общая пористость гранулированного теплоизоляционного материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является сырьевая смесь и способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из жидкого стекла - стеклопора [Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. М.: Высшая школа, 1989. - 384 с.]. Сырьевая смесь включает следующие компоненты: 93-95% жидкого стекла плотностью 1400-1450 кг/м³, 7-5% тонкодисперсного неорганического наполнителя с удельной поверхностью 2000-3000 см²/г и 0,5-1% гидрофобизующей добавки - кремнийорганической жидкости (например, ГКЖ-10). Способ изготовления стеклопора заключается в следующем: сырьевая смесь, перемешанная до однородного состояния, подается в капельном виде в раствор хлорида кальция с температурой 22-30°С и выдерживается в течение 40 мин для формирования гранул. Полученные сырцовые гранулы подсушиваются при 85-90°С в течение 10-20 мин и затем вспучиваются при 350-500°С в течение 1-3 мин.

Этот способ выбран в качестве прототипа. Основными недостатками гранулированного стеклопора, полученного по этому способу, являются рыхлая структура и низкая прочность гранул, низкая водостойкость и высокое объемное водопоглощение, порядка 12-18%.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности и водостойкости гранулированного заполнителя для бетонов на основе жидкостекольных смесей.

Поставленная задача достигается тем, что способ, включающий приготовление жидкостекольной смеси перемешиванием жидкого стекла плотностью 1450 кг/м³ и тонкомолотого минерального наполнителя, получение из нее гранул и их вспучивание при термообработке, отличается тем, что при приготовлении жидкостекольной смеси используется жидкое стекло с модулем, равным 2,5-3,2, и вода, а после вспучивания гранул при температуре 450°С они дополнительно подвергаются термообработке при температуре 600°С в течение 5-20 мин при следующем соотношении компонентов жидкостекольной смеси (мас.%):

жидкое стекло - 66-91;

тонкомолотый минеральный наполнитель - 5-30;

вода - 4.

В качестве тонкомолотого минерального наполнителя можно использовать тонкомолотые до удельной поверхности 2200-3500 см² /г известняк, доломит, трепел, диатомит, микрокремнезем. Вода вводится для регулирования вязкости жидкостекольной смеси и оптимизации процесса жидкостной грануляции. Жидкое стекло, имеющее модуль в пределах 2,5-3,2, обладает хорошей поризационной способностью и наиболее применимо для жидкостной грануляции.

Способ приготовления гранулированного пористого заполнителя для бетонов заключается в следующем. Жидкое стекло с модулем m, равным 2,5-3,2, плотностью 1450 кг/м³ и тонкомолотый минеральный наполнитель, отдозированные в заданных количествах, тщательно перемешивают в течение 10 мин. Гранулирование смеси можно проводить двумя способами. По первому способу жидкостекольная смесь готовится в двухвальном смесителе, и процесс интенсивного перемешивания длится 5-15 мин. Далее смесь поступает в шнековый гранулятор для механической грануляции. Продавленную через решетку смесь на выходе из гранулятора опудривают молотыми отходами вспученных гранул. Жгуты материала отламываясь, попадают в тарельчатый гранулятор, где окатываются, после чего подсушиваются. По второму способу смесь подвергают жидкостной грануляции в растворе хлорида кальция плотностью 1350-1390 кг/м³. Полученные после гранулирования смеси жидкостекольные гранулы дополнительно подсушивают до остаточной влажности 35-38% при температуре до 90°С и затем полученные гранулы подвергают двухстадийной термообработке:

1. Предварительная поризация - вспучивание при температуре 450°С в течение 30 минут. В результате получают гранулы размером 8-10 мм с рыхлой непрочной структурой;

2. Термообработка вспученных гранул при температуре 600°С с выдержкой 5-20 мин.

В результате дополнительной термообработки размер гранул уменьшается за счет усадки с перераспределением поровой структуры, при этом общая пористость гранул не снижается, а размер пор уменьшается пропорционально размеру гранул. Образование тонкопористой структуры гранул приводит к повышению их прочности, а образующийся плотный поверхностный слой снижает водопоглащение гранул по массе в 5-8 раз, а по объему - в 1,4-1,5 раза.

Данные по свойствам полученных материалов представлены в таблице.

Существенным преимуществом предлагаемого способа изготовления гранулированного пористого заполнителя для бетонов является повышенная прочность гранул, которая сохраняется при перемешивании бетонной смеси и в процессе гидратации и твердения цементной матрицы.

Пористый гранулированный материал, изготовленный по предлагаемому способу, можно использовать также при производстве негорючих, экологически чистых теплоизолирующих засыпок и найдет широкое применение при производстве современных строительных материалов.