способ получения теплоизоляционного пеностеклокерамического материала

Формула изобретения

Способ получения теплоизоляционного пеностеклокерамического материала, включающий совместное перемешивание тонкомолотой горной породы, минерального вяжущего, корректирующих добавок, вспенивающего агента и воды, отличающийся тем, что в качестве горной породы используют опоку, в качестве минерального вяжущего - шлакопортландцемент, в качестве стабилизирующей добавки - смесь полиакриламидного геля и карбамидоформальдегидной жидкости, взятых в соотношении 1:1, в качестве флюсующей добавки -легкоплавкую фритту, специально подобранного состава, в качестве вспенивающего агента - пенообразователь марки «ПО-6ТС» или «ПБ-2000», при этом опоку и фритту перед смешиванием измельчают до удельной поверхности 3500 4000 см²/г, в качестве вспенивающего агента используют предварительно приготовленную пену, стабилизированную добавкой из смеси полиакриламидного геля и карбамидоформальдегидной жидкости, обжиг отформованных изделий ведут при температуре 950°С, при этом соотношение компонентов смеси составляет, мас.%:

Указанная горная порода	45,5 47,0,
Указанное минеральное вяжущее	6,5 7,0
Указанная стабилизирующая добавка	0,8 0,9
Указанная флюсующая добавка	15,0 17,0
Указанный пенообразователь	0,65 0,7
Вода	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству теплоизоляционных ячеистых строительных материалов, а именно к получению пеностеклокерамического материала, и может быть использовано для изготовления эффективного теплоизоляционного слоя ограждающих конструкций жилых и производственных зданий.

Известна смесь для приготовления пеностекла, включающая перлит, осадочную кремнеземистую породу (диатомит, трепел, опоку), газообразователь, которую измельчают до получения порошка с удельной поверхностью 3000 5000 см²/г при следующем соотношении компонентов, мас.% (А.с. № 1073199, С03С 11/00, БИ № 6, 1984)(1):

Осадочная горная порода	15 70
Гидрооксид натрия	6 15
Газообразователь	0,02 1,5
Перлит	остальное

К недостаткам известного способа относится высокое содержание гидрооксида натрия, что сопровождается снижением водостойкости и повышением водопоглощения материала, ухудшающего его теплоизолирующие свойства в процессе эксплуатации.

Наиболее близким изобретением, взятым в качестве прототипа, является способ получения пенокерамических изделий, включающий перемешивание предварительно приготовленной пены с твердыми компонентами сырьевой смеси, формование, сушку отформованных изделий при температуре 40 60°С и обжиг изделий при температуре 980 1050°С. При этом соотношение компонентов упомянутой смеси, % (Пат. № 2349563, С04В 38/02, БИ № 8, 2009) (2):

Глина	- 36,3 41,9
Молотый бой керамического кирпича	- 7,72 9,10
Древесные опилки	- 1,9 4,4
Портландцемент	- 4,25 4,80
Отход травления алюминия	- 3,20 5,30
Молотое стекло	- 6,30 9,70
Жидкое стекло	- 1,25 1,29
Пластификатор	- 0,10 0,20
Пена	- 0,30 0,40
Вода	- 30,1 32,6

Недостатком указанного способа является большое количество компонентов, усложняющее процесс получения материала, а также высокие значения плотности и теплопроводности материала.

Изобретение направлено на снижение теплопроводности и сорбционного увлажнения, повышение прочности и расширение сырьевой базы для производства пеностеклокерамических изделий.

Указанный технический эффект достигается тем, что композиция для изготовления пеностеклокерамического материала содержит в качестве основного компонента осадочную кремнеземистую горную породу - опоку, минеральное вяжущее, стабилизирующую и флюсующую добавки, воду и пенообразующее поверхностно-активное вещество и отличается тем, что в качестве минерального вяжущего содержит шлакопортландцемент марки ЦЕМ III/А 32,5Н (ГОСТ 31108-2003), в качестве стабилизирующей добавки - смесь полиакриламидного геля (ТУ6-01-1049-92) и карбамидоформальдегидной жидкости марки КФЖ-М (ГОСТ 14231-88), взятых в соотношении 1:1, в качестве флюсующей добавки - легкоплавкую фритту специально подобранного состава, в качестве пенообразующего поверхностно-активного вещества - пенообразователь марки «ПО-6ТС» (ТУ 0258-147-05744685-98) или «ПБ-2000» (ТУ 2481-185-05744685-01) в следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанная горная порода	- 45,5 47,0,
Указанное минеральное вяжущее	- 6,5 7,0
Указанная стабилизирующая добавка	- 0,8 0,9
Указанная флюсующая добавка	-15,0 17,0
Указанный пенообразователь	- 0,65 0,7
Вода	- остальное

Использование в качестве основного компонента сырьевой смеси широко распространенного непластичного керамического сырья в виде опоки в сочетании с доступным шлакопортландцементом и указанной смеси добавок позволяет значительно расширить сырьевую базу и обеспечить улучшение показателей средней плотности и коэффициента теплопроводности теплоизоляционного строительного материала.

Введение полимерной добавки позволяет значительно повысить устойчивость пеномассы, а добавление фритты - решить задачу моделирования заданного минералофазового состава пеностеклокерамического материала по требуемым показателям средней плотности, прочности и теплопроводности.

Для получения пеностеклокерамических изделий использовали следующие компоненты:

- опока Степановского месторождения Пензенской области;

- фритта, полученная измельчением до удельной поверхности 3500 4000 см²/г отходов производства оптического стекла (фритта № 1 в табл.2);

- фритты, полученные измельчением до удельной поверхности 3500 4000 см²/г предварительно обожженных при температуре 850 900ГС многокомпонентных шихт (фритты № 2, , № 4 в табл.2).

Составы указанной горной породы и отходов производства оптического стекла (ОПОС) приведены в табл.1.

Таблица 1
Компонент	Содержание, % по мас.
	SiO2	Al2O 3	Fe2 O3	СаО	Na2O	PbO	ппп
Указанная горная порода	84,70	2,52	1,88	1,5	-		9,4
ОПОС	27,40				1,7	70,90	-

Многокомпонентные шихты для приготовления легкоплавких и малотеплопроводных фритт готовили из смесей, содержащих % по массе: опоку указанного месторождения - 60, воздушную известь (СаО) - 11 и натрийсодержащую соль: Na ₂B₄О₇ по ГОСТ 8429-77 (фритта № 2 в табл.2); NaF по ГОСТ 4463-77 (фритта № 3 в табл.2) или Na₂SiF₆ по ТУ 113-08-587-86 (фритта № 4 в табл.2) - остальное.

Вода, применяемая для изготовления пеностеклокерамического материала, соответствует ГОСТ 23732-79.

Теплоизоляционный пеностеклокерамический материал изготавливают следующим образом. Первоначально приготавливают раствор, состоящий из отмеренных количеств воды, стабилизирующей добавки и пенообразователя. Затем раствор вспенивают путем увеличения скорости вращения ротора смесителя до 800 1000 об/мин. Далее в указанном режиме перемешивания в смеситель, содержащий пеномассу, добавляют предварительно гомогенизированную смесь, состоящую из отдозированных количеств указанной горной породы, минерального вяжущего и флюсующей добавки. Из полученной смеси изготавливают образцы стандартного размера, которые выдерживают в течение трех суток при естественных условиях твердения до набора прочности и частичного испарения избытка воды. Далее образцы подвергают тепловой обработке по режиму:

- подъем температуры до 900 950°С в течение 1,5 2 часов;

- изотермическая выдержка при температуре 950°С в течение 2 3 часов;

- снижение температуры до 20°С в течение 5 6 часов.

Составы предлагаемой композиции для изготовления теплоизоляционного пеностеклокерамического материала и свойства готовых изделий приведены в табл.2 и 3.

Таблица 2
№ состава	Состав смеси, мас.%
	Опока	Флюсующая добавка	Минеральное вяжущее	Пенообразователь	Стабилизирующая добавка	Вода
1	45,5	Фритта № 1 15,0	6,5	0,65	0,9	остальное
2	47,0	Фритта № 2 16,0	7,0	0,7	0,8
3	46,0	Фритта № 3 15,0	7,0	0,7	0,8
4	47,0	Фритта № 4 17,0	7,0	0,7	0,8
Состав по прототипу
	Глина 32,0 45,5	Молотое стекло 3,3 9,7	Портландцемент 3,1 4,8	0,3 0,4	Отход травления алюминия 3.3 6,3	31,0 32,8	Кирпичный бой 7,3 9,2	Древесные опилки 1,9 4,4	Жидкое стекло 1,25 1,31	Пластификатор С-3 0,1 0,2

Видно, что количество ингредиентов в предлагаемом составе существенно меньше, что позволяет упросить технологию изготовления. Наличие в составе мягкой горной породы с развитой внутренней микропористостью позволяет расширить сырьевую базу, снизить затраты на помол и обжиг. Кремнеземистые горные породы отличаются низкими температурными деформациями, что позволяет отказаться от введения в состав сырьевой смеси специальных отощающих добавок и сократить время на сушку и обжиг материала за счет интенсификации процессов.

Таблица 3
Свойства	Показатели по свойствам
	1	2	3	4	Прототип
Предел прочности на сжатие, МПа	1,8	1,5	0,8	0,95	2,1 5,4
Средняя плотность, кг/м3	350	300	250	280	420 870
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°С)	0,085	0,084	0,065	0,072	0,087 0,114
Сорбционное увлажнение, % (при относительной влажности воздуха 97%)	3,0 3,5	3,0 4,1	4,0 5,0	4,0 5,0	-

Из таблицы 3 видно, что предлагаемый материал имеет более низкие среднюю плотность (в 1,7 2,5 раза) и коэффициент теплопроводности (в 1,33 1,36 раза), что обеспечивает более высокие теплозащитные свойства наружных ограждающих конструкций в гражданских и промышленных зданиях.

Литература

1. А.с. 1073199 СССР. Смесь для изготовления пеностекла. Э.Р.Саакян, Н.В.Месронян, А.С.Даниелян. - Опубл. 15.02.84. - Бюл. № 6.

2. Пат. 2349563. Российская Федерация. Способ получения пенокерамических изделий. М.Г.Габидуллин, А.Г.Хузагарипов. - Опубл. 20.03.2009. - Бюл. № 8.