Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон

Классы МПК:C04B38/08 полученные добавлением пористых веществ
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Закрытое Акционерное Общество "Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт "ВНИИжелезобетон" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-06-01
публикация патента:

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к полистиролбетонам, используемым в теплосберегающих ограждающих конструкциях зданий и сооружений. Теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон плотностью 225-350 кг/м3, полученный из смеси, содержащей портландцемент, воду, комплексную воздухововлекающую и пластифицирующую добавку многофункционального действия, представляющую собой сбалансированную смесь в сухом или жидком виде, состоящую из воздухововлекающей добавки ПО-01Б на основе продуктов окисления отходов пищевой промышленности и пластификатора поликарбоксилатного типа или сульфированного продукта поликонденсации меламина с формальдегидом с числом звеньев в молекулярной цепи 18-27 при массовом соотношении: воздухововлекающая добавка:пластификатор, равном 1:(0,25-0,5), и удельном расходе указанной комплексной добавки 0,06-0,15 мас.% от массы портландцемента, полистирол вспененный гранулированный ПВГ с объемным содержанием в полистиролбетоне - теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 в пределах 0,40-0,60, полученный после 3-кратного вспенивания исходного полистирольного бисера крупностью 0,7-1,0 мм и характеризующийся комплексным безразмерным показателем качества ПВГ - n в пределах 1,5-1,75, значения которого определяют при проектировании состава полистиролбетона по формуле: теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 ,

где K1 и K2 - коэффициенты, отражающие особенности технологии получения ПВГ, значения которых находятся соответственно в пределах 1,1-1,3 и 8,0-10,8; dб - средний диаметр исходного полистирольного бисера, мм; dср - средневзвешенный диаметр гранул ПВГ, мм; теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 и теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 ПВГ - насыпная и средняя плотности гранул ПВГ, кг/м3. Технический результат - создание теплоизоляционно-конструкционного полистиролбетона плотностью 225-350 кг/м3 с оптимальными свойствами: повышение прочности и теплоизоляционных свойств. 3 пр., 1 табл.

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к полистиролбетонам плотностью 225-350 кг/м3 , используемым в теплосберегающих ограждающих конструкциях зданий и сооружений.

Известен полистиролбетон (ГОСТ Р 51263-99, разработанный ВНИИжелезобетоном), состоящий из пенополистирольного заполнителя (полистирола вспененного гранулированного - ПВГ), портландцемента или шлакопортландцемента, добавок и воды.

В этом ГОСТе нормированы характеристики ПВГ и показатели полистиролбетона по плотности и прочности в широких диапазонах, нечетко увязанные друг с другом, что не позволяет гарантированно получить оптимизированные показатели качества материала (повышенные значения прочности при пониженных марках по плотности).

Наиболее близким по технической сути предлагаемого материала является конструкционно-теплоизоляционный экологически чистый полистиролбетон (патент РФ № 2230717), который принят в качестве прототипа.

Согласно указанному патенту полистиролбетон изготавливается из смеси, включающей (в % по массе): минеральное вяжущее (портландцемент или шлакопортландцемент) - 49÷73,5, пенополистирольный заполнитель (ПВГ) насыпной плотностью 5-20 кг/м3 - 1,2÷12, комплексную добавку - 0,75÷1,50 и воду (остальное).

При этом минеральное вяжущее из портландцента или шлакопортландцемента может содержать минерально-полимерную добавку (до 5%) и тонкомолотый шлак (до 55%). Комплексная добавка включает воздухововлекающую (15-100%), пластифицирующую (0,35%) добавки и ускоритель твердения (0-50%).

Воздухововлекающая добавка содержит смолу древесную омыленную или смолу нейтрализованную воздухововлекающую в твердом или жидком состоянии в количестве 0,2-0,5% от массы вяжущего или хостапур в количестве 0,005-0,0175% от массы вяжущего, а также добавку из группы смесь натриевых или триэтаноламиновых солей сульфатов моноэтаноламидов синтетических жирных кислот фракции C9-C14, или смесь натриевых или триэтаноламиновых солей алкилсерных кислот фракции C10 -C16, или смесь натриевых или триэтаноламиновых солей алкилсульфатов первичных жирных спиртов фракций C10 -C16, или смесь полиоксиэтилированных нонилфенолов с числом оксиэтиленовых групп от 3 до 18, или смесь натриевых солей нонилфенилполиоксиэтиленуксусных кислот с содержанием оксиэтиленовых групп от 5 до 15, или их бинарные или тройные смеси в соотношении 1:(0,1-1) или 1:1:1 соответственно.

Пластифицирующая добавка содержит модифицированные лигносульфонаты в количестве 0,15-0,3% от массы вяжущего или продукты химической поликонденсации сульфированных углеводородов ароматического ряда на основе нафталина, меламина или отходов их производств в количестве 0,3-0,5% от массы вяжущего.

Ускоритель твердения содержит водорастворимую соль - сульфат или хлорид щелочного или щелочноземельного металла в количестве 0,5-1% от массы вяжущего.

Изготовление ПВГ осуществляют вспениванием по одно или многостадийной технологии при температуре 60-105°C.

Прототип имеет следующие недостатки:

- состав полистиролбетона при использовании ПВГ с насыпной плотностью широкого диапазона - 5-20 кг/м2 не увязан со средним размером гранул заполнителя и его объемным содержанием (концентрацией) в полистиролбетоне;

- так как на качество ПВГ и связанные с ним показатели полистиролбетона влияет комплекс характеристик, в частности исходный размер гранул полистирольного бисера, средневзвешенный размер (диаметр), насыпная и средняя плотность полученных гранул, а также особенности технологии и используемого оборудования для получения заполнителя, то это, вероятно, должно отражаться комплексным показателем, который не приводится;

- применение шлакопортландцемента или добавки тонкомолотого шлака, хотя и способствует некоторому снижению теплопроводности полистиролбетона, однако не позволяет получать повышенные и стабильные показатели материала по прочности для заданной плотности;

- применение воздухововлекающих добавок типа омыленной или нейтрализованной древесной смолы или хостапура и пластифицирующих добавок на основе лигносульфонатов не обеспечивает получение полистиролбетона со стабильной по размерам мелкопористой структурой, а использование добавки ускорителя твердения на основе сульфатов или хлоридов щелочного или щелочноземельного металла ухудшает условия труда при производстве изделий из полистиролбетона и снижает защитные свойства полистиролбетона в армированных стальной арматурой изделиях.

Задачей изобретения является создание теплоизоляционно-конструкционного полистиролбетона плотностью 225-350 кг/м3 с оптимальными свойствами.

Задача решается тем, что повышенные прочностные и теплоизоляционные свойства полистиролбетона обеспечиваются использованием ПВГ с объемным содержанием в полистиролбетоне - теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 в пределах 0,40-0,60, полученного после 3-кратного вспенивания исходного полистирольного бисера крупностью 0,7-1,0 мм, и характеризующегося комплексным безразмерным показателем качества ПВГ - n в пределах 1,5-1,75, значения которого определяются при проектировании состава полистиролбетона по формуле

теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664

где K1 и K2 - коэффициенты, отражающие особенности технологии получения ПВГ, значения которых находятся соответственно в пределах 1,1-1,3 и 8,0-10,8; d б - средний диаметр исходного полистирольного бисера, мм; dср - средневзвешенный диаметр гранул ПВГ, мм; теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 - насыпная и теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 ПВГ - средняя плотности гранул ПВГ, кг/м 3.

При этом используют комплексную воздухововлекающую и модифицирующую добавку КВМД многофункционального действия, обладающую эффектом воздухововлечения и пластификации полистиролбетонной смеси, представляющую собой однородную гармонично сбалансированную смесь в сухом или жидком виде, состоящую из воздухововлекающей добавки на основе продуктов окисления отходов пищевой промышленности в виде натриевых солей алкилсульфатов органических кислот фракции C9-C12 и пластификатора поликарбоксилатного типа или сульфированного продукта поликонденсации меламина с формальдегидом с числом звеньев в молекулярной цепи 18-27 при массовом соотношении компонентов воздухововлекающая добавка:пластификатор, равном 1:0,3, при удельном расходе комплексной добавки 0,12 мас.% по активному веществу от массы портландцемента.

Примерами добавок, которые могут использоваться как составляющие КВМД, являются воздухововлекающая добавка ПО-01Б, пластификатор ГЛЕНИУМ АСЕ430, пластификатор F-10. ГЛЕНИУМ АСЕ430 является пластификатором поликарбоксилатного типа, пластификатор F-10 представляет собой продукт поликонденсации сульфированного меламина с формальдегидом.

Использование комплексного показателя качества ПВГ - n и его объемного содержания в полистиролбетоне - теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 позволяет оценивать и оптимизировать характеристики материала, а применение для полистиролбетона исключительно портландцемента вместо шлакопортландцемента и добавок граншлака, добавки КВМД вместо добавок по прототипу обеспечивает стабильность структуры полистиролбетонной смеси и получение повышенных и оптимизированных показателей полистиролбетона по прочности для заданной плотности материала и способствует снижению его характеристик по плотности и теплопроводности при прочих равных условиях. Кроме того, использование добавок типа КВМД, обладающих свойствами ускорения твердения бетона, позволяет отказаться от применения специальных добавок-ускорителей.

Предлагаемый расчетный метод определения комплексного показателя качества ПВГ - «n» позволяет получать материал пониженной теплопроводности с заданной прочностью при сокращении трудоемкости работ по проектированию и подбору состава полистиролбетона в заводских условиях.

Поставленная задача решается следующим образом.

Пример 1

Для изготовления полистиролбетона марки по средней плотности D300 используется ПВГ, полученный вспениванием полистирольного бисера с исходной крупностью зерен dб=0,77 мм. В результате 3-кратного вспенивания получен ПВГ со средневзвешенным размером гранул dcp=3,81 мм, средней плотностью гранул ПВГ теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 ПВГ=16,3 кг/м3 и насыпной плотностью теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 .

При средних значениях K1=0,5(1,1+1,3)=1,2 и K2=0,5(8,0+10,8)=9,4 комплексный показатель качества ПВГ будет равен

теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 .

Расход материалов на 1 м3 полистиролбетона был принят:

- портландцемента активностью Rц=40 МПа Ц=244 кг;

- воды - 116 л;

- ПВГ - 0,8 м3 (при объемной концентрации в полистиролбетоне теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 =0,45);

- порообразующей добавки ПО-01Б - 0,02 (2%) от массы цемента.

Цементно-водное отношение Ц/В=:244:116=2,1.

Без использования добавок-пластификаторов получен полистиролбетон плотностью теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 ПСБ=287 кг/м3 (марка по средней плотности D300) и прочностью в 28-дневном возрасте RПСБ=0,93 МПа с теплопроводностью в сухом состоянии теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 o=0,082 Вт/(м·°C). При коэффициенте вариации полистиролбетона по прочности Vп=12% достигнутая прочность соответствует классу B0,75.

Пример 2

Использование пластифицирующей добавки ГЛЕНИУМ АСЕ430 при дозировке 0,07% от массы портландцемента при одинаковой (как и для смеси без добавки-пластификатора) удобоукладываемости полистиролбетонной смеси позволило уменьшить расход воды до 104 л/м3.

При том же Ц/В=2,1 расход цемента составил Ц=2,1·104теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 218 кг/м3.

При концентрации ПВГ теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 =0,55 (расход ПВГ - 1,0 м33) и применении портландцемента с активностью RЦ=50 МПа получен полистиролбетон плотностью теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 ПСБ=259 кг/м3 (марка по средней плотности D250) с той же прочностью RПСБ=0,93 МПа (класса B0,75), имеющего теплопроводность в сухом состоянии теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 o=0,072 Вт/(м·°С).

Пример 3

При совместном использовании порообразующей и пластифицирующей добавок ПО-01Б и F-10 при дозировках 0,02% и 0,07% от массы цемента при прочих равных условиях позволило уменьшить расход ПВГ с 1,0 м33 до 0,8 м33 при одновременном снижении теплопроводности на 7,5% и сохранении физико-химических характеристик полистиролбетона.

Другие примеры конкретной реализации предложенных технических решений приведены в таблице 1.

Реализация заявленного теплоизоляционно-конструкционного полистиролбетона позволяет (по сравнению с прототипом) для заданного класса по прочности материала снизить его среднюю плотность на 1 ступень и теплопроводность на 12-24%.

Источники информации

1. ГОСТ P 51263-99. Полистиролбетон. Технические условия.

2. Патент № 2230717, кл. C1.04B 38/08, 38/10.

Таблица 1
Показатели ПВГ и теплоизоляционно-конструкционного полистиролбетона
№ № ппНаименование показателей Ед. изм. Значения показателей
теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 12 3 45 678 9
(прототип) (запредельные значения)
теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 I. Параметры ПВГ
1.Диаметр исходного полистирольного бисера, dб ммне нормирован 0,7-1,00,7-1,0 0,7-1,00,7-1,0 0,51,31,3
2.Количество (кратность) вспениванийраз не менее 133 33 324
3.Средневзвешенный диаметр гранул, dсрмм 3,7-4,1 3,5-6,03,5-6,0 3,5-6,03,5-6,0 2,55,27,5
4.Средняя плотность гранул, теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 ПВГкг/м3 не нормирована 12-1612-1612-16 12-1621 3211
5.Насыпная плотность, теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 кг/м3 5-207-107-10 7-107-10 13,212,010,5
6. Технологические коэффициенты:теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664
K1 -не нормированы 1,1-1,31,1-1,3 1,1-1,31,1-1,3 1,01,4 1,5
K2 -8,0-10,88,0-10,8 8,0-10,88,0-10,8 7,011,6 14,9
7. Комплексный показатель качества, nтеплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 не нормирован 1,5-1,751,5-1,75 1,5-1,751,5-1,75 2,11,92,5
8.Концентрация ПВГ в полистиролбетоне, теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 доля от 1 не нормирована0,4-0,6 0,4-0,60,4-0,6 0,4-0,60,380,39 0,35
теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 II. Материалы для полистиролбетона
9. Вяжущеетеплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 ПЦ, в т.ч. с добавкой граншлака, или ШПЦПЦ ПЦПЦПЦ ПЦПЦПЦ
10.Вспенивающая добавкатеплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 СДО или СНВ ПО-01БПО-01Б ПО-01Б
11. Пластифицирующая добавкатеплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 C-3 или Лигнопан F-10Глениум АСЕ 430 -ГЛЕНИУМ АСЕ 430
12. Добавка - ускоритель твердениятеплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 Na2SO 4 или CaCl2- --- ---
теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 III. Физико-механические показатели полистиролбетона
13. Марка по средней плотности D (кг/м3)300 350225250 300350 250250300
14.Прочность на сжатиеМПа0,72 0,910,62 0,930,931,42 0,460,44 0,65
15. Класс по прочностиB B0,5B0,75B0,5 B0,75B0,75 B1,0B0,35B0,35 B0,5
16. Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии Вт/(м·°C) 0,0850,0950,068 0,0720,084 0,0950,0720,072 0,084
Примечание: ПЦ - портландцемент, ШПЦ - шлакопортландцемент.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон плотностью 225-350 кг/м3, полученный из смеси портландцемента, полистирола вспененного гранулированного типа ПВГ, воды, воздухововлекающей и пластифицирующей добавок, отличающийся тем, что используют ПВГ с объемным содержанием в полистиролбетоне - теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 в пределах 0,40-0,60, полученный после 3-кратного вспенивания исходного полистирольного бисера крупностью 0,7-1,0 мм и характеризующийся комплексным безразмерным показателем качества ПВГ - n в пределах 1,5-1,75, значения которого определяются при проектировании состава полистиролбетона по формуле

теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 ,

где K1 и K2 - коэффициенты, отражающие особенности технологии получения ПВГ, значения которых находятся соответственно в пределах 1,1-1,3 и 8,0-10,8: d б - средний диаметр исходного полистирольного бисера, мм; dср - средневзвешенный диаметр гранул ПВГ, мм; теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 и теплоизоляционно-конструкционный полистиролбетон, патент № 2515664 ПВГ - насыпная и средняя плотности гранул ПВГ, кг/м3, при этом в качестве воздухововлекающей и пластифицирующей добавки используют комплексную воздухововлекающую и пластифицирующую добавку многофункционального действия, представляющую собой однородную гармонично сбалансированную смесь в сухом или жидком виде, состоящую из воздухововлекающей добавки ПО-01Б на основе продуктов окисления отходов пищевой промышленности и пластификатора поликарбоксилатного типа или сульфированного продукта поликонденсации меламина с формальдегидом с числом звеньев в молекулярной цепи 18-27 при массовом соотношении компонентов воздухововлекающая добавка:пластификатор, равном 1:(0,25-0,5), и удельном расходе комплексной добавки 0,06-0,15 мас.% по активному веществу от массы портландцемента.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2515664

patent-2515664.pdf

Наверх