способ получения крупноразмерных цементно-волокнистых плит

Формула изобретения

1. Способ получения крупноразмерных цементно-волокнистых плит, включающий смешение цемента, песка, микронаполнителя, армирующих синтетических волокон, пластифицирующей добавки и воды, формование и сушку, отличающийся тем, что в качестве микронаполнителя используют волластонит, в турбулентном смесителе смешивают сначала сухие сыпучие компоненты: цемент, песок, волластонит, затем добавляют армирующие синтетические волокна и перемешивают полученную смесь, после чего добавляют пластифицирующую добавку и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент 68-81

Песок 9,5-13,5

Волластонит 9,25-12,50

Синтетические армирующие волокна 0,16-0,55

Пластифицирующая добавка 0,38-0,43

Вода Остальное

а сушку изделий проводят на воздухе, путем естественной выдержки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве синтетических армирующих волокон используют волокно полипропилена.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешение цемента, песка и волластонита с синтетическими волокнами проводят в турбулентном смесителе в течение не более 30 с.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при замесе используют воду, подогретую до температуры не ниже 40°С.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют волластонит с размером частиц 100-170 мкм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения крупноразмерных цементно-волокнистых плит, используемых для облицовки зданий и изготовления кровельных покрытий.

Введение синтетических армирующих волокон в цементную матрицу сопряжено с тем, что во всех случаях необходимо улучшать их смачиваемость водой, а также повышать адгезию к цементной матрице. От этого зависит равномерное распределение синтетических волокон в цементной матрице и, соответственно, качество изготовляемых изделий.

Известен способ приготовления фибробетонных изделий, согласно которому в турбулентном смесителе сначала проводят смешение воды затворения и синтетических волокон с последующим введением цемента, песка и стальных фибр (Авт. Св. №1778098, кл. С 04 В 40/00, опубл. 30.11.92 г., Бюл. №44).

Известно также, что синтетические волокна для увеличения их адгезии к бетону обрабатывают предварительно в течение 200 часов минерализованной водой (Авт. Св. №1791431, кл. С 04 В 40/00, опубл. 30.02.93 г., Бюл. №4).

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ приготовления смеси для композиционных материалов на основе цементного вяжущего, включающий смешение цемента, микронаполнителя, воды, пластифицирующей добавки и армирующих волокон, в котором готовят смесь, содержащую 100 мас.ч. цемента, 20-100 мас.ч. по крайней мере одного микронаполнителя, 0,05-0,5 мас.ч. синтетического волокна, причем перед смешением по крайней мере один наполнитель и армирующее волокно предварительно подвергают механохимической активации в высоконапряженных аппаратах - центробежно-

планетарных или виброцентробежных мельницах (Пат. РФ №2165399, кл. С 04 В 40/00, опубл. 11.20.2001 г, Бюл. №11).

Совместная обработка в высоконапряженных измельчительных аппаратах наполнителя и армирующих синтетических волокон придает гидрофильность синтетическому волокну, облегчает равномерное распределение его в цементном тесте, а также повышает адгезию волокон по отношению к цементному тесту.

Недостатком известного способа является его дороговизна, сложность, высокая энергоемкость. Изделия, изготовляемые из смеси, полученной согласно известному способу, формуют прессованием, а сушат при повышенной температуре (~90°С) и пропаривании.

Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в разработке нового простого, менее энергоемкого и менее дорогого способа, позволяющего получать крупноразмерные цементно-волокнистые плиты, не требующие сушки при повышенной температуре и при пропаривании и обладающие достаточно высокими прочностными характеристиками.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в заявляемом способе, включающем смешение цемента, песка, микронаполнителя, армирующих синтетических волокон, пластифицирующей добавки и воды, формование и сушку, в качестве микронаполнителя используют волластонит, в турбулентном смесителе смешивают сначала сухие сыпучие компоненты: цемент, песок, волластонит, затем добавляют армирующие синтетические волокна и перемешивают полученную смесь, после чего добавляют пластифицирующую добавку и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент 68-81

Песок 9,5-13,5

Волластонит 9,25-12,50

Синтетические армирующие волокна 0,16-0,55

Пластифицирующая добавка 0,38-0,43

Вода остальное,

а сушку проводят на воздухе путем естественной выдержки.

Предпочтительно в качестве синтетических армирующих волокон используют полипропиленовое волокно.

Предпочтительно смешение цемента, песка и волластонита с синтетическими волокнами проводят в турбулентном смесителе в течение не более 30 сек.

Предпочтительно при замесе используют воду, подогретую до температуры не менее 40°С.

Предпочтительно используют волластонит с размером частиц 100-170 мкм.

В качестве синтетических волокон возможно также использовать любое другое волокно, например целлюлозное или капроновое.

В качестве пластифицирующей добавки возможно использование полиэтиленоксида (ПЭО), суперпастификатора С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, Универсал П-2, что не исключает использование любых других известных пластификаторов.

В качестве микронаполнителя при приготовлении цементного теста используют волластонит ТУ 57260-1-45555542-99, природный силикат кальция с химической формулой СаSiО_3.

При изготовлении изделий согласно заявляемому способу использовался портландцемент М-400, белый, шиферный цемент, что не исключает использование любого другого цемента.

По отношению к выбранному прототипу заявляемое техническое решение имеет следующие существенные отличия:

- в качестве микронаполнителя используют волластонит;

- порядок смешения компонентов: смешивают сначала сухие сыпучие цемент, песок, волластонит, после чего добавляют армирующее синтетическое волокно, тщательно перемешивают полученную смесь и добавляют пластифицирующую добавку и воду;

- соотношение компонентов, изложенное в формуле.

Введение в состав цементного теста волластонита с частицами игольчатой формы приводит к микроарамированию цементного теста и обеспечивает увеличение прочности на изгиб и сжатие получаемых крупноразмерных цементно-волокнистых плит. При введении в состав цементного теста менее 9,25 мас.% волластонита снижается армирование плиты на микроуровне, приводящее к растрескиванию ее. Введение в состав цементного теста более 12,50 мас.% волластонита не приводит к улучшению физико-химичских характеристик получаемых плит и ведет к необоснованному удорожанию их.

Благодаря заявленному порядку смешения компонентов был получен совершенно неожиданный результат. При смешении в турбулентном смесителе сухих цемента, песка и волластонита и последующем введении в смеситель синтетических армирующих волокон и кратковременном смешении их со смесью этих сухих компонентов, взятых в заявленном соотношении, происходит взаимодействие сыпучих компонентов с синтетичесим армирующим волокном, в результате которого повышается его адгезия к цементному тесту, смачиваемость водой, благодаря чему при замесе синтетические волокна равномерно распределяются в цементном тесте.

Лучшие результаты по прочностным характеристикам были получены при использовании полипропиленовых волокон.

Выбранное соотношение компонентов является оптимальным для получения крупноразмерных цементно-волокнистых плит, получаемых согласно заявляемому способу и применяемых для облицовки зданий и получения кровельных покрытий.

Изделия формовали с помощью вибростола известным способом, выдерживали 28 суток для созревания и подвергали испытаниям согласно ГОСТ 87-47 (СТСЭВ 5851-86) Изделия асбоцементные листовые. Методы испытаний.

Примеры конкретного выполнения заявляемого способа.

Сухие сыпучие компоненты: цемент, песок, волластонит смешивают в турбулентном смесителе, после чего добавляют армирующие синтетические волокна длиной 10-30 нм и диаметром 10-50 мкм и перемешивают в течение не более 30 сек. Затем к смеси добавляют пластификатор и воду, возможно предварительное растворение пластификатора в воде. Предпочтительнее использовать при замесе воду, подогретую до температуры не менее 40°С, что ускоряет твердение цементного теста.

Крупноразмерные цементно-волокнистые плиты формуют обычным способом на вибростоле. Форма с отлитым листом укладывается на естественную выдержку на сутки. За сутки прочность плиты доходит до 30-50% от плиты 28-дневной выдержки. После чего производят распалубку, плита устанавливается вертикально и выдерживается 7-10 дней.

Все примеры конкретного выполнения способа, а также пример по прототипу сведены в таблицу.

Таблица
Компоненты, мас %							Физико-химические свойства цементно-волокнистых плит
№ п/п	Цемент	Наполнители		Арм. волокно синтетич.	Пластифицирующая добавка	Вода	Прочность на изгиб, МПа	Модуль упругости, ГПа	Плотность, г/см3
		Песок	Мин. наполн итель
1	68	9,25	9,25	0,18	0,4	12,67	23,7	23,6	1,59
2	70	9,5	9,25	0,19	0,4	10,66	24,0	24,1	2,08
3	69	9,6	9,25	0,18	0,38	11,59	25,9	24,7	2,09

Как видно из таблицы, получаемые согласно способу цементно-волокнистые плиты имеют физико-химические характеристики, сравнимые с прототипом. Заявляемый способ позволяет снизить содержание минерального наполнителя и синтетических волокон в цементном тесте, что снижает стоимость производимой плиты. Кроме этого, заявляемый способ позволяет отказаться от дорогостоящего оборудования - высокоэнергетических центробежно-планетарных и виброцентробежных мельниц, заменив их турбулентным смесителем, и позволяет получать крупноразмерные цементно-волокнистые плиты, не требующие сушки при повышенной температуре и пропаривании.