формовочная смесь для пенобетона

Формула изобретения

1. Формовочная смесь для пенобетона, содержащая цемент, пенообразователь, воду и углеродные нанотрубки, отличающаяся тем, что она содержит углеродные нанотрубки металлсодержащие, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент	30,0-77,0
Пенообразователь	0,4-0,7
Указанные нанотрубки	0,001-2,5
Вода	Остальное

2. Формовочная смесь по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит 0-30 мас.% заполнителя - кварцевого песка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к сырьевым смесям, и может быть использовано при производстве пенобетонных изделий различного назначения.

Известна сырьевая смесь для изготовления легкого бетона (авторское свидетельство SU №1588734, 1990), состоящая из: портландцемент 12,0-20,0, шлакопемзовый щебень 47,0-52,0; отход огнеупорного производства 8,0-13,0; зола электростанций 5,0-9,0; древесная омыленная смола 0,035-0,45; отходы металлургической извести 1,0-3,0; остальное - вода.

Недостатком данной смеси является высокая теплопроводность, так как используется шлакопемзовый щебень, имеющий большую плотность.

Наиболее близким аналогом для заявленного изобретения является сырьевая смесь для пенобетона, включающая, мас.%: цемент 33-77, углеродные кластеры фуллероидного типа 0,0001-2,0, вода - остальное, а также пенообразователь (патент РФ №2233254, 27.07.2004).

Технической задачей изобретения является снижение энергозатратности строительных изделий и создание формовочной смеси с составом, позволяющим свести усадку к минимуму и повысить теплофизические свойства теплоизоляционных изделий.

Сущность изобретения заключается в том, что формовочная смесь для пенобетона, содержащая цемент, воду, пенообразователь, углеродные нанотрубки, содержит углеродные нанотрубки металлосодержащие при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 30,0-77,0, пенообразователь 0,4-0,7, углеродные металлсодержащие нанотрубки металлосодержащие 0,001-2,5, вода - остальное. Смесь может дополнительно содержать заполнитель - кварцевый песок 0-30 мас.%.

Введение пенообразователя в структуру цементного камня создает полые области в виде пузырьков с воздухом, указанные нанотрубки располагаются на поверхности пузырьков и служат каркасом для образования кристаллогидратов цемента, т.е. укрепляют стенки полых областей. Стенки пузырьков становятся прочными и не дают усадку, а также повышают теплоизоляционные свойства. Использование кварцевого песка увеличивает плотность смеси и прочность.

На чертеже показана микроструктура пенобетонных образцов, полученная с использованием и без использования углеродных металлсодержащих нанотрубок.

Наглядно видно, что микроструктура образца пенобетона при наличии добавки стала более однородной, размер пор примерно одинаков, в результате эффект "схлопывания" пузырьков воздуха не происходит, и уменьшается теплопроводность структуры. Заявляемое изобретение поясняется примерами.

Пример 1

В аппарат по изготовлению пенобетонной смеси высыпают цемент, затем вливают воду. В отдельной емкости готовят пену путем смешения пенообразователя и воды. После этого соединяют пену с раствором цемента, добавляют углеродные металлсодержащие нанотрубки и в щадящем режиме перемешивают (до 600 об/мин). Затем под давлением подают полученную смесь в металлические формочки кубов со стороной 100 мм. Углеродные металлсодержащие нанотрубки используют полученные из смеси поливинилового спирта с хлоридом меди (I) или (II), взятых в мольных соотношениях (20-1):1, нагреваемой до 300°С. Примеры 3 и 4 - образцы получали, как в примере 1, но с иным содержанием нанотрубок.

Пример 2 (контрольный)

Образцы получали, как в примере 1, но в отсутствие углеродных металлсодержащих нанотрубок.

Приготовленная формовочная смесь имеет минимальную усадку после укладки ее в форму, поскольку углеродные металлосодержащие нанотрубки имеют высокую удельную поверхность и высокие прочностные показатели. Кроме того, металлосодержащие наночастицы являются структурообразующим элементом, в результате чего, расположившись на поверхности пленки пузыря, они являются соизмеримым по размерам материалом, "шаблоном", для дальнейшего расположения основных структурообразующих элементов цементного вяжущего кристаллогидратов, что также повышает стойкость пенобетонной смеси, способствует снижению усадки, повышению прочности пенобетона и, как следствие, увеличению коэффициента теплопроводности.

Для экспериментальной проверки эффективности заявленной смеси были приготовлены четыре состава формовочных смесей. Все составы, в том числе и прототип, приведены в табл.1. Результаты испытаний каждого состава, а именно значения усадки смеси после выдержки изделий в естественных условиях в течение 24 ч, коэффициент теплопроводности в 28-суточном возрасте после естественного твердения, приведены в табл.1.

Таблица 1 Сравнительные характеристики образцов пенобетонов
№ составов	2 (К)	1	3	4
Состав образцов мас.%	цемент - 68,3 пенообразователь - 0,43 вода - 31,27	цемент - 68,3 пенообразователь - 0,43 углеродные металлсодержащие нанотрубки - 0,001 вода - 31,269	цемент - 68,3 пенообразователь - 0,43 углеродные металлсодержащие нанотрубки - 0,025 вода - 31,245	Цемент - 68,3 Пенообразова тель - 0,43 углеродные металлсодержащие нанотрубки - 0,05 Вода - 31,22
Усадка образцов, %	3,8	1,1	1,3	0,9
Средняя плотность, кг/м 3	330	300	300	300
Коэффициент теплопроводности, Вт/К·м	0,065	0,052	0,049	0,045

Из приведенных данных видно, что пенобетонные изделия, полученные из предложенных составов смеси, имеют малую усадку при твердении и пониженные коэффициенты теплопроводности. Использование изобретения позволяет получать пенобетонные изделия неавтоклавного твердения без использования такого энергоемкого процесса, как автоклавная обработка.