сырьевая смесь для автоклавного пенобетона

Формула изобретения

Сырьевая смесь для автоклавного пенобетона, включающая цемент, песок, протеинсодержащую пенообразующую добавку и воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве протеинсодержащей пенообразующей добавки Addimen Sb-31, и дополнительно добавку NaF, и тонкомолотые золошлаковые отходы от сжигания твердого топлива с удельной поверхностью S_уд. не менее 300 м²/кг при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цемент	48,54-49,60
песок	5,82-6,23
указанная пенообразующая добавка	0,34-0,36
указанные золошлаковые отходы	14,90-15,10
добавка NaF	0,21-0,24
вода	29,13-29,53

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий, используемых в промышленном и гражданском строительстве.

Известна смесь для теплоизоляционного пенобетона, содержащая в мас.%: цемент - 43,0-46,2; тонкомолотый шлак металлургического производства (с содержанием Fe(II) не более 4%) - 12,0-14,4; песок - 18,0-15,0; пенообразующую добавку (на основе стеарата натрия плотности 1,15-1,77 г/см³) - 9,5-10,3; химическую добавку «ДЭЯ», включающую в себя последрожжевую барду и модификатор - вспученный поризованный продукт с объемным весом 0,5 г/см³ в количестве мас.% 3,0-0,5, представленный кальциймагниевыми силикатами - 0,4-0,54, алюминиевую пудру - 0,5-0,64; фиброволокно - 1,4-1,8; воду - 12,0-14,4 (RU № 2145315, С04В 38/10, 02.03.1999 г.).

К недостаткам указанного технического решения можно отнести недостаточную прочность при сжатии, повышенное значение коэффициента теплопроводности, пониженное значение коэффициента паропроницаемости.

Известна смесь для пенобетона, содержащая в мас.%: цемент - 51,88-56,52; известь - 1,57-2,06; песок - 9,84-10,25; золу от сжигания осадка сточных вод - 6,41-7,36; полуводный гипс (CaSO₄·0,5Н ₂О) - 1,05-1,54; синтетическую фибру - 0,15-0,17; 20%-ный раствор золя ортокремневой кислоты с рН 3,1-4,0 - 0,03-0,04; пенообразующую добавку - 0,18-0,27; воду - 24,25-26,43 (RU № 2306300, С04В 38/10, 20.09.2007 г.).

К недостаткам указанного технического решения можно отнести недостаточную прочность при сжатии, повышенное значение коэффициента теплопроводности, пониженное значение коэффициента паропроницаемости.

Наиболее близкой к заявленной смеси, выбранной за прототип, является смесь для автоклавного пенобетона, содержащая в мас.%: цемент - 37,8-42,6; песок - 31,3-37,8; модифицированную протеинсодержащую пенообразующую добавку - 9,1-9,3; воду - 15,1-17,0 (RU № 2255074, С04В 38/10, 27.06.2005 г.).

К недостаткам указанного состава, выбранного за прототип, можно отнести недостаточную прочность при сжатии, повышенное значение коэффициента теплопроводности, пониженное значение коэффициента паропроницаемости.

Задача изобретения - повысить прочность при сжатии, понизить коэффициент теплопроводности и повысить коэффициент паропроницаемости.

Поставленная задача решается тем, что сырьевая смесь для автоклавного пенобетона, включающая цемент, песок, протеинсодержащую пенообразующую добавку и воду, содержит в качестве протеинсодержащей пенообразующей добавки Addimen Sb-31 и дополнительно добавку NaF и тонкомолотые золошлаковые отходы от сжигания твердого топлива с удельной поверхностью S_уд. не менее 300 м² /кг при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цемент	48,54-49,60
песок	5,82-6,23
указанная пенообразующая добавка	0,34-0,36
указанные золошлаковые отходы	14,90-15,10
добавка NaF	0,21-0,24
вода	29,13-29,53

Заявляемая совокупность материалов проявляет совершенно новые свойства смеси, которая позволяет получить новые технические результаты: улучшенные свойства по теплопроводности и паропроницаемости, повышение прочности при сжатии по сравнению с известными аналогами и прототипом.

Новым является применение добавки NaF и тонкомолотых золошлаковых отходов (таблица 1) от сжигания твердого топлива с S_уд. не менее 300 м² /кг, что позволило получить высокий технический результат, а если S_уд. меньше 300 м²/кг, то активизация силикатов золошлаковых отходов в присутствии добавки NaF не повысится и не будут достигнуты технические показатели: повышение прочности при сжатии, понижение коэффициента теплопроводности и повышение коэффициента паропроницаемости.

Химико-минералогический состав золошлаковых отходов от сжигания твердого топлива.

Таблица 1
Химический состав золы, %
SiO2	Fe2O3	Al2O3	СаО	MgO	SO3	Na 2O3	К2O
59,2	8,2	24,2	2,6	0,5	1,3	0,63	2,3

В качестве протеинсодержащей пенообразующей добавки применяют Addimen Sb-31, имеющий сложный состав:

Таблица 2
Наименование вещества	мас.%:
алканы C12-C19	64
изобутиловый спирт (изобутанол)	2
амины алифатические С7-С9 (расчет по моноэтаноламину)	21
формальдегид	13

Addimen Sb-31 является химическим пенообразующим агентом, получаемым посредством процесса специального превращения макромолекул натурального протеина гидролизом в водном растворе. Addimen Sb-31 специально разработан для получения пены, необходимой при производстве легкого пористого бетона. Он соответствует ASTM-869-80.

По мнению авторов и заявителя, данный состав сырьевой смеси для автоклавного пенобетона не известен и можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности по «новизне».

Указанный технический результат получается за счет применения тонкомолотых золошлаковых отходов от сжигания твердого топлива в присутствии добавки NaF, способствующей повышению гидратационной активности твердеющей системы. Образование повышенного количества многоводных гидросиликатов кальция типа тоберморита (5СаО·6SiO₂·9Н ₂O) происходит не только за счет химического взаимодействия цемента, но и за счет вовлечения в гидратационный процесс силикатов, входящих в состав тонкомолотых золошлаковых отходов. В присутствии добавки NaF происходит структурирование воды и образование водородных связей аниона F,^- и как следствие возникает облегченный процесс передачи энергии протона водорода по системе водородных связей. Усиление степени гидратации силикатной составляющей не только портландцемента, но и силикатов, входящих в состав тонкомолотых золошлаковых отходов, происходит за счет смещения кислотно-основного равновесия твердеющей системы, что соответственно способствует повышению прочности получаемого материала.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано для изготовления теплоизоляционного, конструкционного и теплоизоляционно-конструкционного пенобетона автоклавного твердения, обладающего улучшенными свойствами по теплопроводности, паропроницаемости и повышенной прочностью при сжатии.

Осуществимость изобретения подтверждена примерами конкретного выполнения.

Пример 1:

1. Приготовление сырьевой растворной смеси для автоклавного пенобетона:

1.1. Дозируют:

цемент - ПЦ М400;

песок S_уд.=200 м² /кг;

тонкомолотые золошлаковые отходы с S _уд.=300 м²/кг;

добавку NaF;

воду.

1.2. Отдозированные материалы транспортируют в пенобетоносмеситель, где производят перемешивание компонентов до получения однородной растворной смеси.

2. Приготовление строительной пены

2.1. Дозируют:

концентрированный раствор протеинсодержащей пенообразующей добавки Addimen Sb-31;

воду.

2.2. Отдозированные компоненты перемешивают в полиэтиленовой емкости до однородности раствора, из которого при помощи пеногенератора получают строительную пену.

3. Полученную строительную пену при помощи насоса пеногенератора транспортируют в бетоносмеситель, где происходит совместное перемешивание с приготовленной растворной смесью до получения однородной пенобетонной массы.

4. Полученную сырьевую смесь для автоклавного пенобетона из пенобетоносмесителя с помощью героторного насоса заливают в формы требуемых изделий и образцов для контроля качества, твердение которых осуществляется в автоклаве согласно технологическому регламенту.

Пример 2:

1. Приготовление сырьевой растворной смеси для автоклавного пенобетона:

1.1. Дозируют:

цемент - ПЦ М400;

песок S_уд. =200 м²/кг;

тонкомолотые золошлаковые отходы с S_уд.>300 м²/кг;

добавку NaF;

воду.

1.2. Отдозированные материалы транспортируют в пенобетоносмеситель, где производят перемешивание компонентов до получения однородной растворной смеси.

2. Приготовление строительной пены

2.1. Дозируют:

концентрированный раствор протеинсодержащей пенообразующей добавки Addimen Sb-31;

воду.

2.2. Отдозированные компоненты перемешивают в полиэтиленовой емкости до однородности раствора, из которого при помощи пеногенератора получают строительную пену.

3. Полученную пену перемешивают с приготовленной растворной смесью.

4. Полученную сырьевую смесь заливают в формы, твердение осуществляют в автоклаве согласно технологическому регламенту.

Исследования физико-механических характеристик проведены согласно требованиям ГОСТ 12852-87 «Бетон ячеистый. Общие требования к методам испытаний» и представлены в таблице 3.

Анализ экспериментальных данных показывает, что заявленная сырьевая смесь для автоклавного пенобетона по сравнению с прототипом обеспечивает получение автоклавного пенобетона с повышенными техническими характеристиками, а именно: повышение прочности при сжатии на - 12%; понижение значения коэффициента теплопроводности на - 10%; повышение коэффициента паропроницаемости на - 10%.

Таблица 3
№ п/п	Расход материала на 1 м3 пенобетона, %	Средняя плотность, в сухом состоянии, кг/м3	Коэффициент паропроницаемости, µ=мг/м·ч·Па	Прочность пенобетона в возрасте 28 суток, МПа, Rсж.	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·С°)
Цемент ПЦ М 400	ППОБ* М-3	Addimen Sb-31**	NaF***	Вода	Песок Sуд. =200 м2/кг	ЗШО****
1 прототип	40,4	9,2	-	-	15,85	34,55	-	600	0,19	3,0	0,1
2	48,54	-	0,36	0,24	29,53	6,23	15,1	600	0,2	3,4	0,09
3	49,07	-	0,35	0,225	29,33	6,025	15,0	600	0,21	3,5	0,09
4	49,6	-	0,34	0,21	29,13	5,82	14,9	600	0,2	3,3	0,09
* - протеинсодержащая пенообразующая добавка, модифицированная комплексным модификатором М-3; ** - пенообразующая добавка Addimen Sb-31; *** - химическая добавка NaF; **** - тонкомолотые золошлаковые отходы с Sуд. 300 м2/кг