Сухая смесь для производства композиционного ячеистого бетона - RU2552730C2

Описание

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления неавтоклавного композиционного ячеистого бетона естественного твердения.

Известна сырьевая смесь «Поробетон», описанная в патенте РФ №2297993, МПК С04В 38/00, заявл. 29.08.2005, опубл. 27.04.2007. Поробетон получают отверждением сырьевой смеси, которая включает портландцемент, микрокремнезем, природный песок, волокнистый заполнитель - асбест, органическое искусственное волокно, воду и комплексный порообразователь, который, в свою очередь, включает два жидких (пастообразных) пенообразователя «Пенострим» и ПБ-2000, алюминиевую пудру и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

В процессе изготовления поробетона в качестве смесителя используют турбулентный смеситель «Турбо-0,25» с числом оборотов турбины в минуту 800-1000.

К основным недостаткам известной смеси следует, на наш взгляд, отнести то, что при ее изготовлении используют жидкие составляющие, которые в процессе смешивания приводят смесь в пастообразное состояние. Это ведет к необходимости использования специального оборудования (турбулентных смесителей определенной марки с миксерами, пенообразователей и пр.), к усложнению технологического процесса, к трудностям при производстве поробетона непосредственно на месте строительства, а также к необходимости самостоятельного поиска и приобретения нужных ингредиентов.

Наиболее близкой по составу к предлагаемой сырьевой смеси является «Сухая смесь для производства ячеистого газофибробетона», описанная в патенте РФ №2394007, МПК С04В 38/10, заявл. 22.08.2008, опубл. 19.07.2010.

Данная сухая смесь содержит: портландцемент, минеральный наполнитель, микрокремнезем, полипропиленовую фибру, порообразователь, суперпластификатор и модифицирующую добавку, состоящую из комбинации алюмосиликатных микросфер и одно- или многослойных углеродных нанотрубок в соотношении 1:10 при следующем соотношении компонентов,%:

Суперпластификатор, используемый для изготовления смеси, изготовлен на основе натриевых солей, продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида.

Модифицирующая добавка состоит из комбинации алюмосиликатных микросфер и одно- или многослойных углеродных нанотрубок в соотношении 1:10.

К недостаткам известной сухой смеси, используемой при производстве ячеистого бетона, можно отнести: неоднократный (до 3-х раз) подъем смеси в течение двух часов, что приводит к некоторому снижению производительности, к неудобству в процессе заливки из-за необходимости постоянного контроля за точностью отметки высоты смеси; к недостаткам можно также отнести короткий срок годности сухой смеси (не более 1,5 месяцев).

Целью создания изобретения является получение сухой смеси для производства композиционного ячеистого бетона с улучшенными физико-механическими характеристиками, с более длительным сроком хранения, с возможностью использования непосредственно на строительной площадке, с постепенным плавным подъемом смеси и равномерным распределением пор одинакового размера.

Поставленная цель достигается тем, что сухая смесь для производства ячеистого бетона, включающая портландцемент, минеральный наполнитель, микрокремнезем, суперпластификатор, фибру полипропиленовую, порообразователь и воду, дополнительно содержит модифицирующую цеолитовую добавку, состоящую из комбинации цеолита и многослойных и однослойных нанотрубок, а порообразователь выполнен комплексным, состоящим из сухих газообразователя и пенообразователя.

Полученная сухая смесь имеет следующее соотношение компонентов, %:

При этом комплексный порообразователь содержит, %:

В свою очередь, газообразователь состоит из пудр алюминиевых марок ПАП-1 30% и ПАП-2 70%.

В качестве сухого пенообразователя используют сухой пенообразователь типа ОСБ, белковый пенообразователь «Биопор», техническую абиетиновую смолу, сульфанол хлорный.

Порообразователи предварительно смешиваются в пропорции 50/50 пенообразователь/газообразователь. Газообразователь, в свою очередь, представляет собой смесь пудр более крупного помола (ПАП-1 с кроющей способностью на воде, см²/г - 7000) и мелкого (ПАП-2 с кроющей способностью на воде, см²/г - более 10000), в соотношении 30/70 % соответственно.

Составы сухой смеси приведены под № 1-6 в табл. 1.

Введение в смесь гидрофобизатора способствует образованию на поверхности бетона прозрачной пленки, которая препятствует испарению влаги. Прозрачную поверхностную пленку образуют следующие ингредиенты: водные растворы щелочных мыл, растворы смол в летучих растворителях, водный раствор хлористого бария, кремнийорганические вещества, олеат натрия.

Выполнение порообразователя комплексным позволяет начать поризацию еще в процессе перемешивания, дальнейшее получение пор происходит с плавным подъемом смеси при постепенном включении в процесс порообразования поочередно - пенообразователя, далее наиболее мелкой алюминиевой пудры марки ПАП-2, а затем более грубой ПАП-1; это позволяет осуществлять процесс получения пор постепенно, стадийно, обеспечивая точность отметки заданной высоты заливки. Это повышает удобство и производительность работ.

При этом заявляемую смесь разбавляют водой в количестве 25-90 мас.% от веса сухой смеси.

Остальные компоненты сырьевой смеси:

- модифицирующая цеолитовая добавка, состоящая из комбинации цеолита, состоящего из тетраэдров SiO₂ и AlO₄, соединенных вершинами в ажурные каналы, в полостях и каналах которых находятся катионы и молекулы H₂O. Например - основной состав природных цеолитов Сокирницкого месторождения (Украина) в %: SiO₂ - 71,5; Al₂O₃ - 13,1; Fe₂O₃ - 0,9; MnO - 0,19; MgO - 1,07; CaO - 2,1; Na₂O - 2,41; K₂O - 2,96; P₂O₅ - 0,033; SO₃ - следы, в качестве микропримесей содержат: никель, ванадий, молибден, медь, олово, свинец, кобальт и цинк, с удельной поверхностью 450-700 см²/г, и многослойных и однослойных углеродных нанотрубок, полученных путем газофазного химического осаждения (каталитический пиролиз-CVD) газообразных углеводородов на катализаторах (Ni/Mg) при атмосферном давлении со следующими характеристиками: наружный диаметр 10-60 нм, внутренний диаметр 10-20 нм, длина 2 µм и более (например, углеродные многослойные нанотрубки «ТАУНИТ» производства ООО «НаноТехЦентр» Тамбовского государственного технического университета (Россия).

Портландцемент - должен соответствовать следующим требованиям: Стандарт по DIN1164 (Германия), BS 12(Англия) или АСТМ С150 (США), портландцемент без минеральных добавок и портландцемент с активными минеральными добавками. Требование к минералогическому составу: Силикат трикальция C₃S>50%, Алюминат кальция С₃А 7-10%, Алюмоферрит кальция C₂(A₂F)<10%, Удельная поверхность по Блейку 3000-4500, N₂O+K₂O<1%.

Минеральный наполнитель - в качестве минеральных добавок используются: золы-уноса от сжигания углей, золошлаковые смеси, кварцевый песок, известняк, а также смеси двух и более из перечисленных добавок. Минеральные добавки должны удовлетворять требованиям действующих стандартов или технических условий, в частности:

- строительные пески должны соответствовать стандарту ASTM С 778 (США), Standard Specification for Standard Sand с содержанием: SiO₂>75%, Fe₂O₃<3%, CaO<5%, MgO<2%, N₂O+K₂O<2%, SO₃<3%, Al₂O₃<10%, потери при прокаливании <5%, хлориды <0.05%, глина по объему <3%. Практически любые строительные пески, применяемые для производства тяжелого бетона;

- золы-уноса должны соответствовать стандарту ASTM С618-08а (США) «Стандартная спецификация для угольной летучей золы и сырья или кальцинированных природных пуццоланов для использования в бетоне» с содержанием SiO₂>45%, Al₂Оз<10-30%, Fe₂O₃<10%, СаО<5%, MgO<2%, N₂O+К₂O<2%, SO₃<3%, потери при прокаливании <5%, хлориды <0.05% (пример - золы при сжигании Экибастузких углей, Казахстан);

- шлаки черной и цветной металлургии, соответствующие ГОСТу 5578-94 (РФ); щебень и песок из шлаков черной и цветной металлургии; шлаки черной и цветной металлургии представляют собой стеклянный сыпучий материал, образующийся при быстром охлаждении расплавленного доменного шлака путем погружения в воду. Это неметаллический продукт, состоящий из силикатов и алюмосиликатов кальция и других соединений, который получают в расплавленном состоянии одновременно с железом в доменной печи. Например, шлаки Нижнетагильского металлургического комбината (РФ).

- карбонатные породы должны соответствовать стандарту ASTM С294-56 (США). Например, доломит карьера г. Пугачев Саратовской области (РФ) с химическим составом СаО - 31,26%, MgO - 18,61%, SiO₂ - 3,8%, Fe₂O₃ - 0,19%, SO₃ - 0,12%, Na₂O - 0,06%, K₂O - 0,24%, Аl₂О₃ - 0,56%, потери при прокаливании составляют 44,19%.

- микрокремнезем (микросилика, silica fume) должен соответствовать стандартам JIS А 6207 (Японии), EN 13263 и ENV 205 (ЕС), CAN-CSA-A23, 5-М86 (Канада), представляет собой ультрадисперсный материал, состоящий из частиц сферической формы, получаемый в процессе газоочистки печей при производстве кремнийсодержащих сплавов. Основным компонентом материала является диоксид аморфной модификации. Микросилика - отходы металлургического производства. В качестве примера можно привести МКУ 85 производства ОАО «Кузнецкие ферросплавы» (РФ).

- комплексный порообразователь представляет собой активную добавку, образующую поры, - это алюминиевая пудра марок ПАП-1, ПАП-2 (например, продукция Волгоградского алюминиевого завода, РФ); пудра состоит из частиц алюминия, имеющих пластинчатую форму и покрытых тонкой оксидной и жировой пленкой. Пудра представляет собой легко мажущийся продукт серебристо-серого цвета, не содержащий видимых невооруженным глазом инородных примесей. Насыпная плотность пудры составляет около 0,15-0,30 г/см³, содержание активного алюминия - 85-93%. Средняя толщина лепестков составляет приблизительно 0,25-0,50 мкм, а средний линейный размер 20-30 мкм. Насыпная плотность пудры, содержание активного алюминия и средний размер частиц не регламентируются, как и их производные, а также любой сухой порообразователь, в том числе пенообразователь.

- суперпластификатор марок С-3 (РФ), ″Майти 100″ (Япония), Сикамент, Мельмент (Германия), добавки на основе натриевых солей, продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, а также все существующие супер- и гиперпластификаторы в сухом виде, соответствующие ASTM С-494.

Гидрофобизатор - это реагенты, которые образуют прозрачную пленку на бетоне с целью препятствия испарени влаги из ячеистого бетона, который становится гидрофобным (особенно актуально в странах с жарким климатом). Прозрачную поверхностную пленку образуют следующие материалы: водные растворы щелочных мыл, растворы смол в летучих растворителях, водный раствор хлористого бария, кремнийорганические вещества (ГКЖ - 11Н), олеат натрия (Liga Natriumoleat 90, производитель «Еврохим»).

Сухую смесь для производства композиционного ячеистого бетона готовят следующим образом.

Предварительно перемешивают компоненты порообразователя и пенообразователя. Данную смесь готовят отдельно.

В смеситель подают необходимые компоненты, такие как портландцемент, минеральный наполнитель, микрокремнезем, суперпластификатор, модифицирующую добавку, фибру и гидрофобизатор. К этим компонентам в смеситель вводят смесь порообразователя и пенообразователя, после чего все компоненты проходят стадию активации и гомогенизации.

К преимуществам предлагаемой смеси можно отнести: улучшение физико-механических характеристик ячеистого бетона, таких как прочность, морозостойкость и пониженная теплопроводность. Использование комплексного порообразователя позволило осуществлять процесс порообразования постепенно, спокойно. Процесс протекает более плавно, с равномерным распределением пор.

Полученный материал имеет объемный вес 200-1200 кг/м³. При этом удалось добиться увеличения практически всех показателей на 35-40%. Существенная экономия себестоимости достигается за счет отсутствия автоклавной обработки и возможности не применять пропарку и прогрев.

Можно использовать вышеуказанную сухую смесь на местах строительства, разбавляя ее водой в количестве от 25 до 90 мас.% от веса сухой смеси и перемешивая на существующих механизмах и машинах, предназначенных для перемешивания и подачи бетонных смесей и растворов (например, Бетононасос Estrich Boy DC260/45).

Реферат

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления неавтоклавного композиционного ячеистого бетона естественного твердения. Сухая смесь для производства ячеистого бетона включает, %: портландцемент 20,0-75,198, минеральный наполнитель 10,0-70,0, микрокремнезем 3,0-8,0, суперпластификатор 0,4-0,7, гидрофобизатор 0,1-1,0, модифицирующую цеолитовую добавку, состоящую из комбинации цеолита и многослойных и однослойных нанотрубок, 2,0-6,0, комплексный порообразователь, состоящий из сухих газообразователя и пенообразователя, 0,002-0,65, фибру полипропиленовую 0,7-1,5 кг на 1 м. Сухая смесь включает комплексный порообразователь, содержащий, %: сухой газообразователь 50, сухой пенообразователь 50, причем газообразователь состоит из пудр алюминиевых марок ПАП-1 30% и ПАП-2 70%, а в качестве сухого пенообразователя используют сухой пенообразователь типа ОСБ, белковый пенообразователь «Биопор», техническую абиетиновую смолу, сульфанол хлорный. Технический результат - получение сухой смеси с более длительным сроком хранения, получение ячеистого бетона из указанной смеси с улучшенными физико-механическими характеристиками по прочности, морозостойкости и теплопроводности. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула