Способ изготовления особо легких полистиролбетонных изделий

 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности, к способу изготовления легких полистиролбетонных изделий, обладающих высокой теплоизоляционной и конструкционной надежностью и экологической безопасностью. Цель изобретения: увеличение конструктивной, эксплуатационной надежности и экологической безопасности полистиролбетона и конструкций на их основе. Поставленная цель достигается тем, что в составе полистиролбетонной смеси, содержащей портландцемент, гранулы повышенного суспензионного полистирола, поверхностно-активную добавку и воду, используют гранулированный суспензионный полистирол, предварительно обработанный поверхностно-активной добавкой. Вспенивание полистирола осуществляют в смеси в фиксированном объеме формы при одновременной гидратации цемента острым паром при температуре 95-105^oC. Показано, что использование предлагаемого технического решения приводит к увеличению физико-механических показателей готовых изделий на 30-50 % и значительному снижению остаточного стирола. 4 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности, к способам изготовления особо легких полистиролбетонных изделий, используемых в качестве ограждающих конструкций в промышленном и жилищном строительстве.

Известен способ приготовления легкобетонной смеси, заключающийся в обработке гранул пенополистирола композицией на основе поливинилацетатной дисперсии с последующим смешением полученных гранул с цементом и водой затворения при следующем соотношении компонентов, мас. поливинилацетатная дисперсия (на сухое вещество) 4,8-9,0; портландцемент 25,0-52,9; зола тепловых электростанций 10,6-38,6 и вода остальное [1] Недостатком известного способа является относительно низкая механическая прочность готовых изделий и их несоответствие основным требованиям экологической безопасности.

Также известен способ изготовления трехслойной панели, заключающийся в укладке и уплотнении бетонной смеси нижнего слоя, затем укладывают теплоизоляционную пенополистиролбетонную смесь среднего слоя, содержащую, мас. гранулированный пенополистирол 4,5-5,3; жидкое стекло (на сухое вещество) 1,2-4,0; портландцемент 66,0-70,0; смолу древесную омыленную 0,08-0,12 и воду остальное. После твердения среднего слоя в течение 5-15 мин укладывают и уплотняют бетонную смесь верхнего слоя [2] Недостатком известного технического решения является большая трудоемкость и относительно высокая экологическая опасность за счет вредных выделений свободного стирола в окружающую среду.

К наиболее близкому аналогу изобретения следует отнести способ изготовления бетонных изделий, включающий приготовление смеси гранул вспененного полистирола, поверхностно-активной добавки и цемента, затворение смеси водой, укладку смеси в форму, уплотнение и термообработку изделия [3] Недостатком известного способа является низкая механическая прочность готовых изделий и несоответствие их основным требованиям экологической безопасности.

Цель изобретения снижение трудоемкости, а также увеличение конструктивной и эксплуатационной надежности особо легких полистиролбетонных изделий и увеличение их экологической безопасности за счет снижения вредных выделений свободного стирола в окружающую среду.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления особо легких полистиролбетонных изделий, включающем приготовление смеси гранул полистирола, поверхностно-активной добавки и цемента, затворение смеси, укладку в форму и термообработку, в качестве гранул полистирола используют гранулы суспензионного полистирола, а затворение осуществляют после укладки смеси в форму путем подачи в нее острого пара с образованием конденсата в смеси, при этом смесь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.

Цемент 75,5-82,5 Гранулы суспензионного полистирола 4,8-5,5 Поверхностно-активная добавка 0,2-0,5 Конденсат острого пара Остальное При этом, затворение смеси конденсатом острого пара осуществляют в фиксированном объеме формы при температуре 95-105^oC в течение 0,1-1,5 час для одновременного процесса вспенивания самоуплотнения смеси и гидратации цемента.

При этом, после затворения смеси термообработку изделия производят при фиксированном объеме формы при температуре 60-75^oC в течение 12-16 час. При этом, укладку смеси в форму производят в количестве 0,25-0,37 объема формы.

При этом, в процессе приготовления смеси вначале проводят поверхностную обработку гранул суспензионного полистирола поверхностно-активной добавкой, содержащей смесь органических дикарбоновых кислот и смолы древесной омыленной при следующем соотношении, мас.

Смесь дикарбоновых кислот 50-75 Смола древесная омыленная 25-50, после чего перемешивают с цементом до получения однородной полусухой смеси, при этом соотношение поверхностно-активная добавка составляет 1: 0,038-0,097.

Способ изготовления особо легких полистиробетонных изделий заключается в следующем.

Расчетное количество исходных гранул суспензионного невспененного полистирола обрабатывают поверхностно-активной добавкой в количестве 4,8-5,5 мас. Указанная добавка содержит смесь дикарбоновых кислот и смолы древесной омыленной 50-75 и 25-50 мас. соответственно. Затем минерализуют цементом с последующим тщательным перемешиванием до образования сухой однородной смеси и укладывают в перфорированные формы в количестве, обеспечивающем заданную конечную объемную массу готовых изделий, затем формы закрывают крышкой с пригрузом, рассчитанным на усилие внутреннего давления бетонной смеси в момент вспенивания полистирольных гранул и самоуплотнения, и подвергают воздействию острым паром при температуре 95-105^oC в фиксированном объеме формы в течении 0,5-1,5 ч с последующей термообработкой при температуре 60-75^oC в течение 12-16 ч. Под воздействием температуры острого пара происходит прогрев формовочной смеси и ее затворение конденсатом острого водяного пара с одновременным интенсивным вспучиванием гранул суспензионного полистирола, самоуплотнении смеси и гидратацией цемента, что приводит к образованию плотной структуры в замкнутом объеме формы при стехиометрических соотношениях компонентов в системе цемент-вода.

Поставленная цель может быть достигнута и в том случае, когда поверхностно-активная добавка в процессе приготовления формовочной смеси вводится в виде водного раствора и тогда подается часть воды затворения в количестве 0,3-0,5 от расчетного, а остальное количество воды затворения используется в виде конденсата острого пара. Это обеспечивает достижение высоких физико-экономических конструктивных и эксплуатационных характеристик готовых изделий при соблюдении существующих норм экологической безопасности. Последнее достигается за счет введения в формовочную смесь специальной комплексной добавки, обладающей высокой реакционной способностью к свободному стиролу, который выделяется из полистирольных гранул в момент их вспенивания.

Прочность готовых изделий определяли по ГОСТ 17117.10-81, объемную массу по ГОСТ 17117.3-81, увлажнение при капиллярном подсосе в течение 5 суток по ГОСТ 17117.5-81, а присутствие остаточного свободного стирола по ГОСТ 15820-82 "Полимеры и сополимеры стирола. Газохроматографический метод определения остаточных мономеров и неполимеризующихся примесей".

В табл. 1 приведены конкретные составы полистиролбетонных композиций по предлагаемому способу изготовления полистиролбетонных изделий.

В табл.2 приведены условия осуществления способа.

Конкретные примеры составов известной полистиролбетонной смеси и условия изготовления изделий приведены в табл.3.

Физико-механические и токсилогические показатели готовых изделий полистеролбетонных изделий, приготовленных по предлагаемому и известному способам, приведены в табл.4.

Как следует из данных, приведенных в табл.4, предлагаемый способ изготовления особо легких полистиролбетонных изделий приводит к значительному увеличению физико-механических свойств, их конструктивной и эксплуатационной надежности. При равной объемной массе и теплопроводности, предел прочности при сжатии и изгибе готовых изделий в возрасте 28 суток по предлагаемому способу на 80-50 выше, чем по известному техническому решению, а содержание свободного стирола в изделии не превышает норм ПДК (ПДК=0,002 мг/л) и более чем на порядок меньше прототипа (состав 8). Осуществление способа за пределами заявленных условий (составы 5,6) не приводит к достижению поставленной цели.

Формула изобретения

1. Способ изготовления особо легких полистиролбетонных изделий, включающий приготовление смеси гранул полистирола, поверхностно-активной добавки и цемента, затворение смеси, укладку в форму и термообработку, отличающийся тем, что в качестве гранул полистирола используют гранулы суспензионного полистирола, а затворение осуществляют после укладки смеси в форму путем подачи в нее острого пара с образованием конденсата в смеси, при этом смесь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.

Цемент 75,5 82,5
Гранулы суспензионного полистирола 4,8 5,5
Поверхностно-активная добавка 0,2 0,5
Конденсат острого пара Остальное
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что затворение смеси конденсатом острого пара осуществляют в фиксированном объеме формы при 95 105^oС в течение 0,1 1,5 ч для одновременного процесса вспенивания гранул суспензионного полистирола, самоуплотнения смеси и гидратации цемента.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что после затворения смеси термообработку изделия производят при фиксированном объеме формы при 60 - 75^oС в течение 12 16 ч.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что укладку смеси в форму производят в количестве 0,25 0,37 объема формы.

5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что в процессе приготовления смеси вначале проводят поверхностную обработку гранул суспензионного полистирола поверхностно-активной добавкой, содержащей смесь органических дикарбоновых кислот и смолы древесной омыленной, при следующем соотношении, мас.

Смесь дикарбоновых кислот 50 75
Смола древесная омыленная 25 50
после чего перемешивают с цементом до получения однородной полусухой смеси, при этом соотношение полистирол поверхностно-активная добавка составляет 1 0,038 0,097.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2