Пеногипсовая композиция

Изобретение относится к пеногипсовым материалам, используемым в производстве теплоизоляции строительного назначения, легких строительных деталей, например, сердечников многослойных стеновых панелей, сухой штукатурки и т.п. Технический результат - повышение прочности затвердевшего материала и ускорение его сушки. Пеногипсовая композиция, включающая полуводный гипс, кварцевый песок, пенообразователь и воду, дополнительно содержит ортофосфорную кислоту и силикат магния и/или алюминия, а в качестве пенообразователя - смесь синтетического моющего средства и поливинилового спирта в соотношении 1:1, при следующем соотношении компонентов, мас.%: полуводный гипс - 39,4-51,4, кварцевый песок - 0,6-20,4, силикат магния и/или алюминия - 0,6-9,5, пенообразователь - 0,1-0,7, ортофосфорная кислота - 0,6-1,3, вода - остальное. 1 табл.

 

Изобретение относится к пеногипсовым материалам, используемым в производстве теплоизоляции строительного назначения, легких строительных деталей, например, сердечников многослойных стеновых панелей, сухой штукатурки и т.п.

Уровень техники

На основе гипса можно получать качественные легкие теплоизоляционные и строительные материалы.

Известны пористые гипсобетонные изделия, содержащие строительный гипс и домолотые цемент и песок в соотношении от 1:3 до 1:5 и воду затворения, в которую предварительно вводят 0,1-0,3% от массы вяжущего суперпластификатора С-3 или его смеси с техническими лигносульфонатами в соотношении 1:1 - 1:2, причем водовяжущее отношение составляет 0,40-0,45 [Патент 1825351, СССР. Способ изготовления пористых гипсобетонных изделий. Перевезенцев М.М. и др. Заявл. 20.12.90, опубл. 30.06.93, бюл. №24]. Однако изделия данного состава сложны в изготовлении: процесс многостадиен, требуется предварительный раздельный помол песка и цемента, вакуумирование. Кроме того, прочность получаемых изделий невысока.

Известен состав сырьевой композиции для легких строительных деталей, включающий гипс (преимущественно полуводный), 3% по массе гранулированного материала, например пенополистирола, 0,1-5% пленкообразующего латексного материала, 0,075-0,3% поверхностно-активного вещества, обладающего воздухововлекающим действием, например, лаурилсульфата магния или натрия, 0,5-3% крахмала и 50-60% от массы гипса воды [Патент 4265964, США. Легкие строительные детали из пеногипса. Burkhart G.W. Заявл. 26.12.79, опубл. 05.05.81]. Однако изделия данного состава имеют низкую прочность и повышенную ползучесть.

Наиболее близкой по совокупности признаков к предлагаемому изобретению, т.е. прототипом, является пеногипсовая композиция, содержащая, мас.%: полуводный гипс (α- и β-полугидрат) - 30-100, заполнитель - кварцевый песок - 0-70, цеолит - 0,05-10, пенообразователь - 0,1-1 и необходимое количество воды [Патент 58-84165, Япония. Пеногипсовая композиция для формования методом литья. Шиядзава Н. и др. Заявл. 14.11.81, опубл. 20.05.83].

Недостатками прототипа являются низкая прочность и повышенная длительность сушки изделий.

Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в разработке состава пеногипсовой композиции с повышенной прочностью затвердевшего материала и способностью к ускоренной сушке.

Поставленная задача решена путем создания пеногипсовой композиции, включающей полуводный гипс, кварцевый песок и пенообразователь, причем она дополнительно содержит ортофосфорную кислоту и силикат магния и/или алюминия, а в качестве пенообразователя - смесь синтетического моющего средства и поливинилового спирта в соотношении 1:1, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%:

полуводный гипс	39,4-51,4
кварцевый песок	0,6-20,4
силикат магния и/или алюминия	0,6-9,5
пенообразователь	0,1-0,7
ортофосфорная кислота	0,6-1,3
вода	остальное

Таким образом, заявленный состав пеногипсовой композиции отличается от прототипа тем, что в его состав дополнительно входят ортофосфорная кислота (ОФК) и силикат магния и/или алюминия, ранее не применявшиеся в целях повышения прочности и сокращения длительности сушки, а в качестве пенообразователя - смесь любого синтетического моющего средства (CMC) поливинилового спирта (ПВС) в соотношении 1:1.

В качестве силиката магния и/или алюминия использовали природные минералы: пирофиллит Al₂[Si₄О₁₀](OH)₂, палыгорскит MgAl₂[Si₄О₁₁](OH)₂·4H₂О·nH₂O, тальк Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂, (ГОСТ 21234-75) и др., причем используется смесь силикатов магния и алюминия в любом соотношении в заявленном интервале.

В составе композиции применяется полуводный гипс в виде α- и β-полугидратов или дегидратированный формовочный гипс. α- и β- полугидраты соответствуют ГОСТ 125-79. Дегидратированный формовочный гипс представляет собой отходы, образующиеся после использования гипсовых форм, которые подвергли дроблению и помолу до тонкости помола, соответствующей ГОСТ 125-79, с последующей термообработкой при 130-150°С. Данный продукт используется самостоятельно или в смеси с α- и β-полугидратом в любом соотношении в заявленном интервале.

Кварцевый песок соответствует ГОСТ 7031-75, ГОСТ 8736-93, ГОСТ 9077-82 или ГОСТ 22551-77.

CMC используется в виде стирального порошка ("Пемос" - ГОСТ 25644-96 или ТУ 2381-023-04643752-98, "Тайд" и "Лотос" - ГОСТ 25644-96) или жидкого мыла (ТУ 9158-006-13296373-98); ПВС соответствует ГОСТ 10779-78; ОФК - ГОСТ 10678-76.

Необходимо отметить, что только при наличии всей совокупности признаков заявленного изобретения возможно достижение указанного технического результата, а именно повышение прочности затвердевшего гипса и ускорение процесса сушки.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример 1. Смесь 39,7 г (39,7 мас.%) α-полуводного гипса, 20,4 г (20,4 мас.%) кварцевого песка и 6,8 г (6,8%) силиката алюминия в виде пирофиллита вносят в 26 мл воды (80% от общего количества воды) и тщательно перемешивают. В полученное тесто вносят предварительно перемешанные 0,1 г (0,1 мас.%) пенообразующей смеси (0,05 г CMC + 0,05 г ПВС), 1,0 г (1,0 мас.%) ОФК и 6 мл (20% от общего количества) воды.

Из полученной пеногипсовой массы готовят образцы в виде кубиков 25×25×25 мм или стандартные образцы размером 40×40×160 мм. После распалубки образцы подвергают термообработке в сушильном шкафу при температуре 75-90°С, а затем испытывают на прочность при сжатии по ГОСТ 23789-79. За время сушки принята длительность высушивания образцов до остаточной влажности 2-4 мас.%.

Примеры с другими заявленными составами композиции и результаты испытаний представлены в таблице.

Как показывают экспериментальные данные, представленные в таблице, использование ингредиентов в заявленных соотношениях (примеры 1-4) позволяет повысить прочность пеногипсового материала по сравнению с прототипом в 2,7-4 раза и снизить продолжительность сушки с 87 до 44-54 мин, т.е. в 1,6-2 раза.

Кроме того, предлагаемая композиция обладает дополнительными преимуществами: практически полностью отсутствуют объемные деформации (расширение и усадка), понижается ползучесть пеногипсовых изделий; наряду с α- и β-полугидратами можно использовать гипсовые отходы в виде дегидратированного формовочного гипса, что снижает стоимость изделий.

Таблица
Состав и свойства пеногипсовой композиции
№ п/п	Состав, мас. %	Предел прочности при сжатии, МПа	Время сушки, мин
Полуводный гипс	Кварцевый песок	Цеолит	Пенообразователь (СМС+ПВС)	Силикат Mg и/или Al (в виде):	ОФК	Вода
1	α-полугидрат 39,7	20,4	-	0,1 (CMC "Пемос" + ПВС)	пирофиллит 6,8	1,0	32,0	2,1	44
2	β-полугидрат 49,7	9,0	-	0,3 (CMC жидкое мыло + ПВС)	тальк 0,6	0,6	39,8	1,8	46
3	дегидрат. форм. гипс 51,4	0,6	-	0,7 (CMC "Тайд" + ПВС)	палыгорскит 9,5	1,3	36,5	1,6	54
4	α-полугидрат 24,6 + дегидрат. Форм. гипс 24,3	6,1		0,4 (CMC "Лотос" + ПВС)	тальк 4,9	0,6	39,1	2,4	49
5	α-полугидрат 39,4	12,5	-	0,3 (CMC - "Лотос" + ПВС)	тальк 4,4 + пирофиллит 5	0,9	37,5	2,3	42
Прототип	α-полугидрат 46,1	15,8	1,1	0,3	-	-	36,7	0,6	87

Пеногипсовая композиция, содержащая полуводный гипс, кварцевый песок, пенообразователь и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ортофосфорную кислоту и силикат магния и/или алюминия, а в качестве пенообразователя - смесь синтетического моющего средства и поливинилового спирта в соотношении 1:1 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Полуводный гипс	39,4-51,4
Кварцевый песок	0,6-20,4
Силикат магния и/или алюминия	0,6-9,5
Пенообразователь	0,1-0,7
Ортофосфорная кислота	0,6-1,3
Вода	Остальное