Легкий бетон

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности конструкционно-теплоизоляционным легким бетонам для ограждающих конструкций. Технический результат - повышение плотности и прочности при сохранении теплопроводности. Легкий бетон, включающий цемент, полые микросферы, воду, дополнительно содержит кремнистую опал-кристобалитовую породу - опоку при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 24,9-29,3, указанная опока 11,8-20,2, указанные микросферы 29,8-35,1, вода остальное. 4 табл.

 

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности конструкционно-теплоизоляционным легким бетонам для ограждающих конструкций.

Известны легкие бетоны на основе цементного вяжущего, крупного и мелкого заполнителя. В качестве заполнителя используются керамзит, термолит, аглопорит, шлаковая пемза, гранулированный шлак, вспученный перлит, вермикулит и др. (Бурлаков Г.С. Технология изделий из легкого бетона: Учеб. пособие для вузов по спец. "Пр-во строит, изделий и конструкций". - М.: Высш. шк., 1986. - 296 с.: ил., Орентрихер Л.П. Бетоны на пористых заполнителях в сборных железобетонных конструкциях. - М.: Высш. шк., 1983. - 144 с.: ил.).

Наиболее близким техническим решением является легкий бетон, патент РФ 2154619, включающий, мас.%:

Цемент	25,4-30,9
Зола-уноса	6,2-13,1
Микросфера	35,3-41,1
Вода	Остальное

Однако данный легкий бетон обладает относительно невысокой прочностью и плотностью.

Сущность изобретения заключается в том, что легкий бетон, включающий цемент, полые микросферы, воду, дополнительно содержит кремнистую опал-кристобалитовую породу - опоку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент	24,9-29,3
Указанная опока	11,8-20,2
Указанные микросфера	29,8-35,1
Вода	Остальное

Введение опоки, осадочной породы биохимического генезиса вместо золы - уноса позволяет повысить плотность и прочность при сохранении теплопроводности бетона.

Характеристики исходных материалов

1. Цемент.

Цемент М 500 по ГОСТ 10178 Новороссийского цементного завода.

2. Опока.

Опоки - легкие плотные тонкопористые кремнистые опал-кристобалитовые породы. Средняя плотность их составляет 1200-1500 кг/м³, пористость достигает 50% (обычно 30-40%).

Опоки - это не чистые силициты, а многокомпонентные системы. Постоянной составляющей их наряду с аморфным кремнеземом являются минералы слюд и гидрослюд, содержащиеся в нормальных разностях до 10-15%. В качестве примеси могут присутствовать песчано-алевритовый и карбонатный материал, частички которого обычно не превышают 0,01 мм. В связи с этим выделяются различные литологические разности кремнистых пород - песчанистые, карбонатные и смешанные. Разнообразие состава обуславливает широкий диапазон физико-технических и технологических свойств. Усредненный химический состав опок приведен в таблице 1.

Россия располагает крупнейшей сырьевой базой кремнистых опал-кристобалитовых пород. Наибольшим распространением среди которых пользуются опоки. На территории Росси опоки широко встречаются в районах Поволжья и Дона, Западной Сибири, на юге России, в центральных и западных областях Европейской части России, Ленинградской области, Дальнем Востоке, Кольском полуострове, на Камчатке.

Таблица 1.
Усредненный химический состав опок
Порода	П.п.п.	SiO2	Al2O3	Fe2O3+FeO	CaO	MgO	SO3 общ.	К2O	Na2O	SiO2 раст-й в 5% KOH
Опоки	1,7-17,6	72,3-89,8	3,2-12,5	1,0-7,6	0,1-22,8	0,03-5,6	0,0-0,55	0,6-3,08	0,02-1,79	12,0-76,0

3. Заполнитель.

Микросфера - компонент золошлаковых смесей - отхода Новочеркасской ГРЭС, выделяемая безреагентной флотацией из золошлаковых смесей ГРЭС. Представляет собой мелкодисперсный неслеживающийся материал серого цвета. Форма гранул сферическая, поверхность гладкая, блестящая. Химический и фазово-минеральный состав приведены в табл.2 и 3

Плотность оболочки	2490 кг/м3
Средняя плотность гранул	580 кг/м3
Плотность насыпная	380 кг/м3
Диаметр	20-200 мкм
Толщина оболочки	5-15 мкм
Теплопроводность (λ)	0,11-0,125 ВТ/(м·К)
Прочность на сжатие в цилиндре	1,8 МПа

Таблица 2
Химический состав микросферы.
SiO2	Al2О3	Fe2О3	FeO	К2O	Na2O	CaO	MgO	TiO2	Р2O5	SO3	п.п.п
54,44	28,84	2,67	2,29	7,18	1,0	0,66	1,96	0,78	0,07	0,07	0,22
Таблица 3
Фазово-минеральный состав микросферы.
стекло	муллит	кварц	Показатель преломления стеклофазы
64	24	12	1,512

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были изготовлены стандартные образцы с различным соотношением вышеперечисленных компонентов.

Образцы изготовлялись следующим образом.

Предварительно смешивались компоненты в сухом состоянии (цемент, опока, микросфера) в соответствующей пропорции из расчета на стандартный образец размерами 10×10×10 см, перемешивание сухой смеси осуществлялось в течение 1 мин. Далее в смесь добавлялась вода затворения и осуществлялось их совместное перемешивание в течение 2 мин. Затем производились формовка и виброуплотнение смеси в форме с пригрузом (22 г/см²) в течение 1,5 мин. Выдержка смеси перед тепловой обработкой 4 ч. Тепловая обработка паром производилась по режиму 3+6 (95°С)+3. Составы легкого бетона представлены в табл.4. Из данных таблицы следует, что легкий "конструкционно-теплоизоляционный бетон предлагаемого состава обладает более высокой прочностью и плотностью.

Таблица 4
Составы и свойства легкого конструкционно-теплоизоляционного бетона
№	Состав предлагаемый	Физико-механические характеристики
	Цемент, %	Опока, %	Микросфера, %	Вода, %	Зола-уноса, %	Rсж, МПа	Плотность, кг/м3	Коэффициент теплопроводности (λ), Вт/(м·К)
1	22,4	20,8	36,1	20,7	-	19,5	955	0,174
2	24,9	20,2	35,1	19,8	-	22,9	979	0,187
3	26,8	16,8	32,4	24,0	-	27,0	1020	0,190
4	29,3	11,8	29,8	29,1	-	23,7	1053	0,210
5	31,4	12,0	28,0	28,6	-	21,8	1110	0,270
Состав известный
1	25,4-30,9	-	35,3-41,1	20,4-27,6	6,2-13,1	16-17,1	842-876	0,180-0,210

Легкий бетон, включающий цемент, полые микросферы, воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремнистую опал-кристобалитовую породу - опоку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент	24,9-29,3
Указанная опока	11,8-20,2
Указанные микросферы	29,8-35,1
Вода	Остальное