Смесь для пенобетона

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве. Технический результат изобретения - повышение прочности при сжатии, понижение коэффициента теплопроводности и уменьшение усадки пенобетона при твердении. Смесь для пенобетона содержит, мас.%: высокоалюминатный цемент с содержанием С₃А - не менее 7% 54,43-58,31, песок с М_кр - не более 2,0 6,71-7,30, полуводный фосфогипс 4,60-4,70, карбонатосодержащий отход содового производства с содержанием СаСО₃ - не менее 50%, значением рН 9-11 6,90-8,20, модифицированную пенообразующую добавку 0,18-0,27, воду 23,30-25,10. 1 табл.

 

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

Известна смесь для теплоизоляционного пенобетона, содержащая, 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 3,0-0,5 мас.%, представленный кальциймагниевыми силикатами) - 0,4-0,54 алюминиевую пудру - 0,5-0,64; фиброволокно - 1,4-1,8 и воду - 12,0-14,4 (патент РФ №2145315, С04В 38/10, 02.03.1999 г.).

Известна смесь для теплоизоляционного пенобетона, содержащая, мас.%: цемент - 44,0-47,04, пенообразующую добавку «Ника» (на протеиновой основе) - 0,5-0,74, ментмориллонитовую глину (включающую не менее 60% минирала (Al,Mg)₂(OH)₂(Si₄О₁₀)·Н₂О с удельной поверхностью S_уд=500...2000 см²г) 11,0-13,8 и воду 40,0-42,8 (патент РФ №2145586, С04В 38/10, 02.03.1999 г.)

Наиболее близкой к заявленной смеси, выбранной за прототип, является смесь для автоклавного пенобетона, содержащая, мас.%: цемент - 37,8-42,64; песок - 31,3-37,84; модифицированную пенообразующую добавку 9,1-9,3 и воду 15,1-17,0 (патент РФ №2255074, С04В 38/10, 27.06.2005 г.).

К недостаткам указанных аналогов и прототипа можно отнести недостаточную прочность при сжатии, повышенное значение коэффициента теплопроводности и повышенную усадку материала при твердении.

Задача изобретения - повысить прочность при сжатии, понизить коэффициент теплопроводности и уменьшить усадку пенобетона при твердении.

Поставленная задача решается тем, что смесь для пенобетона, включающая цемент, песок с М_кр≤2,0, модифицированную пенообразующую добавку и воду, дополнительно содержит полуводный фосфогипс, карбонатосодержащий отход содового производства с содержанием СаСО₃ не менее 50%, значение рН 9,0...11,0, а в качестве цемента используется высокоалюминатный цемент с С₃А≥7% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

высокоалюминатный цемент с содержанием С3А≥7%	54,43...58,31
песок с Мкр≤2,0	6,71...7,30
полуводный фосфогипс	4,60...4,70
карбонатосодержащий отход содового производства с содержанием в нем СаСО3 не менее 50%, значением рН 9,0...11,0	6,90...8,20
модифицированная пенообразующая добавка	0,18...0,27
вода	23,30...25,10

На момент подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявленная смесь для пенобетона неизвестна и обладает мировой новизной.

Заявляемая совокупность существующих признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить указанный технический результат, а именно повышение прочности при сжатии, понижение коэффициента теплопроводности и уменьшение усадки пенобетона при твердении по сравнению с известным техническим решением.

Новым является новое сочетание известных компонентов, используемых при производстве пенобетона, и их новое количественное соотношение, что позволяет получить указанный технический результат.

По мнению авторов и заявителя, данный состав для пенобетона неизвестен, и можно сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «новизна».

Совместное применение полуводного фосфогипса и тонкодисперсного карбонатосодержащего отхода содового производства с содержанием СаСО₃ не менее 50%, значение рН 9,0...11,0 обеспечивает формирование высокооднородной мелкопоровой структуры, которое способствует получению материала с пониженным значением коэффициента теплопроводности.

Совместное применение полуводного фосфогипса и высокоалюминатного цемента значительно уменьшает усадку пенобетона при твердении, а присутствие тонкодисперсного карбонатосодержащего отхода с содержанием СаСО₃ не менее 50%, значением рН 9,0...11,0 усиливает гидратационные процессы в твердеющей системе за счет смещения кислотноосновного равновесия системы, т.к. рН цементносодержащей составляющей =12,4, что приводит к увеличению гидратных новообразований силикатов кальция и дополнительному образованию гейлюссита [Na₂(СаСО₃)₂·5Н₂О ], d/n=4,97; 3,13; 2,65; 2,57 и пирсонита [Na₂(СаСО₃)₂·2Н₂O], d/n=2,50; 4,97; 3,16, что подтверждено физико-химическими исследованиями в частности РФА. Усиление гидратационных процессов способствует повышению прочности пенобетона при сжатии.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано для производства теплоизоляционно-конструкционного пенобетона, обладающего улучшенными теплозащитными свойствами, уменьшенной усадкой при твердении и повышенной прочностью при сжатии.

Осуществимость изобретения подтверждена примером конкретного выполнения.

Пример конкретного выполнения

I. Приготовление смеси для пенобетона

1. Высушивают фосфогипс при t°=180°C до получения полуводного гипса.

2. Измельчают полуводный фосфогипс до S_уд 220 м²/кг.

3. Дозируют:

- высокоалюминатный цемент с содержанием С₃А≥7%

- песок, М_кр≤2,0

- карбонатсодержащий отход содового производства с содержанием СаСО₃ не менее 50%, значением рН 9,0...11,0

- модифицированную пенообразующую добавку (протеинсодержащую с комплексным модификатором М-3, пенообразующая добавка, состоящим из соотношения: водная эмульсия канифоли (С=0,004 мас.%) и водный раствор желатина (С=0,1 мас.%) как 1,5:1,0))

- воду.

4. Отдозированные материалы транспортируют в пенобетоносмеситель, где производят перемешивание материалов до получения однородной растворной смеси.

5. Приготовление строительной пены:

Дозируют:

- концентрированный раствор пенообразующей добавки;

- воду

отдозированные компоненты перемешивают в полиэтиленовой емкости, получая строительный раствор пенообразующей добавки, из которого при помощи пеногенератора получают строительную пену.

6. Полученную строительную пену при помощи насоса пеногенератора транспортируют в бетоносмеситель, где перемешивают с приготовленной растворной смесью до получения однородной пенобетонной массы.

7. Полученную смесь для пенобетона из пенобетонной массы по п.6 заливают в формы требуемых образцов изделий, твердение которых осуществляется в естественных условиях при положительной температуре для определения физико-механических характеристик в соответствии с требованиями ГОСТ 12852-87 «Бетоны ячеистые. Общие требования к методам испытаний». Полученные результаты представлены в таблице.

Анализ экспериментальных данных показывает, что заявленная смесь для пенобетона по сравнению с прототипом обеспечивает получение пенобетона с повышенной прочностью при сжатии на 17,0%; понижение значение коэффициента теплопроводности на 18,0%; уменьшение усадки при твердении на 45,0%.

Таблица Физико-механические свойства пенобетона
№ п/п	Состав сырьевой смеси, мас.%	Прочность, МПа	Коэф. теплопроводн., λ Вт/(м °С)	Усадка, м/м
	Цемент				Цемент с содерж., С3А≥7%	Песок, Мкр≤2,0	Полуводный фосфогипс	СаСО3	Пенообразующая добавка	Вода
кол-во, %	рН
прототип	40,2	-	34,55	-	-	-	9,2	16,05	2,55	0,18	3,0
1.	-	54,43	7,3	4,7	8,2	9,0	0,27	25,1	2,68	0,144	1,680
2.	-	56,37	7,005	4,65	7,55		0,225	24,2	2,72	0,142	1,670
3.	-	58,31	6,71	4,6	6,9	0,18	23,3	2,63	0,143	1,660
4.	-	54,43	7,3	4,7	8,2	10,0	0,27	25,1	2,84	0,142	1,670
5.	-	56,37	7,005	4,65	7,55		0,225	24,2	2,95	0,140	1,650
6.	-	58,31	6,71	4,6	6,9	0,18	23,3	2,73	0,144	1,660
7.	-	54,43	7,3	4,7	8,2	11,0	0,27	25,1	2,75	0,145	1,665
8.	-	56,37	7,005	4,65	7,55		0,225	24,2	2,8	0,144	1,660
9.	-	58,31	6,71	4,6	6,9	0,18	23,3	2,77	0,147	1,665

Смесь для пенобетона, содержащая цемент, песок с М_кр не более 2,0, модифицированную пенообразующую добавку, воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит полуводный фосфогипс, карбонатосодержащий отход содового производства с содержанием СаСО₃ не менее 50%, значением рН 9-11, а в качестве цемента - высокоалюминатный цемент с содержанием С₃А не менее 7% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Высокоалюминатный цемент с содержанием С3А не менее 7%	54,43-58,31
Песок с Мкр не более 2,0	6,71-7,30
Полуводный фосфогипс	4,60-4,70
Карбонатосодержащий отход содового производства с содержанием СаСО3 не менее 50%, значением рН 9,0-11,0	6,90-8,20
Модифицированная пенообразующая добавка	0,18-0,27
Вода	23,30-25,10