Армированная полистиролбетонная смесь, способ приготовления смеси, способ изготовления теплоизоляционных изделий, панель и блок (варианты)

Изобретения относятся к производству строительных материалов и изделий. В состав для получения армированной полистиролбетонной смеси входит, кГ/м³: портландцемент - 160-170, вспененный гранулированный полистирол - 15-17, базальтовое волокно - 0,50-0,70, смола древесная омыленная - 0,35-0,50, пластифицирующая добавка - С-3 - 1,50-2,50, гидрофобизирующая добавка - 0,4-0,5, полиакриламид - 0,40-0,60, лигнопан Б-2 - 0,35-0,50, вода - 50-55. Способ приготовления армированной полистиролбетонной смеси включает смешивание компонентов состава для ее получения. При этом предварительно перемешивают пенополистирол, базальтовое волокно и добавки, введенные совместно с частью воды затворения. Затем при перемешивании вводят портландцемент, продолжают перемешивать в течение 5-15 сек, после чего добавляют воду и перемешивают 25-40 сек. Изготовление изделий из полистиролбетонной смеси осуществляют объемным вибропрессованием при величине уплотнения 8-15 кГ/см². Технический результат заключается в упрощении способа приготовления смеси, высокой прочности изделий, улучшении теплоизоляционных свойств, высокой морозостойкости низкой паропроницаемости и низком водопоглощении. 6 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретения относятся к производству строительных материалов и изделий, в частности, к теплоизоляционно-конструкционным материалам и изделиям на основе цементного вяжущего, вспененного полистрольного заполнителя и минеральных волокон.

Известны состав сырьевой смеси, способ ее приготовления и способ изготовления армированных полистиролбетонных изделий (патент РФ 2223931, кл. С04В 38/08, 20.02.2004 /1/). Известный состав включает, мас.%: портландцемент 68-70, вспененный полистирол 3-6, воздухововлекающую добавку - смолу древесную омыленную (СДО) (на сухое вещество) 0,1-0,2, воду остальное; армирующий материал в виде нитей или прутков (сверх 100%) 5-12. При приготовлении сырьевой смеси гранулированный вспененный полистирол с фракциями диаметром 3-5 мм смачивают частью воды затворения при перемешивании, вводят цемент, оставшуюся воду затворения, воздухововлекаюшую и пластифицирующую добавки. При формовании изделий полученную смесь подают с помощью насоса в опалубку с установленным в ней каркасом из армирующего материала - нитей или прутков, уложенную смесь отверждают, распалубливают и выдерживают до набора прочности. Плотность получаемых изделий 500-800 кГ/м³, прочность при сжатии 17,5-32,5 кГ/см², коэффициент теплопроводности 0,11-0,17 Вт/м·°С.

Армирующий материал в известном способе /1/ не перемешивают с другими компонентами сырьевой смеси. Равномерность его распределения в получаемом изделии, а следовательно, и физико-механические и эксплуатационные характеристики определяются равномерностью распределения нитей или прутков в опалубке-форме и прочностью сцепления полистиролбетонной смеси с этими армирующими элементами. Целесообразно отметить многооперационность приготовления сырьевой смеси и сложность в обеспечении равномерного распределения армирующего материала.

Известна панель из полистиролбетона, выполненная в виде прямоугольной монолитной плиты с пазами и гребнями - выступами по торцам (свидетельство на полезную модель РФ 17329, кл. Е04С 2/00, 27.03.2001 /2/).

Известен строительный блок, выполненный из полистиролбетона в виде замкнутой оболочки с продольными и поперечными перемычками, которые образуют сквозные каналы; по крайней мере, на одной боковой стороне блока расположены дистанцирующие выступы, а на верхних гранях перемычек выполнен продольный паз (свидетельство на полезную модель РФ 22490, кл. Е04С 1/00, 10.04.2002 /3/).

Физико-механические свойства известных изделий определяются, наряду с другими характеристиками, свойствами полистиролбетонной смеси. Такие характеристики, как, например, прочность при сжатии и изгибе для таких изделий ниже, чем могут быть обеспечены при наличии армирующих элементов.

Наиболее близким аналогом является состав армированной полистиролбетонной смеси, способ ее приготовления и способ изготовления изделий, описанные в патенте РФ 2150446, кл. С04В 38/08, 10.06.2000 /4/.

Известный состав для приготовления сырьевой смеси включает, мас.%: минеральное вяжущее (цемент) 68-90, полистирольный заполнитель (смесь частиц из вспененных полистирольных гранул фракции 0,04-1,25 мм и частицы рваного пенополистирола) 0,7-2,3, щелочестойкое минеральное волокно (стекловолокно или минеральная вата) 1,4-5,2, воздухововлекающая добавка - (СДО) или смола нейтрализованная воздухововлекающая 0,3-0,7, пластифицирующая добавка С-3 0,25-0,55, вода остальное. При приготовлении смеси полистирольный заполнитель смачивают в смесителе частью воды затворения, затем подают цемент, волокнистый материал, оставшуюся часть воды затворения, пластифицирующую и воздухововлекающую добавки и перемешивают до получения однородной смеси. При изготовлении изделий полученную смесь подают в форму, формуют изделия и термообрабатывают при температуре 70°С.

Получаемые изделия характеризуются плотностью 850-1120 кГ/м³, прочностью при сжатии 19,5-27,2 МПа, прочностью при изгибе 6,4-9,3 МПа, коэффициентом теплопроводности 0,226-0,273 Вт/м·К, водопоглощением 7,7-10,2 мас.%.

Задачей данного изобретения является создание состава для получения армированной полистиролбетонной смеси достаточно простым методом ее приготовления, а также способа изготовления изделий из этой смеси, характеризующихся при низкой плотности достаточно высокой прочностью при сжатии и изгибе, хорошими теплоизоляционными свойствами, высокой морозостойкостью, паро проницаемостью и низким водопоглощением.

Сформулированная задача решается за счет того, что состав для получения армированной полистиролбетонной смеси, включающий портландцемент, полистирольный заполнитель, щелочестойкое минеральное волокно, воздухововолекающую добавку - смолу древесную омыленную, пластифицирующую добавку - С-3 и воду, дополнительно содержит гидрофобизирующую добавку - ГКЖ-94, структурообразующую добавку - полиакриламид, и регулятор твердения - Лигнопан Б-2, а в качестве полистирольного заполнителя - предварительно вспененный гранулированный полистирол с размером гранул 2,8-3,0 мм и в качестве щелочестойкого минерального волокна - базальтовое волокно с длиной волокон 15-20 мм и диаметром 12-15 мкм, при следующем соотношении компонентов, кг/м³:

портландцемент	160-170
указанный полистирол	15-17
указанное базальтовое волокно	0,50-0,70
смола древесная смыленная (50%-ный раствор)	0,35-0,50
С-3 (на сухое)	1,50-2,50
ГКЖ-94 (50%-ной концентрации)	0,40-0,50
полиакриламид (10%-ный раствор)	0,40-0,60
Лигнопан Б-2	0,35-0,50
Вода	50-55

Сформулированная задача решается также за счет того, что в способе приготовления армированной полистролбетонной смеси, включающем смешивание компонентов состава для ее получения, при смешивании компонентов вышеприведенного состава предварительно перемешивают пенополистирол, базальтовое волокно и добавки, введенные совместно с частью воды затворения, затем при перемешивании вводят портландцемент, продолжают перемешивать в течение 5-15 сек, после чего добавляют воду и перемешивают 25-40 сек.

Сформулированная задача решается также за счет того, что в способе изготовления изделий из полистиролбетонной смеси, включающем приготовление смеси путем смешивания компонентов состава для ее получения, формование и отверждение, формование приготовленной вышеприведенным способом армированной полистролбетонной смеси из компонентов указанного ранее состава осуществляют объемным вибропрессованием при величине уплотнения 8-15 кг/см².

Формование может быть осуществлено с использованием пустотообразователей.

Панель армированную полистролбетонную изготавливают указанным ранее способом в виде прямоугольной монолитной плиты с гребнем или выступом, по крайней мере, на одном торце и с, по крайней мере, одним пазом - на другом.

Блок армированный полистиролбетонный изготавливают указанным ранее способом монолитным с, по крайней мере, одним пазом на одной его боковой стороне и с, по крайней мере, одним выступом - на другой.

Блок армированный полистиролбетонный изготавливают указанным ранее способом в виде замкнутой оболочки, содержащей продольные и/или поперечные перемычки, которые образуют полости или сквозные каналы. Такой блок может быть выполнен с пазом или пазами, по крайней мере, на одной его боковой стороне, и с соответствующим выступом или выступами - на другой. На верхних гранях перемычек и боковых сторон может быть выполнен продольный паз.

Именно указанный качественный и количественный состав обеспечивает получение достаточно простым способом армированной полистиролбетонной смеси, характеризующейся равномерным распределением по объему гранул вспененного полистирола и базальтовых волокон, не расслаивающейся в течение времени (не менее часа), достаточного для ее транспортировки на производственной территории или для доставки на стройплощадки.

При содержании компонентов в составе выше или ниже указанных в формуле значений изменяются нежелательным образом такие характеристики смеси, как устойчивость к расслаиванию, однородность смеси, формуемость, а также характеристики изготавливаемых изделий: плотность, прочность, теплопроводность, морозостойкость, водопоглощение.

Именно указанные в формуле сочетания размеров гранул пенополистирола (2,8-3,0 мм) и базальтовых волокон (длина 15-20 мм и диаметр 12-15 мкм) необходимы для равномерного их распределения в смеси и повышения устойчивости смеси к расслаиванию. При длине волокон свыше 20 мм и их диаметре меньше 12 мкм отмечено скручивание волокон или их измельчение, что приводит к ухудшению перемешиваемости смеси, неравномерному распределению волокон, ухудшению физико-механических характеристик получаемых из такой смеси изделий. При увеличении размера гранул пенополистирола повышается склонность смеси к расслаиванию. При уменьшении размеров гранул пенополистирола и длины волокон и увеличении их диаметра увеличивается плотность смеси и плотность формуемых из нее изделий.

В способе приготовления смеси порядок подачи компонентов на смешивание и продолжительность отдельных этапов перемешивания подобраны экспериментально. При больших продолжительностях перемешивания наблюдается скручивание базальтовых волокон, их дробление, а также дробление пенополистирольных гранул. При меньших продолжительностях не достигается равномерного распределения гранул пенополистирола и базальтовых волокон в смеси.

Используемые материалы:

- портландцемент по ГОСТ 10178-85;

- вспененный гранулированный полистирол с размером гранул 2,8-3,0 мм, полученный одно- или многоступенчатым вспениванием суспензионного вспенивающегося полистирола по ОСТ 301-05-202-92Е или марок R, SEPS, ZKF;

- пластификатор С-3 по ТУ 6-36-0204229-625;

- смола древесная омыленная - СДО по ТУ 13-02-81078-02-93;

- ГКЖ-94 - гидрофобизирующая жидкость [-C₂H₅Si(H)O-]_n, где n=9÷14;

- Лигнопан Б-2 - модифицированные электролитами лигносульфонаты с молекулярной массой 10-50;

- Полиакриламид, например, по ТУ 6-02-00209912-41-94 или ТУ 6-10-1049-92.

Реализация заявленных изобретений подтверждается примерами.

На фиг.1 представлено изделие из описанного выше конструкционно-теплоизоляционного материала, выполненное в виде имеющего несколько расположенных рядами пустот блока, используемого, например, для стен.

На фиг.2 представлен блок (узкий) из того же материала, используемый, например, в качестве кладочных изделий для перегородок или в качестве утеплителя при укладке его параллельно несущей или ограждающей конструкции здания или сооружения.

На фиг.3 представлено изделие, выполненное из конструкционно-теплоизоляционного материала, в виде имеющего расположенные рядом пустоты блока, используемого, например, для стен.

Пример 1. В герметичный баросмеситель загружают 16 кг вспененного гранулированного полистирола с размером гранул 2,8-3,0 мм, 0,6 кг базальтового волокна с длиной волокна 18 мм и диаметром 13 мкм, 0,35 кг смолы древесной омыленной, разбавленной частью воды затворения, 2 кг С-3, 0,5 кг полиакриламида, разбавленного частью воды затворения до 10%-ной концентрации, 0,4 кг ГКЖ-94 в виде 50%-ной эмульсии, 0,4 кг Лигнопана Б-2, перемешивают до однородной массы, затем при перемешивании вводят 160 кг портландцемента М-500, продолжают перемешивать в течение 10 сек, после чего добавляют остаток воды затворения (общее ее содержание 55 кг) и перемешивают 30 сек.

Полученную однородную смесь пневмотранспортом подают к дозаторам линии формования для изготовления монолитных блоков с пазом на одной боковой стороне и выступом - на другой. Размещенную в формах смесь подвергают объемному вибропрессованию при наложении колебаний от ИВ-99Е снизу и уплотнении сверху при давлении 10 кг/см². После формования блоки на поддонах ставят на сушку.

Полученные блоки характеризуются плотностью 220 кг/м³, прочностью при сжатии 0,95 МПа, прочностью при изгибе 0,4 МПа, коэффициентом теплопроводности 0,078 Вт/м·К, водопоглощением при полном погружении 1,4% по объему, паропроницаемостью 0,85 мг/м·ч·Па, морозостойкостью (по ГОСТ 10060.2-95) F70.

Пример 2. В герметичный баросмеситель загружают 15 кг вспененного гранулированного полистирола с размером гранул 2,8-3,0 мм, 0,7 кг базальтового волокна с длиной волокна 18 мм и диаметром 13 мкм, 0,45 кг смолы древесной омыленной, разбавленной частью воды затворения, 2,5 кг С-3, 0,45 кг полиакриламида, разбавленного частью воды затворения до 10%-ной концентрации, 0,4 кг ГКЖ-94 в виде 50%-ной эмульсии, 0,35 кг Лигнопана Б-2, перемешивают до однородной массы, затем при перемешивании вводят 170 кг портландцемента М-500, продолжают перемешивать в течение 15 сек, после чего добавляют остаток воды затворения (общее ее содержание 53 кг) и перемешивают 40 сек.

Полученную однородную смесь пневмотранспортом подают к дозаторам линии формования для изготовления монолитных панелей с пазом на одной боковой стороне и выступом - на другой. Размещенную в формах смесь подвергают объемному вибропрессованию при наложении колебаний от ИВ-99Е снизу и уплотнении сверху при давлении 12 кг/см². После формования панели на поддонах ставят на сушку.

Формуют прямоугольную монолитную панель с выступом на одном торце и пазом на другом.

Пример 3. В герметичный баросмеситель загружают 17 кг вспененного гранулированного полистирола с размером гранул 2,8-3,0 мм, 0,5 кг базальтового волокна с длиной волокна 18 мм и диаметром 13 мкм, 0,50 кг смолы древесной омыленной, разбавленной частью воды затворения, 2,3 кг С-3, 0,55 кг полиакриламида, разбавленного частью воды затворения до 10%-ной концентрации, 0,45 кг ГКЖ-94 в виде 50%-ной эмульсии, 0,35 кг Лигнопана Б-2, перемешивают до однородной массы, затем при перемешивании вводят 165 кг портландцемента М-500, продолжают перемешивать в течение 12 сек, после чего добавляют остаток воды затворения (общее ее содержание 50 кг) и перемешивают 35 сек.

В формы для получения блоков размещают 4 пустотообразователя, имеющих в горизонтальном сечении форму близкую прямоугольной, подают приготовленную смесь и формуют объемным вибропрессованием при давлении сверху 15 кг/см² блок в виде замкнутой оболочки 1, содержащей продольную 2 и поперечную 3 перемычки (фиг.1). Пазы 4 на боковых сторонах и перемычке могут быть образованы размещением, после загрузки смеси в форму, соответствующего протяженного формообразующего элемента.

Получаемые по изобретениям изделия характеризуются следующими показателями:

Плотность, кг/м3	175-425
прочность при сжатии, МПа	0,35-1,8
прочность при изгибе, МПа	0,15-0,6
коэффициент теплопроводности, Вт/мК	0,065-0,10
водопоглощение при полном погружении, % по объему	1-2
морозостойкость	F50-F100 (ГОСТ 10060.2-95)
паропроницаемость, мГ/м·ч·Па	0,85-0,90
потеря прочности при 50-кратном
замерзании до -50°С, %	1,5-1,8.

1. Состав для получения армированной полистиролбетонной смеси, включающий портландцемент, полистирольный заполнитель, щелочестойкое минеральное волокно, воздухововлекающую добавку - смолу древесную омыленную, пластифицирующую добавку - С-3 и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидрофобизирующую добавку - ГКЖ-94, структурообразующую добавку - полиакриламид и регулятор твердения - Лигнопан Б-2, а в качестве полистирольного заполнителя - предварительно вспененный гранулированный полистирол с размером гранул 2,8-3,0 мм и в качестве щелочестойкого минерального волокна - базальтовое волокно с длиной волокон 15-20 мм и диаметром 12-15 мкм, при следующем соотношении компонентов, кг/м³:

портландцемент	160-170
указанный полистирол	15-17
указанное базальтовое волокно	0,50-0,70
смола древесная омыленная (50%-ный раствор)	0,35-0,50
С-3 (на сухое)	1,50-2,50
ГКЖ-94 (50%-ной концентрации)	0,4-0,5
полиакриламид (10%-ный раствор)	0,40-0,60
Лигнопан Б-2	0,35-0,50
вода	50-55

2. Способ приготовления армированной полистиролбетонной смеси, включающий смешивание компонентов состава для ее получения, отличающийся тем, что при смешивании компонентов состава по п.1 предварительно перемешивают пенополистирол, базальтовое волокно и добавки, введенные совместно с частью воды затворения, затем при перемешивании вводят портландцемент, продолжают перемешивать в течение 5-15 с, после чего добавляют воду и перемешивают 25-40 с.

3. Способ изготовления изделий из полистиролбетонной смеси, включающий приготовление смеси путем смешивания компонентов состава для ее получения, формование и отверждение, отличающийся тем, что формование приготовленной способом по п.2 армированной полистиролбетонной смеси из компонентов состава по п.1 осуществляют объемным вибропрессованием при величине уплотнения 8-15 кг/см².

4. Способ изготовления изделий по п.3, отличающийся тем, что формование осуществляют с использованием пустотообразователей.

5. Панель армированная полистиролбетонная, изготовленная способом по п.3, характеризующаяся тем, что она выполнена в виде прямоугольной монолитной плиты с гребнем или выступом, по крайней мере, на одном торце и с, по крайней мере, одним пазом - на другом.

6. Блок армированный полистиролбетонный, изготовленный способом по п.3, характеризующийся тем, что он выполнен монолитным с, по крайней мере, одним пазом на одной его боковой стороне и с, по крайней мере, одним выступом - на другой.

7. Блок армированный полистиролбетонный, изготовленный способом по п.4, характеризующийся тем, что он выполнен в виде замкнутой оболочки, содержащей продольные и/или поперечные перемычки, которые образуют полости или сквозные каналы.

8. Блок по п.7, отличающийся тем, что, по крайней мере, на одной его боковой стороне выполнен паз и/или пазы, а на другой - соответствующие выступ или выступы.

9. Блок по п.8, отличающийся тем, что на верхних гранях перемычек и боковых сторон выполнен продольный паз.