Сырьевая смесь для получения газобетона неавтоклавного твердения

Изобретение относится к строительным материалам и касается состава смеси, используемой для изготовления теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного газобетона неавтоклавного твердения. Указанная смесь содержит, мас.%: портландцемент 25-34, известковое молоко плотностью ρ=1,4 г/см³ 2-4, алюминиевая пудра 0,02-0,1, вода 22-36, полевошпатово-кварцевый песок фракций 0,315-0,14 мм и 0,14 мм и менее 22-28, микрокремнезем 2-3, асбестовые волокна с преимущественными размерами волокон 0,05-2,0 мм и единичными волокнами до 5 мм 7-10, полуводный гипс 1,5-1,8, пластификатор С-3 0,4-1,18. Технический результат - повышение прочности, уменьшение расхода цемента, расширение сырьевой базы. 3 табл.

 

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для изготовления неавтоклавного ячеистого бетона и может быть использовано в промышленности строительных материалов для изготовления теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного газобетона неавтоклавного твердения.

Известен состав ячеистобетонной смеси, включающий портландцемент, алюминиевую пудру, тонкомолотый песок и комплексную добавку: едкий натр и карбоксилметилцеллюлозу [Авторское свидетельство СССР №481564, кл. С04В 38/02, 1975]. Недостатком данной смеси является нестабильность процессов кинетики вспучивания, ведущая к осадке массива ячеистого бетона, пониженная прочность и дефицитность добавок.

Известна сырьевая смесь для ячеистых бетонов, включающая портландцемент, молотый песок, алюминиевую пудру, известь, алкилсульфанол, хлористый натрий и воду [Авторское свидетельство СССР №682469, кл. С04В 13/22, 1978 г., Бюл. 32]. Недостатком ее является то, что получаемый ячеистый бетон имеет пониженную гидрофобность и повышенную плотность.

Предложена сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона, содержащая портландцемент 4,7-55%, известь 7,8-30%, молотый цеолит 37-64%, алюминиевую пудру 0,07-0,29%, суперпластификатор С-3 0,13-1,2% [Патент RU №2073661 C1, 20.02.1997]. Недостатком данной смеси являются дополнительные затраты на помол извести и цеолита, кроме того, введение тонкомолотого цеолита в состав ячеистого бетона способствует ускорению процессов вспучивания и стабилизации массива ячеистобетонной смеси после вспучивания, в то время как процессы гашения извести еще не завершены полностью, что приводит к формированию неравномерной пористой структуры готового изделия.

Известная сырьевая смесь [Патент RU №2062772, кл. С04В 38/02.1996], включающая портландцемент 28-50%, кремнеземистый компонент 46,65-49,37%, суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом 0,28-0,5%, алюминиевую пудру 0,07-0,35%, измельченный гидратированный цемент. Основным недостатком этого состава является удорожание стоимости продукции из-за дополнительного помола гидратированного цемента.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому составу ячеистобетонной смеси является смесь для приготовления ячеистого бетона, включающая компоненты, взятые в следующем соотношении: портландцемент (30,6-34,6 мас.%), золу ТЭЦ (22,3-25,2 мас.%), известь (2,68-3,10 мас.%), древесную стружку фракции 5...200 мм (0,71-9,17 мас.%), алюминиевую пудру (0,04-0,045 мас.%), воду [Авторское свидетельство СССР №1759819, МПК С04В 38/02, 1992, Бюл. №33]. Недостатком данного состава является образование в ячеистобетонной смеси нежелательных органических примесей, выделяющихся из древесной стружки, которые ухудшают процессы твердения бетона из-за биологической коррозии и отрицательно влияют на прочность готового изделия.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение показателей эксплутационных свойств газобетона неавтоклавного твердения, уменьшение расхода цементной составляющей и расширение сырьевой базы кремнеземсодержащих заполнителей за счет использования песков полевошпатово-кварцевой минерализации в качестве кремнеземистого компонента ячеистобетонных масс.

Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления изделий из газобетона неавтоклавного твердения включает портландцемент, известковое молоко плотностью ρ=1,4 г/см³, полевошпатово-кварцевый песок фракций 0,315-0,14 мм и 0,14 мм и менее, микрокремнезем, асбестовые волокна с преимущественными размерами волокон 0,05-2,0 мм и единичными волокнами до 5 мм, полуводный гипс, алюминиевую пудру, воду, пластификатор С-3 при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

Портландцемент	25-34
Известковое молоко	2-4
Полевошпатово-кварцевый песок	22-28
Алюминиевая пудра	0,02-0,1
Вода	22-36
Полуводный гипс	1,5-1,8
Асбестовые волокна	7-10
Пластификатор С-3	0,4-1,18
Микрокремнезем	2-3

Отличительной особенностью состава ячеистобетонной смеси является то, что предлагается использовать полевошпатово-кварцевый песок фракций 0,315-0,14 мм и 0,14 мм и менее, микрокремнезем и асбестовые волокна с преимущественными размерами волокон 0,05-2,0 мм и единичными волокнами до 5 мм.

Использование в качестве заполнителя ячеистого бетона полевошпатово-кварцевого песка фракций, 0,315-0,14 и 0,14 мм и менее, содержащих зерна определенных фракций, наиболее соизмеримые с геометрией межпоровых перегородок, обеспечивает формирование плотных и прочных структур межпоровых перегородок и равномерной мелкопористой структуры ячеистого бетона, что способствует повышению прочностных характеристик ячеистого бетона.

Предварительная обработка полевошпатово-кварцевого заполнителя при его активном перемешивании с насыщенным раствором гидроксида кальция плотностью ρ=1,4 г/см³ в течение 3-5 мин обеспечивает образование на поверхности химически малоактивных зерен заполнителя пленочных покрытий из гидроксида кальция, активно взаимодействующего с газообразователем как во всем объеме ячеистобетонного массива, так и дополнительно на поверхности зерен заполнителя с образованием мельчайших газовых пузырьков, что интенсифицирует и делает более эффективным процесс поризации ячеистобетонных масс с полевошпатово-кварцевым песком.

Введение микрокремнезема обеспечивает активное химическое взаимодействие высокореакционных частиц микрокремнезема с гидроксидом кальция на поверхности зерен заполнителя с образованием дополнительного количества низкоосновных гидросиликатов кальция и формирование прочного контакта заполнителя с продуктами твердения портландцемента на границе заполнитель-цементная связка, а добавка полуводного гипса стабилизирует и упрочняет поризованную ячеистобетонную систему.

Волокна асбеста, введенные в составы ячеистобетонных масс, участвуют в микроармировании межпоровых перегородок газобетона, способствуют формированию границы раздела межпоровых перегородок и порового пространства, приближенной по форме к сферической, что способствует упрочнению готовых изделий. Кроме того, асбест, обладая высокой адсорбционной способностью к продуктам гидратации портландцемента, активизирует химические процессы взаимодействия между компонентами ячеистобетонных масс, волокна асбеста уменьшают усадочные деформации, которые препятствуют микротрещинообразованию, что приводит к увеличению прочностных характеристик готового изделия газобетона и замене части дорогостоящего портландцементного вяжущего.

Пример

Подготовка сырьевых компонентов производится раздельным способом. Полевошпатово-кварцевый песок подвергается помолу до удельной поверхности 2500 см²/г, обеспечивающей необходимую степень дезинтеграции кристаллов основных минералов песка, с последующим фракционированием и выделением фракций 0,315-0,14 мм и 0,14 мм и менее.

Попутные продукты асбестообогащения используются в виде асбестовых волокон, представленных преимущественными размерами волокон 0,05-2,0 мм и единичными волокнами до 5 мм низкосортного асбеста. В таблице 1 представлены средние химические составы кремнеземсодержащих заполнителей ячеистобетонных масс, в таблице 2 приводятся их физико-механические свойства.

Сырьевая смесь для ячеистых бетонов приготавливается путем смешения сырьевых компонентов и технологических добавок в последовательности: полевошпатово-кварцевый песок → известковое молоко → микрокремнезем → пластификатор С-3 → вода → асбестовое волокно → портландцемент → полуводный гипс → вода → алюминиевая суспензия.

Для приготовления ячеистобетонной смеси на первом этапе готовится шлам, состоящий из гашеной извести и полевошпатово-кварцевого песка и 50% воды (от общего количества воды затворения) с температурой 70-80°С, активное перемешивание осуществляется в мешалке в течение 5-7 минут.

На втором этапе без остановки мешалки в полученный шлам добавляются микрокремнезем, асбестовые волокна, пластификатор С-3, который позволяет снизить количество воды затворения без снижения подвижности смеси, затем вводится портландцемент, полуводный гипс для стабилизации процесса поризации и снижения осадочных явлений и оставшееся количество воды.

На заключительном этапе в приготовленную смесь вводится водно-алюминиевая суспензия при непрерывном перемешивании массы в течение 2,5-5 минут. Температура ячеистобетонной смеси составляет 30-35°С. Полученная смесь разливается в разъемные, предварительно смазанные и подогретые металлические формы, в которых будут проходить процессы поризации газобетонной смеси и формования изделий. После набора необходимой распалубочной прочности изделия извлекаются из форм и направляются в пропарочную камеру на тепловлажностную обработку при атмосферном давлении и температуре 90°С по режиму 1,5-(6-8)-(1,5-2) час для завершения процессов твердения.

Для получения газобетона по предлагаемому составу ячеистобетонной смеси были приготовлены смеси с различным содержанием компонентов. Данные по составу смесей и физико-механические свойства образцов изделий, полученных на их основе, представлены в таблице 3.

Преимуществом предложенного состава газобетонной смеси является введение в состав формовочной массы песка полевошпатово-кварцевой минерализации. При использовании полевошпатово-кварцевого песка фракций 0,315-0,14 и 0,14 мм и менее в составе ячеистобетонных масс формируются плотные и прочные структуры межпоровых перегородок и равномерная мелкопористая структура ячеистого бетона с выдержанными без дефектов размерами пор, что способствует повышению прочностных характеристик ячеистого бетона.

Добавка гидратной извести, вводимой в ячеистобетонные массы в виде известкового молока, приводит к образованию на поверхности зерен песка полевошпатово-кварцевой минерализации пленочных покрытий из гидроксида кальция, что обеспечивает более эффективное протекание реакции газовспучивания с образованием мельчайших газовых пузырьков при химическом взаимодействии извести с алюминиевой пудрой как непосредственно на поверхности зерен заполнителя, так и равномерно по всему объему ячеистобетонных масс.

Введение в состав ячеистобетонных масс высокодисперсного микрокремнезема способствует проникновению и равномерному распределению мельчайших частиц микрокремнезема в пленочной оболочке гидроксида кальция на поверхности зерен заполнителя и активизирует процессы химического взаимодействия микрокремнезема и гидроксида кальция с дополнительным образованием низкоосновных гидросиликатов кальция и, кроме того, за счет эффективного уплотнения межпоровых перегородок ячеистого бетона высокодисперсным микрокремнеземом происходит упрочнение готовых газобетонных изделий.

Положительное влияние асбестового волокна на процессы гидратации и твердения можно объяснить следующим образом. Равномерно располагаясь в межпоровых перегородках, асбестовые волокна, обладая весьма развитой поверхностью, выполняют функцию барьеров на пути распространения трещин и сообщающихся пор, улучшают условия процесса поризации ячеистого бетона, стабилизируя и предотвращая оседание массива в начальный период поризации, что приводит к улучшению свойств готового изделия.

По результатам испытаний получены газобетонные изделия неавтоклавного твердения различного назначения с повышенным уровнем эксплутационных свойств, пределом прочности при сжатии 2,5-6,5 МПа (гарантированный класс прочности В1,5-В5) и рекомендованы в качестве эффективных строительных материалов теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного назначения при строительстве различных объектов бытового и промышленного назначения.

Таблица 3
Компонент	Содержание компонента, % (мас.) в смеси состава
	Предлагаемый	Прототип
1	2	3	4	1	2	3	4
Портландцемент	34,0	30,0	27,0	25,0	34,6	34,4	33,0	30,0
Известковое молоко	4,0	3,5	3,0	2,0	3,1	3,045	2,947	2,68
Алюминиевая пудра	0,02	0,05	0,07	0,1	0,045	0,045	0,043	0,040
Вода	22,0	27,0	32,0	36,0	36,555	36,70	35,3	35,21
Зола	-	-	-	-	25,2	25,1	24,1	22,3
Древесная стружка	-	-	-	-	0,5	0,71	4,61	9,17
Полевошпатово-кварцевый песок	28,0	26,0	24,0	22,0	-	-	-	-
Асбестовые волокна	7,0	8,0	9,0	10	-	-	-	-
Полуводный гипс	1,8	1,7	1,6	1,5	-	-	-	-
Пластификатор С-3	1,18	0,9	0,73	0,4	-	-	-	-
Микрокремнезем	2,0	2,85	2,6	3,0	-	-	-	-
Свойства образцов изделий газобетона
Плотность газобетона, кг/м3	1100	910	700	510	798	805	808	1282
Предел прочности при сжатии, МПа	6,5	4,1	3,0	2,5	3,5	4,3	4,9	3,8

Сырьевая смесь для изготовления газобетона неавтоклавного твердения, включающая портландцемент, известковое молоко плотностью ρ=1,4 г/см³, алюминиевую пудру, воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полевошпатово-кварцевый песок фракций 0,315-0,14 мм и 0,14 мм и менее, микрокремнезем, асбестовые волокна с преимущественными размерами волокон 0,05-2,0 мм и единичными волокнами до 5 мм, полуводный гипс, пластификатор С-3 при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

портландцемент	25-34
известковое молоко	2-4
полевошпатово-кварцевый песок	22-28
алюминиевая пудра	0,02-0,1
вода	22-36
полуводный гипс	1,5-1,8
асбестовые волокна	7-10
пластификатор С-3	0,4-1,18
микрокремнезем	2-3