Облегченная пеноцементная композиция
Владельцы патента RU 2405757:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) (RU)
Изобретение относится к строительным материалам конструкционно-теплоизоляционного назначения. Облегченная пеноцементная композиция содержит, мас.%: портландцемент 60-70, кремнеземистый компонент - аморфный кремнезем - диатомит фракции менее 0,5 мм 1-4, дробленые отходы пенополиуретана фракции менее 0,5 мм 4-6, водный раствор поверхностно-активного вещества - ПАВ - 1-2%-ный раствор Неонола АФ9-12 5-10, воду затворения 20-21. Технический результат - повышение прочности и упрощение технологии получения. 2 табл.
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для получения легкого бетона конструкционно-теплоизоляционного назначения.
Известна сырьевая смесь для легкого бетона по патенту РФ №2204543, МПК С04В 38/08, 38/10, 2003, которая содержит цемент, вспененные гранулы полистирола и модифицированную добавку (пенообразователь), состоящую из смеси натриевой соли карбоксиметилированных оксиэтилированных изононилфенолов, рафинированного алкиларилсульфоната и соли закиси железа и аммония двойной сернокислой.
Недостатком строительного материала является низкая прочность 0,2-0,38 МПа в возрасте 28 суток.
Известен строительный материал, содержащий в качестве кремнеземистого компонента - аморфный кремнезем и поверхностно-активные вещества (сульфатное мыло, сульфидно-дрожжевую бражку) в сочетании с пенополистиролом (авт. св. №1616876, МПК С04В 28/04, 16/08, 1990).
Недостаток материала - низкая прочность, составляющая 0,14-0,15 МПа.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является легкий бетон на цементно-песчаном вяжущем с дроблеными отходами пенополиуретана и технической пене, описанный в способе получения безавтоклавного органо-неорганического особо легкого бетона по заявке №2006145270/03 (049419), МПК С04В 38/08, 2008.
Состав особо легкого бетона следующий:
| цемент | 25-60 |
| кварцевый песок | 0-30 |
| отходы пенополиуретана | 0,5-3,5 |
| техническая пена | остальное |
Общее содержание пены составляет 39,5-41,5%.
Недостатками особо легкого бетона являются:
- пониженная прочность (0,7-1,5 МПа), так как это материал теплоизоляционного назначения;
- сложность технологии - 2-сторонняя вибрация с пригрузом.
Задачей настоящего изобретения является повышение прочности с целью использования его в качестве материала конструкционно-теплоизоляционного назначения при упрощении технологии его получения.
Технический результат достигается тем, что облегченная пеноцементная композиция, включающая портландцемент, кремнеземистый компонент, дробленые отходы пенополиуретана и техническую пену на основе водного раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ), содержит в качестве кремнеземистого компонента аморфный кремнезем - диатомит фракции менее 0,5 мм, дробленые отходы пенополиуретана фракции менее 0,5 мм, в качестве водного раствора - ПАВ - 1-2%-ный раствор Неонола АФ-9-12 и дополнительно воду затворения при следующем соотношении компонентов, мас.%
| портландцемент | 60-70 |
| указанный кремнеземистый компонент | 1-4 |
| указанные отходы пенополиуретана | 6-4 |
| указанный водный раствор ПАВ | 5-10 |
| вода затворения | 20-21 |
Аморфный кремнезем (диатомит) сушился, дробился, измельчался, просеивался; использовалась тонкая фракция менее 0,5 мм. Он имеет высокую удельную поверхность и аморфную структуру. Введение диатомита в пенобетонную смесь способствует повышению ее пластической прочности и улучшению качества поровой структуры.
Отходы жесткого пенополиуретна измельчались, просеивались. Использовалась его тонкая фракция менее 0,5 мм.
Техническую пену на основе водного раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ) готовили в лабораторных условиях с помощью миксера с частотой вращения его лопастей 900 об/мин путем вспенивания 1-2% водного раствора Неонола АФ-9-12 (оксиэтилированные алкилфенолы на основе тримеров пропилена - см. Оптимизация процесса окислительной деструкции Неонола АФ9-12 / Ю.Н.Козырева, О.Е.Лебедева // Научные ведомости БелГУ. Серия Естественные науки. - 2005. - №2. - С.22).
Выбор ПАВ был обусловлен его способностью образовывать устойчивую с повышенной кратностью пену, не опадающую при совмещение с тонкой фракцией твердой фазы компонентов.
Облегченную пеноцементную композицию получают следующим образом.
Вначале готовят композицию путем смешения портландцемента, аморфного кремнезема и воды затворения. В полученную густую массу вводят пенный компонент. Систему обрабатывают миксером с частотой вращения его лопастей 500-900 об/мин. Вводят порошок отходов пенополиуретана. Получают кинетически устойчивую подвижную композицию с мелко ячеистой структурой с равномерно распределенными частицами пенополиуретана.
Композицию закладывают в форму 10×10×10 см, подвергают односторонней вибрации. Расслоение системы не обнаруживалось. Для первоначального схватывания систему термообрабатывают 1-2 часа при 80°С. Через 4 часа формы подвергают распалубке. Композицию выдерживают 28 суток при комнатной температуре для естественного твердения.
Образцы испытывались на прочность при сжатии по ГОСТ 10180-90 (Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам), плотность определялась по ГОСТ 12730.1-78 (Бетоны. Методы определения плотности), теплопроводность по ГОСТ 7076-87 (Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме)
Примеры составов и свойств получаемой облегченной пеноцементной композиции приведены соответственно в таблицах 1 и 2.
| Таблица 1 | ||||||
| Компоненты | Содержание, мас.% | |||||
| Известный состав | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 1. Портландцемент М400 | 60 | 70 | 64 | 60 | 50 | 35 |
| 2. Кремнеземистый компонент | ||||||
| - кварцевый песок | 30 | - | - | - | - | - |
| - диатомит | - | 1 | 3 | 4 | 5 | 8 |
| 3. Вода затворения | - | 20 | 21 | 20 | 18 | 10 |
| 4. Отходы пенополиуретана | ||||||
| - фракция более 0,5 мм | 0,5 | - | - | - | - | - |
| - фракция менее 0,5 мм | - | 4 | 5 | 6 | 1 | 0,5 |
| 5. Водный раствор ПАВ: | ||||||
| - 1-2% р-р окись амина | 9,5 | - | - | - | - | - |
| - 1-2% р-р Неонола АФ-9-12 | - | 5 | 7 | 10 | 26 | 46,5 |
| Таблица 2 | ||||||
| Свойства композиций | Составы | |||||
| Известный состав | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 1. Средняя плотность, кг/м3 | 600 | 800 | 630 | 500 | - | - |
| 2. Предел прочность при сжатии, МПа | 1,5 | 3,46 | 5,01 | 1,74 | - | - |
| 3. Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К | 0,11 | 0,15 | 0,126 | 0,084 | - | - |
Как показали испытания, высокие физико-технические свойства имеют составы 1, 2 и 3. Составы 4 и 5 разрушаются при распалубке и имеют худшие показатели свойств. При использовании в качестве кремнеземистого компонента трепела или опока полученные образцы имели такие же физико-технические свойства, что и при использовании диатомита.
По сравнению с известным составом предлагаемая облегченная пеноцементная композиция обладает более высокой прочностью и представляет собой материал другого класса: конструкционно-теплоизоляционного назначения. Упрощена технология - нет необходимости в 2-сторонней вибрации.
Облегченная пеноцементная композиция, включающая портландцемент, кремнеземистый компонент, дробленые отходы пенополиуретана и техническую пену на основе водного раствора поверхностно-активного вещества ПАВ, отличающаяся тем, что она содержит дробленые отходы пенополиуретана фракции менее 0,5 мм, в качестве кремнеземистого компонента - аморфный кремнезем диатомит фракции менее 0,5 мм, в качестве водного раствора ПАВ - 1-2%-ный раствор Неонола АФ9-12 и дополнительно воду затворения при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| портландцемент | 60-70 |
| кремнеземистный компонент | 1-4 |
| отходы пенополиуретана | 4-6 |
| водный раствор ПАВ | 5-10 |
| вода затворения | 20-21 |
