Сырьевая смесь для получения газобетона неавтоклавного твердения
Владельцы патента RU 2410362:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)
Изобретение относится к составам сырьевых смесей, используемых в производстве ячеистых бетонов неавтоклавного твердения, и может быть использовано в промышленности строительных материалов для получения ячеистобетонных теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных изделий неавтоклавного твердения. Сырьевая смесь для получения газобетона неавтоклавного твердения включает, мас.%: портландцемент 28-38, наполнитель - кварц-полевошпатовые песчаники, измельченные до удельной поверхности 2500-3000 см2/г, 26-31, гидратную известь в виде известкового молока плотностью ρ=1,2 г/см3 2-4, алюминиевую пудру 0,02-0,1, воду 22-39, пластификатор С-3 0,4-1,18, полуводный гипс 1,5-1,8, микрокремнезем 2-3. Технический результат - улучшение физико-механических характеристик изделий ячеистого бетона неавтоклавного твердения, уменьшение расхода цементной составляющей, расширение сырьевой базы. 3 табл.
Изобретение относится к составам сырьевых смесей, используемых в производстве ячеистых бетонов неавтоклавного твердения, и может быть использовано в промышленности строительных материалов для получения ячеистобетонных теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных изделий неавтоклавного твердения.
Известна сырьевая смесь для ячеистых бетонов, включающая портландцемент, молотый песок, алюминиевую пудру, известь, алкилсульфанол, хлористый натрий и воду [Патент SU №682469, С04В 13/22, БИ 32, 1978]. Недостатком ее является то, что получаемый ячеистый бетон имеет пониженную гидрофобность и повышенную плотность.
Предложена сырьевая смесь для ячеистых бетонов, включающая минеральное вяжущее, термолитовый песок, алюминиевую пудру и воду [Патент №1377268, С04В 38/02, БИ №8, 1988]. Недостатком данной смеси является большая усадка и сравнительно низкая прочность ячеистобетонных изделий.
Известен состав ячеистобетонной смеси для изготовления ячеистого бетона, содержащий портландцемент, известь, алюминиевую пудру, хлористый кальций, воду [Патент SU №1491857, С04В 38/02, опубл. в 1989]. Недостатком этого состава является содержание большого количества воды - 56…84% от массы цемента, что не позволяет достичь высокой прочности неавтоклавного ячеистого бетона при снижении плотности. Становится неизбежным коррозия арматуры и возможность появления высолов на изделиях из-за присутствия повышенного количества ускорителя твердения - хлористого натрия в количестве 2-3,6% от массы цемента, что ограничивает применение известной смеси.
Известная сырьевая смесь [Патент RU №2062772, С04В 38/02, опубл. в 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.
Предложен состав [Патент RU №2073661 С1, опубл. в 1997], содержащий 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%. 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 и ухудшению эксплутационных свойств ячеистого бетона.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой смеси является смесь для приготовления ячеистого бетона, содержащая 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 [Патент SU №1759819, МПК С04В, опубл. 07.09.92]. Недостатком данной смеси является образование в ячеистобетонной смеси нежелательных органических примесей, выделяющихся из бетонной стружки, которые ухудшают процессы твердения бетона из-за биологической коррозии и отрицательно влияют на прочность готового изделия.
Задачей предлагаемого изобретения является улучшение физико-механических характеристик изделий ячеистого бетона неавтоклавного твердения, уменьшение расхода цементной составляющей, расширение сырьевой базы за счет использования наполнителя - кварц-полевошпатового песчаника, измельченного до удельной поверхности 2500 см2/г.
Решение поставленной задачи достигается тем, что предварительно кварц-полевошпатовый песчаник, измельченный до удельной поверхности 2500 см2/г, подвергают химической активации гидратной известью (известковое молоко плотностью ρ=1,2 г/см3) в течение 3-5 мин, затем последовательно вводят микрокремнезем, пластификатор С-3, воду, портландцемент, полуводный гипс, алюминиевую суспензию при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 28-38 |
| Кварц-полевошпатовые песчаники | 26-31 |
| Гидратная известь | 2-4 |
| Алюминиевая пудра | 0,02-0,1 |
| Вода | 22-39 |
| Пластификатор С-3 | 0,4-1,18 |
| Полуводный гипс | 1,5-1,8 |
| Микрокремнезем | 2-3 |
Отличительной особенностью состава ячеистобетонной смеси является то, что в качестве наполнителя предлагается использовать измельченные до удельной поверхности 2500-3000 см2/г кварц-полевошпатовые песчаники, микрокремнезем и полуводный гипс.
Использование в качестве наполнителя ячеистого бетона кварц-полевошпатового песчаника, содержащего зерна остроугольной и полуокатанной формы с шероховатой поверхностью благоприятно влияет на механическое сцепление частиц наполнителя с вяжущим веществом, обеспечивает упрочнение контактной зоны между цементным камнем и шероховатой поверхностью наполнителя, что способствует увеличению прочностных характеристик готового изделия.
Кварц-полевошпатовые песчаники подвергают химической активации гидратной известью (известковое молоко плотностью ρ=1,2 г/см3) в течение 3-5 мин. Гидроксидная пленка из извести, покрывающая даже частично поверхность зерен наполнителя, способствует активному формированию мельчайших газовых пузырьков на поверхности зерен наполнителя, что облегчает процесс поризации ячеистобетонной смеси и обеспечивает более эффективное протекание реакции газовспучивания.
Введение микрокремнезема в состав ячеистобетонной смеси способствует проникновению и равномерному распределению мельчайших частиц микрокремнезема в оболочке гидроксида кальция на поверхности зерен наполнителя, что активизирует процессы химического взаимодействия микрокремнезема и гидроксида кальция с дополнительным образованием соединений тоберморитовой группы, упрочняющих структуру цементного камня и в целом ячеистого бетона.
Полуводный гипс, вводимый в сырьевую смесь для стабилизации и упрочнения поризованной ячеистобетонной смеси, производился из расчета максимального связывания алюминатов и алюмоферритов кальция цемента в эттрингит, который вызывает расширение формирующего цементного камня и снижает осадочные явления.
Пример
Предлагаемая композиция для ячеистых бетонов приготавливается следующим образом.
Подготовка сырьевых компонентов производится раздельным способом.
Кварц-полевошпатовые песчаники подвергают помолу до удельной поверхности 2500-3000 см2/г, обеспечивающей необходимую степень дезинтеграции кристаллов основных минералов песчаника и эффективное протекание процессов газовспучивания ячеистобетонной смеси. В таблице 1 представлен средний химический состав кварц-полевошпатового песчаника, в таблице 2 приведены их физико-механические свойства.
Сырьевую смесь для ячеистых бетонов приготавливают по общепринятой методике в смесителе путем последовательного смешения кварц-полевошпатового песчаника, гидратной извести в виде известкового молока плотностью ρ=1,2 г/см3, микрокремнезема, пластификатора С-3, воды, портландцемента, полуводного гипса, воды и алюминиевой суспензии.
Для достижения необходимых условий поризации газобетонной смеси первоначально готовим шлам, состоящий из гидратной извести, кварц-полевошпатовых песчаников и 50% воды (от общего количества воды затворения) с температурой 70-80°С, активное перемешивание осуществляют в мешалке в течение 5-7 минут.
На втором этапе без остановки мешалки в полученный шлам добавляют микрокремнезем, пластификатор С-3, который позволяет снизить количество воды затворения без снижения подвижности смеси, затем вводят портландцемент, полуводный гипс для стабилизации процесса поризации и снижения осадочных явлений и оставшееся количество воды.
Затем в приготовленную смесь вводят водно-алюминиевую суспензию, при непрерывном перемешивании массы в течение 2,5-5 минут для равномерного распределения газообразователя во всем объеме смеси. Температура ячеистобетонной смеси при выгрузке составляет 40-45°С. Полученную смесь разливают в разъемные, предварительно смазанные и подогретые металлические формы. После окончания вспучивания и набора необходимой распалубочной прочности изделия извлекают из форм и направляют в пропарочную камеру на тепловлажностную обработку при атмосферном давлении и температуре 90°С по режиму 1,5-(6-8)-(1,5-2) час.
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 наполнителя - кварц-полевошпатового песчаника, измельченного до удельной поверхности 2500-3000 см2/г. При использовании указанного наполнителя, содержащего зерна, наиболее соизмеримые с геометрией межпоровых перегородок, 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.
Активное перемешивание кварц-полевошпатового песчаника с гидратной известью (известковое молоко плотностью ρ=1,2 г/см3) в течение 3-5 минут приводит к образованию на поверхности зерен наполнителя пленочных покрытий из гидроксида кальция, т.е. создает достаточную щелочную среду, интенсифицирующую процесс вспучивания, по всему объему ячеистобетонной смеси.
Микрокремнезем, вводимый в сырьевую смесь, вступает в физико-химическое взаимодействие с известью, выделяющейся при гидролизе алита и белита в портландцементе, а также с гидратной известью, вводимой в ячеистобетонную массу для химической активации наполнителя, образуя с ней дополнительное количество высокопрочных низкоосновных гидросиликатов кальция. Кроме того, за счет эффективного уплотнения межпоровых перегородок высокодисперсным микрокремнеземом происходит упрочнение готовых газобетонных изделий.
Добавка полуводного гипса обеспечивает необходимую устойчивость (стабильность) и упрочняет поризованную ячеистобетонную систему.
По результатам испытаний получены ячеистобетонные изделия неавтоклавного твердения различного назначения с повышенным уровнем эксплуатационных свойств, пределом прочности при сжатии 2,55-4,7 МПа и рекомендованы в качестве эффективных строительных материалов теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного назначения при строительстве различных объектов бытового и промышленного назначения.
Сырьевая смесь для получения газобетона неавтоклавного твердения, включающая портландцемент, наполнитель, гидратную известь в виде известкового молока плотностью ρ=1,2 г/см3, алюминиевую пудру, воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве наполнителя кварц-полевошпатовые песчаники, измельченные до удельной поверхности 2500-3000 см2/г, пластификатор С-3, полуводный гипс, микрокремнезем при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 28-38 |
| Кварц-полевошпатовые песчаники | 26-31 |
| Гидратная известь | 2-4 |
| Алюминиевая пудра | 0,02-0,1 |
| Вода | 22-39 |
| Пластификатор С-3 | 0,4-1,18 |
| Полуводный гипс | 1,5-1,8 |
| Микрокремнезем | 2-3 |
