Сырьевая смесь и способ изготовления стеновых изделий
Владельцы патента RU 2417202:
Сердюков Андрей Анатольевич (RU)
Пичугин Владимир Иванович (RU)
Изобретение относится к сырьевой смеси для изготовления стеновых изделий и к способу их изготовления и может найти применение в промышленности строительных материалов. Сырьевая смесь для изготовления стеновых изделий, включающая, мас.%: глиеж фракции 0-50 мм 60-75, цемент 10-20 и вода остальное. Способ изготовления стеновых изделий из указанной сырьевой смеси предусматривает перемешивание ее компонентов, формование с применением формы - опалубки, выдерживание в опалубке до твердения. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - расширение температурного диапазона применения изделий. 2 н. и 4 з.п. ф-лы; 2 табл.
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления стеновых изделий.
Известна сырьевая смесь для изготовления стеновых изделий, включающая микрокремнезем производства кристаллического кремния и глиежи при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глиежи - 42-83
Микрокремнезем производства кристаллического кремния - 58-17. (RU 2130913, С04В 35/14, С04В 35/16, 1999.05.27).
Стеновые изделия, изготавливаемые из известной смеси, имеют плотность от 1380 до 1555 кг/м3, с возрастанием по мере увеличения доли глиежей в смеси.
Недостаткам данной сырьевой смеси является невозможность получения из нее крупнопористых изделий.
Известны сырьевая смесь, содержащая компоненты, мас.%: глиежи 23-41, микрокремнезем 77-59, и способ изготовления стеновых керамических панелей, включающий приготовление шихты, формование, сушку, обжиг при 900-950°С, дополнительное увлажнение изделий после обжига (RU 2130912, С04В 35/14, С04В 35/16, 1999.05.27).
Недостаткам данной сырьевой смеси и заявленного способа также является невозможность получения крупнопористых изделий (камней для строительства). Кроме того, способ достаточно энергоемкий, что сказывается на стоимости изделий.
Известны также сырьевая смесь и способ получения гранулированного теплоизоляционного материала (RU 2220928, С04В 328/26, 2004.01.10), наиболее близкие к заявляемому решению по технической сути и получаемому результату и принятые за прототип. Известная смесь для теплоизоляционного материала включает микрокремнезем, глиеж, раствор гидроксида натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем - 39,46; глиеж - 1,18-3,95; гидроксид натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na2O - 20,47; вода - остальное. Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из сырьевой смеси включает приготовление суспензии из микрокремнезема, глиежа, раствора гидроксида натрия и воды, гидротермальную обработку суспензии при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин, формирование сырцовых гранул, с последующей их термообработкой в две стадии: при 100°С в течение 10 мин, при 350-400°С в течение 10 мин.
К недостаткам известного решения следует отнести высокие затраты как на стадии приготовления сырьевой смеси, вследствие высокой стоимости входящих в нее компонентов, в частности гидроксида натрия, так и на стадии получения теплоизоляционного материала - затраты на гранулирование и большие энергозатраты на термообработку гранул, что ведет к удорожанию получаемого продукта. Кроме того, для осуществления способа требуется создание технологической линии со специальным оборудованием.
Задачей настоящего изобретения является создание сырьевой смеси для получения из нее недорогого строительного материала, аналогичного по своим свойствам легкому бетону, и способа изготовления из сырьевой смеси стеновых изделий, не требующего для своей реализации больших затрат электроэнергии и других ресурсов, позволяющего производить пористые стеновые изделия, отвечающие существующим нормам и требованиям в строительстве
Настоящая задача решается тем, что сырьевая смесь, включающая глиеж и воду, согласно изобретению содержит глиеж фракции 0-50 мм и цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глиеж - 60-75
Цемент - 10-20
Вода - остальное.
Задача решается также тем, что в способе изготовления стеновых изделий, включающем перемешивание компонентов сырьевой смеси и формование с применением форм (опалубки), сырьевую смесь, имеющую в своем составе глиеж фракции 0-50 мм, цемент и воду, выдерживают в опалубке до твердения.
Компоненты сырьевой смеси перемешивают до однородного состояния не более чем 6 минут.
Формы (опалубка) для изготовления изделий могут быть заполнены с избытком с последующим уплотнением путем вибрации.
Сырьевая смесь может быть оставлена в формах (опалубке), по меньшей мере, на 7 дней для естественного твердения.
Сырьевая смесь может быть подвергнута термовлажностной обработке при температуре не менее 90°С с предварительным выдерживанием в естественных условиях не менее 4 часов и последующим охлаждением, сушкой до постоянного веса и твердения.
Заявленную сырьевую смесь готовят следующим образом: отбирают глиеж фракции 0-50 мм, являющейся отходом производства. Применение более крупной фракции глиежа нецелесообразно, так как ведет к неудобству в формовании и требует больше цемента. Сырьевые компоненты - глиеж и цемент, взятые в пределах заявленного соотношения, перемешивают. В полученную сухую смесь добавляют воду. Далее, при осуществлении способа, все компоненты сырьевой смеси перемешивают для получения однородной массы, но не более 6 минут. Дальнейшее перемешивание не влияет на качество получаемого продукта - легкого бетона и его прочностные свойства, но может привести к уменьшению выхода бетона в результате самоизмельчения наиболее крупных фракций глиежа, к снижению его пористости. Для перемешивания применяют известные способы и устройства. Приготовленной сырьевой смесью наполняют формы (опалубку) и выдерживают смесь в формах до твердения.
Формы (опалубка) могут быть заполнены с избытком с последующим уплотнением путем вибрации.
В случае естественного твердения сырьевую смесь оставляют в формах (опалубке), по меньшей мере, на 7 дней.
Для ускорения процесса твердения стеновых изделий смесь в формах предварительно выдерживают в естественных условиях не менее 4 часов, а затем подвергают термовлажностной обработке в пропарочной камере с температурой не менее 90°С с последующим охлаждением и сушкой до постоянной массы.
Примеры
Для изготовления сырьевой смеси использовали цемент марки М400, произведенный на Красноярском цементном заводе и глиеж Бородинского месторождения, фракции 0-50 мм. Химический состав глиежа Бородинского месторождения, мас.%:
SiO2 - 62,4
Аl2O3 - 18,7
Fе2O3 - 7,23
CaO - 2,25
MgO 2,49
SO3 - 0,55
Na2O - 1,69
K2O - 1.59
П.П.П. - 0,65
Приготовление сырьевой смеси осуществляли в бетоносмесителе принудительного действия СБ-146, куда сырьевые компоненты поступали из расходных бункеров с помощью дозаторов. Готовую смесь подавали на формование.
Примеры осуществления способа приведены в таблице 1, где показаны физико-механические свойства получаемого из сырьевой смеси легкого бетона, в зависимости от компонентного состава сырьевой смеси. При увеличении содержания цемента в смеси увеличивается объемная плотность легкого бетона, в то же время снижается его пористость. Увеличение содержания глиежа в смеси за счет присутствующих в нем мелких фракций, представляющих собой пыль, обеспечивает достаточную прочность «легкого бетона», в то же время наличие крупных фракций от 20 до 50 мм придает изделиям из полученного бетона хорошую пористость. Заявленное соотношение компонентов сырьевой смеси является оптимальным, поскольку увеличение содержания глиежа в составе сырьевой смеси выше 75 мас.% не обеспечивает необходимую прочность, а увеличение содержания цемента в смеси выше 20 мас.% ведет к удорожанию стеновых изделий.
В таблице 2 приведены физико-механические свойства стеновых изделий, полученных на основе заявленной сырьевой смеси.
Стеновые изделия, полученные из заявленной сырьевой смеси заявленным способом, соответствуют, по своим характеристикам и качеству, стеновым панелям, изготовленным из легкого бетона марки 150 и требованиям ГОСТ 6133-84 для искусственных камней.
Согласно существующим СНиПам, получаемые стеновые изделия можно использовать для строительства зданий и сооружений II и III классов, в регионах с расчетной зимней температурой наружного воздуха ниже минус 40С°; при зимней температуре наружного воздуха выше минус 40С°, легкие бетоны из заявленной сырьевой смеси пригодны для строительства зданий и сооружений всех трех классов.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет:
- производить стеновые изделия простым способом и с минимальными затратами, в частности, электроэнергии и сырьевых ресурсов, поскольку используемая фракция глиежа 0-50 мм, является отходом производства, а содержание цемента в сырьевой смеси невысокое;
- утилизировать фракцию глиежа 0-50 мм;
- получать легкий бетон необходимой прочности, подходящей для строительства зданий разной этажности, варьируя количественное содержание компонентов смеси в пределах заявленных интервалов;
- изготавливать стеновые изделия различной цветовой гаммы, поскольку глиеж, как природный материал, имеет самые разнообразные цветовые оттенки (желтый, желто-зеленый, светло-кирпичный, все тона кирпичного цвета, темно-вишневый, серый и почти черный).
При этом производство сырьевой смеси и стеновых изделий может быть налажено на существующих линиях производства бетона.
| Таблица 1 Физико-механические свойства получаемого из сырьевой смеси легкого бетона. |
||||
| Пример № | Цемент, мас.% | Глиежи, мас. % | Вода, мас.% | Объемная плотность сырьевой смеси, кг/м3 |
| 1 | 10,0 | 75,0 | 15,0 | 1100 |
| 2 | 12,5 | 70,0 | 17,5 | 1400 |
| 3 | 14,5 | 70,0 | 15,5 | 1550 |
| 4 | 15,0 | 65,5 | 19,5 | 1500 |
| 5 | 20,0 | 60,0 | 20,0 | 1650 |
| 6 | 30,0 | 50,0 | 20,0 | 1750 |
| Таблица 2 Физико-механические свойства стеновых изделий, полученных на основе сырьевой смеси. |
|||||||
| Наименование изделия | Расход цемента, кг/м3 | Расход глиежа, кг/м3 | Расход воды, кг/м3 | Масса одного камня, кг | Объемная плотность, кг/м3 | Rсж, МПа | Марка бетона |
| Камень целый полнотелый, размер, мм (390×190×186) СКЦ-1Р | 250 | 1300 | 230 | 22 | 1270 | 16,8 | 150 |
| Камень целый пустотелый, размер, мм (390×190×186) СКЦ-1Р | 120 | 900 | 180 | 17 | 1128 | 13,2 | 150 |
1. Сырьевая смесь для изготовления стеновых изделий, включающая глиеж и воду, отличающаяся тем, что содержит глиеж фракции 0-50 мм и цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Глиеж | 60-75 |
| Цемент | 10-20 |
| Вода | остальное |
2. Способ изготовления стеновых изделий, включающий перемешивание компонентов сырьевой смеси и формование с применением формы-опалубки, отличающийся тем, что сырьевую смесь, содержащую глиеж фракции 0-50 мм, цемент и воду, выдерживают в опалубке до твердения.
3. Способ изготовления стеновых изделий по п.2, отличающийся, тем, что компоненты сырьевой смеси перемешивают до однородного состояния не более чем 6 мин.
4. Способ изготовления стеновых изделий по п.2, отличающийся тем, что форму-опалубку для изготовления изделий заполняют с избытком с последующим уплотнением путем вибрации.
5. Способ изготовления стеновых изделий по п.2, отличающийся тем, что сырьевую смесь оставляют в форме-опалубке, по меньшей мере, на 7 дней для естественного твердения.
6. Способ изготовления стеновых изделий по п.2, отличающийся тем, что сырьевую смесь подвергают термовлажностной обработке при температуре не менее 90°С с предварительным выдерживанием в естественных условиях не менее 4 ч и последующими охлаждением и сушкой до постоянной массы и твердения.
