Арболит на основе вторичных ресурсов пищевых предприятий
Владельцы патента RU 2689351:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") (RU)
Изобретение относится к строительным материалам, в частности к теплоизоляционным материалам, и может быть использовано для устройства теплоизолирующих слоев в многослойных конструкциях стен и кровли, а также в виде строительных блоков. Арболит из вторичных ресурсов получен из смеси, включающей, мас.%: смешанное вяжущее, состоящее из строительного гипса 26, портландцемента 18, регенерата кизельгура, размолотого до удельной поверхности свыше 4000 см2/г, 5,9, заполнитель растительного происхождения – отходы пищевых производств с размером частиц 0,75-1,4 мм 5,9, карбамидную смолу, содержащую гидрогель нанокристаллической целлюлозы в количестве 2,5 или 5%, 0,7, хлорид аммония 0,1, пенообразователь «Пеностром» 0,4, воду 43. Технический результат – повышение прочности на сжатие и на изгиб при сохранении низкой величины средней плотности арболита, утилизация отходов предприятий пищевой отрасли. 2 табл.
Изобретение относится к строительным материалам, в частности к теплоизоляционным материалам, и может быть использовано для устройства теплоизолирующих слоев в многослойных конструкциях стен и кровли, а также в виде строительных блоков.
Известна арболитовая смесь [RU №2091345, C1 6 С04В 28/00 // (С04В 28/00, 18:24) С04В 111:20.], содержащая цемент, органический заполнитель (гидролизный лигнин - отход производства гидролизного спирта), нейтрализующую добавку (феррохромовый шлак) при следующем соотношении компонентов в мас. %:
| цемент | 45-47,5 |
| гидролизный лигнин | 46-47,5 |
| феррохромовый шлак | 5-9 |
Недостатками известной смеси являются достаточно высокий, по сравнению с предлагаемым составом, показатель теплопроводности и средней плотности.
Изобретение направлено на решение задачи повышения прочности на сжатие и изгиб с сохранением низкой величины средней плотности материала.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является теплоизожционный арболит [RU №2331618, С04В 38/10, С04В 18/26], включающий смешанное вяжущее, состоящее из строительного гипса, портландцемента и кизельгура, размолотого до удельной поверхности свыше 4000 см2/г, в качестве упрочняющего водоразбавляемого полимера он содержит карбамидную смолу совместно с добавкой хлорида аммония, а в качестве заполнителя растительного происхождения - древесную муку фракции 0,75-1,4 мм при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| гипс строительный | 26 |
| портландцемент | 18 |
| кизельгур | 5,9 |
| древесная мука | 5,9 |
| карбамидная смола | 0,7 |
| хлорид аммония | 0,1 |
| пенообразователь | 0,4 |
| вода | 43. |
Недостатком являются высокие материальные затраты, связанные с использованием диатомита, невозобновляемой горной породы, которую необходимо добывать и транспортировать к месту производства теплоизоляционного арболита.
Технической задачей изобретения является снижение материальных затрат, путем использования вторичных материальных ресурсов пищевых предприятий.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в арболите из вторичных ресурсов, полученный из смеси, включающей смешанное вяжущее, состоящее из строительного гипса, портландцемента и кремнеземистого компонента, размолотого до удельной поверхности свыше 4000 см2/г, заполнитель растительного происхождения, упрочняющий водоразбавляемый полимер - карбомидную смолу, хлорид аммания, пенообразователь «Пеностром» и воду, новым является то, что тем, что смесь в качестве кремнеземистого компонента содержит регенерат кизельгура, в качестве заполнителя растительного происхождения - отходы пищевых производств с размером частиц 0,75-1,4 мм, а карбамидная смола дополнительно содержит гидрогель нанокристаллической целлюлозы в количестве 2,5 или 5%, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| гипс строительный | 26 |
| портландцемент | 18 |
| регенерат кизельгура | 5,9 |
| отходы пищевых производств | 5,9 |
| карбамидная смола с гидрогелем нанокристаллической целлюлозы | 0,7 |
| хлорид аммония | 0,1 |
| пенообразователь | 0,4 |
| вода | 43 |
Технический результат изобретения заключается в снижении материальных затрат, путем использования вторичных материальных ресурсов пищевых предприятий, а также в повышении прочности на сжатие и изгиб с сохранением низкой величины средней плотности материала.
Арболит на основе вторичных ресурсов пищевых предприятий получен из смеси, включающей смешанное вяжущее, состоящее из строительного гипса, портландцемента и кизельгура, а также водоразбавляемую смолу, хлорид аммония, заполнитель растительного происхождения (мука из отходов пищевого производства пивная дробина, шелуха масличных семян и т.д.), пенообразователь и воду при следующем соотношении компонентов в мас. %: гипс строительный - 26; цемент - 18; регенерат кизельгура - 5,9; органическая мука - 5,9; водоразбавля-емая смола - 0,7; отвердитель - 0,1; пенообразователь - 0,4; вода - 43.
Для приготовления арболита на основе вторичных ресурсов пищевых предприятий были использованы следующие материалы:
вяжущее - смесь строительного гипса марки Г-6 AII, портландцемента М500Д0 и кизельгура, регенерируемого из кизельгурового шлама (отхода производства предприятий пищевой отрасли, используемых в качестве фильтрующих материалов при получении пива, растительного масла, вина и т.д.), являющегося аналогом диатомита (органогенная горная порода, содержащая аморфный кремнезем SiO2, размолотая до удельной поверхности свыше 4000 см2/г и активностью 250 мг/г (по поглощению СаО из раствора));
заполнитель - мука, полученная из органических отходов пищевых производств (например, в пивоваренном производстве - высушенная пивная дробина, а в масложировом производстве - шелуха масличных семян) размерами частиц 0,75…1,4 мм;
корректирующие добавки - карбамидная смола марки «КС-11» в состав которой входит гидрогель нанокристаллической целлюлозы в количестве 2,5 и 5%, хлорид аммония, пенообразователь («Пеностром»).
Арболит на основе вторичных ресурсов готовят в один этап в следующей последовательности. Сначала вспенивают смесь, содержащую карбамидную смолу с гидрогелем нанокристаллической целлюлозы, хлорид аммония, пенообразователь и воду. Затем последовательно добавляют смешанное вяжущее и органическую муку. После чего смесь перемешивают в течение 1…2 минут до получения однородной массы. После изготовления арболит из вторичных ресурсов хранят при естественных условиях в течение суток до набора распалубочной прочности.
Использование отходов пищевых производств, а также водоразбавляемой смолы с гидрогелем нанокристаллической целлюлозы в сочетании со смешанным вяжущим позволяет получить арболит с низкой средней плотностью, малой теплопроводностью и повысить прочность на сжатие и на изгиб. Процесс отверждения карбамидной смолы происходит в два этапа:
1. Образование соляной кислоты, которая является отвердителем карбамидной смолы: 
2. Образование хлорида кальция - минерализатора поверхности растительного заполнителя и ускорителя твердения портландцемента:
В таблице 1 и 2 представлены известный и предлагаемый составы арболита, а также их физико-механические свойства.
Из таблицы видно, что изделие имеет среднюю плотность 300…380 кг/м3, прочность на сжатие 0,7…0,9 МПа, прочность при изгибе 0,25 МПа, коэффициент теплопроводности 0,068 Вт/(м⋅К).
Таким образом, образцы арболита, изготовленные с использованием смолы, в состав которой входил гидрогель нанокристаллической целлюлозы в количестве 2,5-5%, обладают более высокими физико-механическими характеристиками: предел прочности при скалывании увеличивается на 5%, прочность и модуль упругости при изгибе - на 10-15%.
Закладывая в расчеты при проектировании несущие и ограждающие конструкции из арболитовых блоков можно экономить на более легких фундаментах, звуко- и теплоизоляции стен, удешевить внутреннюю отделку, ускорить возведение конструктивных элементов зданий.
Значение создания арболита на основе вторичных ресурсов пищевых предприятий заключается в обеспечении при осуществлении градостроительной деятельности безопасности и благоприятных условий жизнедеятельности человека, ограничении негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду и обеспечении охраны и рационального использования природных ресурсов в интересах настоящего и будущего поколений.
Преимущества арболита на основе вторичных ресурсов пищевых предприятий заключаются в том, что:
- использование кизельгура регенерируемого из кизельгурового шлама (отхода производства предприятий пищевой отрасли, используемых в качестве фильтрующих материалов при получении пива, растительного масла, вина и т.д.), являющегося аналогом диатомита позволяет не только утилизировать с минимальными энергетическими затратами экологически опасные отходы производства, но и получать при этом дешевые и энергосберегающие стройматериалы и тем самым снизить материальные затраты, путем использования вторичных материальных ресурсов пищевых предприятий;
- использование заполнителя - муки, полученной из органических отходов пищевых производств (например, в пивоваренном производстве - высушенная пивная дробина, а в масло-жировом производстве - шелуха масличных семян) позволяет сохранить низкую величину средней плотности материала, что позволяет создать легкий строительный материал (экономия на транспорте и удешевление работы по возведению стен и фундамента), который регулирует влажность воздуха в помещении 
впитывания и отдачи влаги;
- использование отходов пищевых производств и водоразбавляемой смолы с гидрогелем нанокристаллической целлюлозы в сочетании со смешанным вяжущим позволяет получить арболит с малой теплопроводностью и повысить прочность на сжатие и на изгиб, при этом стены, изготовленные из арболитовых блоков, не имеют усадки после возведения и не дают трещин.
Арболит из вторичных ресурсов, полученный из смеси, включающей смешанное вяжущее, состоящее из строительного гипса, портландцемента и кремнеземистого компонента, размолотого до удельной поверхности свыше 4000 см2/г, заполнитель растительного происхождения, упрочняющий водо-разбавляемый полимер – карбамидную смолу, хлорид аммония, пенообразователь «Пеностром» и воду, отличающийся тем, что смесь в качестве кремнеземистого компонента содержит регенерат кизельгура, в качестве заполнителя растительного происхождения – отходы пищевых производств с размером частиц 0,75-1,4 мм, а карбамидная смола дополнительно содержит гидрогель нанокристаллической целлюлозы в количестве 2,5 или 5%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| гипс строительный | 26 |
| портландцемент | 18 |
| регенерат кизельгура | 5,9 |
| отходы пищевых производств | 5,9 |
| карбамидная смола с гидрогелем нанокристаллической целлюлозы | 0,7 |
| хлорид аммония | 0,1 |
| пенообразователь | 0,4 |
| вода | 43 |
