Мультифункциональные композиционные строительные материалы и конструкции из них

Группа изобретений относится к строительству. Технический результат - обеспечение сохранения тепла, сохранения замороженного состояния, теплоизоляции, гидроизоляции, защиты от влажности, предотвращение пожароопасности, предотвращение расслоения, звукоизоляция, защита от потери цвета, очистка воздуха, стерилизация и ионизация. Мультифункциональный композитный строительный материал включает 30-40% наноматериалов, таких как нано-диоксид кремния, нано-диоксид титана, нано-оксид алюминия и нано-оксид цинка; 15-30% нано-никель-кобальтового феррита или нано-никель-цинкового феррита; 2-5% поверхностно-активного вещества; 5-10% воздухововлекающего агента, такого как диэтаноламиновый лауриловый эфир сульфокислоты, белковые экстракты, жидкие отходы целлюлозы, диатомит; 15-25% лечебного минерала кымган; 1-2% загустителя и 1-2% средства для элиминации пены. 3 н. и 6 з.п. ф-лы

 

Область техники

В настоящее время строительство множества конструкций, включая жилые дома, общественные здания, подземные сооружения, морозильные сооружения, туннели, судоходные туннели, автодорожные туннели или сеть дорожных сооружений, после окончания работ по бетонному строительству (возведению фундамента и возведению каркаса зданий) завершается с помощью различных строительных процессов, таких как нанесение гидроизоляции, защиты от влажности, сращивание теплоизоляционных материалов или пенистой пластмассы, установка арматурной сетки или оцинкованной стальной сетки, термическая дилатация, крепление дверного засова, открываемого ключом, вторичная штукатурка, шпатлевка, процесс шлифования, покрытие грунтовкой для внутренней или наружной покраски и т.д. Это требует большого количества материалов, средств, трудозатрат и временных затрат.

С развитием экологически чистых архитектурных и энерго-эффективных технологий, а также с повышением материального и культурного уровня жизни людей возрастают потребности в конструкциях с нулевым потреблением энергии и с нулевым выбросом углерода, что, соответственно, требует повышения качества постройки зданий, а также сокращения времени и затрат на их строительство за счет одноступенчатого строительства вместо применения различных строительных аспектов, таких как адгезия теплосберегающих, гидроизоляционных, влагозащищающих и противопожарных материалов.

Уровень техники

Во всем мире были проведены исследования для устранения дефектов строительных материалов, имеющих такую функцию, как сохранение тепла или теплоизоляция, для разработки строительных материалов с различными функциями.

В публикации CN 104591681 раскрыты неорганические, эффективные, водостойкие, адиабатические строительные материалы и их использование. Материалы обладают такими преимуществами, как низкий коэффициент теплопроводности, прочность на растяжение менее 400 кПа, высокая прочность на сжатие, огнестойкость, несгораемость, водонепроницаемость и водоотталкивающие свойства, и применимы к покрытиям для сохранения тепла, адиабатичности и водонепроницаемости стен зданий, подвалов и кровли, при этом вышеуказанные материалы используются непосредственно после смешивания с водой.

В публикации CN101172817 раскрыт архитектурный материал на основе водонепроницаемой, теплоизолированной, сохраняющей тепло, непромерзаемой кровли и стен, и их использование.

Строительные материалы в соответствии с CN101172817 получают путем смешивания цемента, шпатлевки, легкого порошка кальция, гранулированного шлака, кварца, перлита, стекловидного микрошарика, антистатического волокна, золы пиломатериалов, поливинилового спирта, средства для блеска и чистой воды в определенном соотношении. CN101172817 также раскрывает способ использования водостойкой, адиабатической, изолированной, морозостойкой кровли и стен, которые изготовлены из вышеуказанных материалов.

Целью заявляемого изобретения является предоставление мультифункциональных композитных строительных материалов с различными функциями, такими как сохранение тепла, сохранение замороженного состояния, теплоизоляция, гидроизоляция, защита от влажности, предотвращение пожароопасности, предотвращение расслаивания, звукоизоляция, защита от потери цвета, очистка воздуха, стерилизация и ионизация.

Кроме того, цель изобретения состоит в том, чтобы предоставить способ нанесения однослойного покрытия из указанных мультифункциональных композиционных строительных материалов вместо использования различных строительных процессов, известных в областистроительства, что позволит сэкономить большое количество материалов, средств и сократить трудозатраты, а также увеличить скорость строительства и продлить срок службы зданий более чем в 3 раза.

Еще одна цель изобретения состоит в том, чтобы предоставить способ непосредственного распыления или нанесения покрытия в виде слоя штукатурки из бетонного или цементного раствора внутри и снаружи зданий, содержащего смесь указанных мультифункциональных композиционных строительных материалов и связующих веществ толщиной не менее чем 0.5 мм.

Краткое раскрытие сущности изобретения

Заявляемое изобретение относится к мультифункциональным композитным строительным материалам с различными функциями, такими как сохранение тепла, сохранение замороженного состояния, теплоизоляция, гидроизоляция, защита от влажности, предотвращение пожароопасности, предотвращение расслоения, звукоизоляция, защита от потери цвета, очистка воздуха, стерилизация ионизация.

Заявляемое изобретение представляет собой мультифункциональные композитные строительные материалы, которые получают путем смешивания наноматериалов, таких как нано-диоксид кремния, нано-диоксид титана, нано-оксид алюминия и нано-оксид цинка с нано-никель-кобальтовым ферритом или нано-никель-цинковым ферритом; поверхностно-активное вещество; воздухововлекающий агент, такой как диэтаноламиновый лауриловый эфир сульфокислоты, протеиновые экстракты, жидкие отходы целлюлозы, диатомит, лечебный минерал кымган ("Kumgang"); загуститель, такой как гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) и средство для элиминации пены, такое как кислый эфир трибутилфосфорной кислоты или бутанол в определенном соотношении.

Заявляемое изобретение, кроме того, обеспечивает способ нанесения однослойного покрытия из указанных мультифункциональных композиционных строительных материалов вместо различных строительных процессов, известных в области строительства.

Заявляемое изобретение, кроме того, обеспечивает способ распыления или нанесения покрытия на слой штукатурки из бетонного или цементного раствора внутри и снаружи зданий, содержащего смесь указанных мультифункциональных композиционных строительных материалов и связующего для формирования нано-мембраны, толщиной не менее 0,5 мм, в результате чего поверхность бетонного или цементного раствора становится одним слоем, который заполнен нано- и микропорами и имеет различные функции, такие как сохранение тепла, сохранение замороженного состояния, теплоизоляция, гидроизоляция, защита от влажности, предотвращение пожароопасности, предотвращение расслоения, звукоизоляция, защита от потери цвета, очистка воздуха, стерилизация ионизация.

Подробное описание изобретения

Мультифункциональные композитные строительные материалы в соответствии с заявляемым изобретением являются типичными неорганическими материалами и получаются посредством смешивания нано-материалов, таких как нано-диоксид кремния, нано-диоксид титана, нано-оксид алюминия и нано-оксид цинка с нано никель-кобальтовым ферритом или нано никель-цинковым ферритом; поверхностно-активное вещество (ПАВ); воздухововлекающий агент, такую как диэтаноламиновый лауриловый эфир сульфокислоты, протеиновые экстракты, жидкие отходы целлюлозы, диатомит, лечебный минерал кымган ("Kumgang"); загуститель, такой как гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) и средство для элиминации пены, такое как кислый эфир трибутилфосфорной кислоты или бутанол в определенном соотношении.

Соотношение соединений в смеси составляет 30-40% наноматериалов, таких как нано-диоксид кремния, нано-диоксид титана, нано-оксид алюминия и нано-оксид цинка; 15-30% нано-никель-кобальтового феррита или нано-никель-цинкового феррита; 2-5% ПАВ; 5-10% воздухововлекающего агента, такого как диэтаноламиновый лауриловый эфир сульфокислоты, белковые экстракты, жидкие отходы целлюлозы, диатомит; 15-25% лечебного минерала кымган ("Kumgang"); 1-2% загустителя, такого как гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ), и 1-2% средства для элиминации пены, такого как трибутиловый эфир фосфорной кислоты или бутанол.

Нано-диоксид кремния, нано-диоксид титана, нано-оксид алюминия и нано-оксид цинка являются наночастицами указанных материалов в состоянии молекул, которые получены химическим путем и содержат большое количество микропор.

Поскольку размер частиц наноматериалов составляет 1/100 длины волны инфракрасных лучей, а энергия инфракрасных лучей больше кинетической энергии наноматериалов, наноматериалы обладают очень высокой способностью к поглощению инфракрасного излучения.

Что касается ультрафиолетовых лучей, то энергия их электромагнитных волн не перемещает наноматериалы, поэтому наноматериалы обладают способностью отражения ультрафиолетового излучения, в связи с этим они также обладают адиабатической способностью и защитой от ультрафиолетового излучения, а коэффициент теплопроводности составляет 0,015-0,022 Вт/мК.

Феррит образует электрод без внешнего электрического поля, также на него не влияют температура и влажность воздуха, и он не уменьшается, что приводит к длительным эффектам генерации анионов и очистки воздуха (ионизации воздуха), а количество анионов превышает 590 анионов на см³.

Триэтаноламин в качестве поверхностно-активного вещества представляет собой прозрачную вязкую жидкость, которая обеспечивает возможность диспергирования наноматериалов и может быть использована в качестве отвердителя и ускоряющего агента при смешивании с цементом.

Диэтаноламиновый лауриловый эфир сульфокислоты является воздухововлекающим агентом, и при смешивании с цементом образует микро-пузыри для улучшения способности к обработке.

Предпочтительный вариант осуществления мультифункциональных композиционных строительных материалов согласно заявляемому изобретению раскрыт ниже.

Вариант осуществления: Состав мультифункциональных композиционных строительных материалов выглядит следующим образом:

10% нано-оксида цинка,

10% нано-диоксида титана,

10% нано-диоксида кремния,

10% нано-оксида алюминия,

25% нано-никель-цинкового феррита,

10% диэтаноламинового лаурилового эфира сульфокислоты,

20% лечебного минерала кымган («Kumgang»),

2% стеарата натрия,

2% гидроксиэтилцеллюлозы (ГЭЦ), и

1% трибутилового эфира фосфорной кислоты или бутанола.

Вышеперечисленные мультифункциональные композитные строительные материалы выполняют различные функции, такие как сохранение тепла, сохранение замороженного состояния, теплоизоляция, гидроизоляция, защита от влажности, предотвращение пожароопасности, предотвращение расслоения, звукоизоляция, защита от потери цвета, очистка воздуха, стерилизация и ионизация и т.д.

Вышеуказанные мультифункциональные композитные строительные материалы представляют собой строительные материалы, которые не подвержены влиянию смены сезонов или температур и могут быть изготовлены в любое время года, независимо от того, используется способ строительства с применением «сухих» или «мокрых» технологий.

Кроме того, поскольку строительные конструкции не подвержены влиянию холода, жары или влаги, срок службы строительных конструкций увеличивается более чем в 3 раза.

Поскольку вышеупомянутые мультифункциональные композитные строительные материалы состоят из наноматериалов, водопроницаемость на оштукатуренной поверхности бетона является низкой, что позволяет сэкономить 50% различных материалов для покрытия, включая краску для внутренней и наружной отделки.

Заявляемое изобретение также раскрывает способ изготовления вышеуказанных мультифункциональных композиционных строительных материалов.

В заявляемом изобретении предлагается способ нанесения однослойного покрытия из мультифункциональных композиционных строительных материалов вместо различных строительных процессов при отделочных работах на строительных конструкциях.

Строительство конструкций после окончания работ по бетону(возведению фундамента и каркаса зданий) завершается с помощью различных строительных процессов, таких как гидроизоляция, защита от влажности, сращивание теплоизоляционных материалов или пенистой пластмассы, установка арматурной сетки или оцинкованной стальной сетки, термическая дилатация, крепление дверного засова, вторичная штукатурка, шпатлевка, процесс шлифования, покрытие грунтовкой для внутренней или наружной покраски и т.д.

Заявляемое изобретение обеспечивает способ нанесения однослойного покрытия в виде слоя штукатурки бетонного или цементного раствора внутри и снаружи зданий, содержащего смесь указанных мультифункциональных композиционных строительных материалов и связующего, тем самым сокращая количество вышеупомянутых строительных процессов.

При нанесении покрытия 30-40% мультифункциональных композитных строительных материалов смешивают с 60-70% связующего и используют смесь.

Связующее, в соответствии с объектами, подлежащими строительству, представляет собой такое связующее на водной основе, как краска для внутренних покрытий, краска для внешних покрытий, гидроизоляционный материал, неорганические материалы для покрытия, латекс, поливинил или акриловая смола; или такое маслосодержащее связующее, как пента-смола, глифталевая смола, силиконовая смола, фторсодержащая смола или эпоксидная смола и т.д.

Способ строительства, согласно изобретению, позволяет увеличить скорость работы более чем в 5 раз и уменьшить количество материалов, финансовых и трудозатрат.

Ниже приведен способ использования вышеуказанных мультифункциональных композиционных строительных материалов.

Опорную поверхность, предназначенную для строительства, очищают и полностью смачивают водой.

Затем мультифункциональные композитные строительные материалы смешивают со связующим в соотношении 7:3 или 6:4 в соответствии с объектами, подлежащими строительству, после чего указанные полученные материалы дополнительно равномерно смешивают с цементом и водой в соотношении 1:3:5 для полученияпервой смеси. Затем полученные выше материалы равномерно смешивают с цементом и водой в соотношении 1-1,5:3:4 для приготовления второй смеси.

Затем на опорную поверхность, полностью смоченную водой, распыляют или наносят первую смесь в виде покрытия распылителем или кистью. Процесс выполняют двукратно или троекратно в случае покрытия наружной поверхности, и однократно или двукратно в случае покрытия внутренней поверхности.

Поверхность оштукатуривают второй смесью с толщиной покрытия более 0,5 мм.

Воду многократно разбрызгивают на оштукатуренную поверхность через 4-6 часов после окончания строительства, так что поверхность не высыхает полностью и подвергается мокрому отверждению.

Таким образом, на поверхности слоя бетона или подливочного слоя образуется наномембрана, внутри которой образуется нерастворимый гидратированный продукт, вследствие чего появляется слой с такими функциями, как сохранение тепла, сохранение замороженного состояния, теплоизоляция, гидроизоляция, защита от влажности, предотвращение пожароопасности, предотвращение расслоения, звукоизоляция, защита от потери цвета, очистка воздуха, стерилизация и ионизация, который заполнен микропорами.

Вышеуказанные мультифункциональные композитные строительные материалы могут быть применены ко всем строительным конструкциям, таким как жилые дома, общественные здания, небоскребы, подземные сооружения, различные большие морозильные сооружения, системы отопления, туннели, судоходные туннели, автодорожные туннели или сеть дорожных сооружений и т.д.

1. Мультифункциональный композитный строительный материал, характеризующийся тем, что он обеспечивает функции сохранения тепла, сохранения замороженного состояния, теплоизоляции, гидроизоляции, защиты от влажности, предотвращения пожароопасности, предотвращения расслоения, звукоизоляции, защиты от потери цвета, очистки воздуха, стерилизации и ионизации и включает:

30-40% наноматериалов, таких как нано-диоксид кремния, нано-диоксид титана, нано-оксид алюминия и нано-оксид цинка;

15-30% нано-никель-кобальтового феррита или нано-никель-цинкового феррита;

2-5% поверхностно-активного вещества;

5-10% воздухововлекающего агента, такого как диэтаноламиновый лауриловый эфир сульфокислоты, белковые экстракты, жидкие отходы целлюлозы, диатомит;

15-25% лечебного минерала кымган;

1-2% загустителя и

1-2% средства для элиминации пены.

2. Мультифункциональный композитный строительный материал по п.1, отличающийся тем, что поверхностно-активное вещество представляет собой поверхностно-активное вещество из аминокислот, предпочтительно триэтаноламина или стеарата натрия.

3. Мультифункциональный композитный строительный материал по п.1, отличающийся тем, что воздухововлекающий агент представляет собой диэтаноламиновый лауриловый эфир сульфокислоты, протеиновые экстракты, жидкие отходы целлюлозы и диатомит.

4. Мультифункциональный композитный строительный материал по п.1, отличающийся тем, что загуститель представляет собой гидроксиэтилцеллюлозу (ГЭЦ), а средство для элиминации пены представляет собой трибутиловый эфир фосфорной кислоты или бутанол.

5. Способ нанесения однослойного покрытия из мультифункциональных композиционных строительных материалов по п.1 вместо различных строительных процессов, необходимых для отделочных работ на строительных конструкциях.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что 30-40% мультифункциональных композитных строительных материалов по весу смешивают с 60-70% связующего, после чего смесь наносят непосредственно на слой штукатурки из бетонного или цементного раствора внутри или снаружи зданий.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что связующее представляет собой такое связующее на водной основе, как краска для внутренних покрытий, краска для внешних покрытий, гидроизоляционный материал, неорганические материалы для покрытия, латекс, поливинил или акриловая смола; или такое маслосодержащее связующее, как пента-смола, глифталевая смола, силиконовая смола, фторсодержащая смола или эпоксидная смола и т.д.

8. Способ изготовления мультифункциональных композиционных строительных материалов, отличающийся тем, что он состоит из следующих этапов:

а) очистка опорной поверхности и полное смачивание поверхности водой;

б) смешивание мультифункциональных композитных строительных материалов по п.1 и связующего в соотношении 7:3 или 6:4 в зависимости от объектов, подлежащих строительству;

в) приготовление первой смеси посредством смешивания вышеуказанных смешанных материалов, цемента и воды в соотношении 1:3:5 и приготовление второй смеси путем смешивания вышеуказанных смешанных материалов, цемента и воды в соотношении 1-1,5:3:5;

г) распыление или нанесение покрытия из первой смеси распылителем или кистью на опорную поверхность, полностью смоченную водой, 2–3 раза в случае покрытия наружной поверхности и 1–2 раза в случае покрытия внутренней поверхности;

д) оштукатуривание опорной поверхности второй смесью так, чтобы толщина составляла более 0,5 мм; а также

е) мокрое отверждение оштукатуренной поверхности путем многократного разбрызгивания воды в течение 4-6 часов после окончания строительства, с обеспечением влажности поверхности.

9. Мультифункциональный композитный строительный материал по п.1, отличающийся тем, что он применяется для всех строительных конструкций, таких как жилые дома, общественные здания, небоскребы, подземные сооружения, различные большие морозильные сооружения, системы отопления, туннели, судоходные туннели, автодорожные туннели или сеть дорожных сооружений и т.д.