Результат интеллектуальной деятельности: СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОНСТРУКЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к строительству и транспортному машиностроению и может быть использована при изготовлении строительных конструкционных элементов например, для формирования стен и сотовых перегородок, в том числе в судостроении.

Известен строительный блок [RU 94249 U1, МПК Е04С 1/42, 20.05.2010], имеющий форму параллелепипеда, выполненного из пеностекла с порами, образованными перегородками из стекла, содержащего SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, при этом, перегородки выполнены из стекла следующего состава: SiO2 - 70-73,8%, Al₂O₃ - 4-5%, СаО - 6-7%, MgO - 3-3,8%, K2O+Na20 - 13-14%, Fe₂O₃ - не более 0,2%, поры имеют замкнутый контур, поперечный размер их составляет 0,3-1,0 мм, а толщина перегородок не превышают 1/3 поперечного размера образуемых ими пор.

Недостатками этого технического решения являются невысокие показатели водостойкости и прочности, относительно высокая плотность, кроме того, температура вспенивания при изготовлении такого строительного элемента выше 800°С, что ухудшает условия техники безопасности и усложняет процесс изготовления, так как требует сложного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является строительный конструкционный элемент [RU 104550, U1, С03С 11/00 20.05.2011], имеющий форму параллелепипеда, выполненного из пеностекла с порами замкнутого контура, образованными перегородками из материала, содержащего стекло и тальк при следующем соотношении компонентов, мас. %: тальк - 2-8, стекло - остальное.

Кроме того, известный строительный конструкционный элемент характеризуется тем, что, тем, что перегородки пор выполнены из материала, дополнительно содержащего соединения металлов в качестве минерального красителя в количестве 0,1-5 мас. % от смеси талька и стекла, а сам конструкционный строительный элемент выполнен размерами 250×125×60 мм.

Недостатком наиболее близкого технического решения является его относительно высокая масс, а также относительно низкая ударная вязкость и трещиностойкость.

Задачей, решаемой в заявляемом изобретении, является создание строительного конструкционного элемента произвольной формы с повышенными эксплуатационными характеристиками, в частности, с повышенной прочностью, ударной вязкостью, трещиностойкостью и долговечностью при относительно малой удельной плотности, что важно, например, для создания внутренних стен и сотовых перегородок в помещениях, в частности судов и других транспортных средств, в которых наблюдаются воздействия переменной силы, частоты и направления.

Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность формирования на месте производства работ конструкционных элементов любой формы и достижение улучшенных технических и эксплуатационных характеристик строительного конструкционного элемента, в частности, повышение его прочности, ударной вязкости, трещиностойкости и долговечности при малой удельной плотности.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, строительный конструкционный элемент, выполненный из отвержденной смеси, содержащей дисперсное пеностекло, согласно изобретению смесь содержит дополнительные компоненты, которые смешивают с дисперсным пеностеклом перед отверждением в составе концентрированного раствора оксида алюминия в ортофосфорной кислоте, базальтовой микрофибры и углеродных тороподобных наночастиц при следующем соотношении масс. %:

- дисперсное пеностекло - 60-85;

- 25-30%-й раствор оксида алюминия в ортофосфорной кислоте - 13-34;

- базальтовая микрофибра (фракция 80-600 мкм) - 2-6;

- углеродные тороподобные наночастицы фуллероидного типа (фракции от 15 до 150 нм). - 0.009-0,0005,

причем, отверждение смеси производят при температуре 140-180°С, а перед смешиванием дополнительных компонентов с дисперсным пеностеклом, выполненным в виде вспененных стеклошариков, из газовой фазы на них наносят слой толщиной 2-5 мкм химически стойкого полимера (полипараксилилена) толщиной 2-5 мкм.

На чертеже представлен строительный конструкционный элемент для частного случая выполнения его в форме параллелепипеда.

Строительный конструкционный элемент выполнен из отвержденной смеси, содержащей дисперсное пеностекло.

Смесь, из которой выполнен строительный конструкционный элемент, помимо дисперсного пеностекла, содержит дополнительные компоненты, которые смешивают с дисперсным пеностеклом перед отверждением. В состав смести входят концентрированный раствор оксида алюминия в ортофосфорной кислоте, базальтовая микрофибра и углеродные тороподобные наночастицы при следующем соотношении масс. %:

- дисперсное пеностекло - 60-85;

- 25-30%-й раствор оксида алюминия в ортофосфорной кислоте - 13-34;

- базальтовая микрофибра - 2-6;

- углеродные тороподобные наночастицы фуллероидного типа (фракции от 15 до 150 нм) - 0,009-0,0005.

Отверждение смеси производят при температуре 140-180°С, а перед смешиванием дополнительных компонентов с дисперсным пеностеклом, выполненным в виде вспененных стеклошариков, из газовой фазы на них наносят слой толщиной 2-5 мкм химстойкого полимера (полипараксилилена) толщиной 2-5 мкм.

Предложенный строительный конструкционный элемент может быть использован в виде конструкционного элемента при строительстве, в том числе в транспортном машиностоении и судостоении, в частности, в виде внутренних стен и сотовых перегородок помещений при заполнении ячеек сот произвольной формы.

Помимо распространенной формы параллелепипеда, он может иметь практически любую форму, определяемую формой емкости для отверждения смеси, в том числе в виде углублений и выемок, в которые заливают смесь перед отверждением.

Проведенные испытания показали, что предложенный строительный конструкционный элемент имеет высокие технические и эксплуатационные характеристики, в частности, предел прочности на сжатие не менее 3 Мпа, а его плотность может составлять менее 0,15 г/куб.см.

Вводимая в смесь базальтовая микрофибра обеспечивает повышение прочности, в частности, трещиностойкости и ударной вязкости, а углеродные тороподобные наночастицы за счет уплотнения с их помощью межфазных границ также позволяют повысить прочность строительного конструкционного элемента. Для повышения прочности и долговечности строительного конструкционного элемента перед смешиванием дополнительных компонентов с дисперсным пеностеклом, выполненным в виде вспененных стеклошариков, из газовой фазы на них наносят слой толщиной 2-5 мкм слой защитного химически стойкого полимера, например, полипараксилилена, для защиты стеклошариков от отрицательного воздействия на их поверхность раствора оксида алюминия в ортофосфорной кислоте.

Таким образом, благодаря введенным добавкам достигается требуемый технический результат, заключающийся в улучшении технических и эксплуатационных характеристик конструкционного строительного элемента произвольной формы, в частности, в повышение его прочности, ударной вязкости, трещиностойкости, и долговечности при чрезвычайно малой плотности.