Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЛЕГКОГО БЕТОНА НА ОРГАНИЧЕСКОМ ЗАПОЛНИТЕЛЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, и может быть использовано при производстве строительных изделий с использованием отходов переработки растительного сырья, в частности, отходов переработки: древесины из кусковых отходов лесопиления, лесозаготовок и деревообработки, со стеблей хлопчатника и подсолнечника, рисовой соломы, зерновой лузги, костры конопли и льна.

Известен, принятый в качестве ближайшего аналога, способ производства строительных изделий, описанный в авторском свидетельстве СССР №1787150 на изобретения «Способ изготовления строительных изделий и устройство для его осуществления», МПК С04В 18/26, С04В 40/00, E04G 11/22, 1993.

Способ включает подачу бетонной смеси в опалубку, уплотнение ее, подачу СО₂ под давлением и вакуумирование, распалубку и твердение, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, бетонную смесь подают непрерывно в вертикальную опалубку, уплотнение осуществляют трамбованием, причем по ходу перемещения бетонной смеси вниз с одной стороны подают СО₂ при понижении давления по зонам, а с противоположной отводят СО₂. Давление подачи СО₂ понижают позонно по следующему режиму: в I зоне 3-5 бар; во II зоне 2-3 бар; в III 1-2 бар; в IV зоне отбор СО₂. Подачу СО₂ осуществляют в смеси газов с содержанием СО₂ 30-99%. Отвод СО₂ осуществляют вакуумированием.

Техническим результатом изобретения является значительное сокращение сроков набора прочности и твердения готовых изделий, снижение себестоимости готовых изделий, увеличение производительности способа производства бетонных изделий, улучшение экологической ситуации территорий со значительным скоплением отходов переработки древесины из кусковых отходов лесопиления, лесозаготовок и деревообработки, со скоплением стеблей хлопчатника и подсолнечника, рисовой соломы, зерновой лузги, костры конопли и льна и т.д.

Недостатками ближайшего аналога, препятствующими достижению технического результата изобретения, являются высокий расход энергоемкого в производстве цемента, длительный срок набора прочности изделиями, низкая производительность способа производства бетонных изделий, значительные энергетические затраты на трамбование, на насосную станцию, вакуумирование. Кроме того, в органическом заполнителе содержатся водорастворимые редуцирующие вещества, которые препятствуют нормальной гидратации цемента и набору прочности, в связи с чем органический заполнитель необходимо вымачивать в воде и вводить в арболитовую смесь добавки, нейтрализующие действия редуцирующих веществ. Эти мероприятия также снижают производительность способа.

Признаками изобретения, совпадающими с существенными признаками ближайшего аналога, является наличие в способе производства строительных изделий из легкого бетона на органическом заполнителе растительного происхождения приготовления бетонной смеси из вяжущего - гашенной извести, из предварительно подготовленного органического заполнителя растительного происхождения и воды; перемешивания, подачи бетонной смеси, формования и уплотнения смеси, обработки сформованных изделий углекислым газом, их распалубливания.

В основу изобретения поставлена техническая задача разработки и внедрения новых инновационных способов производства бетонных изделий.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе производства строительных изделий из легкого бетона на органическом заполнителе растительного происхождения, включающем приготовление бетонной смеси из вяжущего - гашенной извести, из предварительно подготовленного органического заполнителя растительного происхождения и воды, перемешивание, подачу бетонной смеси, формование и уплотнение смеси, обработку сформованных изделий углекислым газом, их распалубливание, согласно изобретению бетонную смесь готовят из органического заполнителя растительного происхождения в количестве 85, 80, 75 или 70 мас. % по сухому веществу, из гашеной извести в количестве 15, 20, 25 или 30 мас. % по сухому веществу, воды - в количестве 27, 25, 23 или 21% сверх 100% смеси сырьевых компонентов; подачу бетонной смеси осуществляют до заполнения пресс-формы; формование смеси осуществляют в пресс-форме, а ее уплотнение осуществляют в пресс-форме прессованием под давлением, например, 1,0 МПа; твердение изделий осуществляют в пресс-форме путем принудительной карбонизации углекислым газом концентрацией от 5 до 95% в течение 8-10 минут. Согласно изобретению в качестве органического заполнителя растительного происхождения используют отходы переработки древесины из кусковых отходов лесопиления, лесозаготовок и деревообработки, со стеблей хлопчатника и подсолнечника, из рисовой соломы, зерновой лузги, костры конопли и льна.

Между совокупностью существенных признаков изобретения и техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. В изобретении замена вяжущего (исключение из состава бетонной смеси цемента) позволит существенно сократить срок набора прочности изделиями и снизить их себестоимость. При твердении изделий на основе гашеной извести в естественных условиях из-за присутствия в воздухе углекислого газа происходит перекристаллизация гидрооксида кальция в карбонат кальция, который является основой формирования прочного каркаса. Для ускорения процесса применена принудительная карбонизация путем искусственного создания повышенной концентрации углекислого газа в среде твердения изделий, что обеспечивает требуемые нормативные физико-механические характеристики изделий. Процесс твердения таких изделий и набор ими прочности в присутствии углекислого газа будет занимать не более 10 минут из-за значительной пористости изделия, формируемой органическим заполнителем, и соответственно, облегченного доступа углекислого газа ко всему объему изделия, что существенно увеличит производительность способа.

Способ производства бетонных изделий осуществляется следующим образом. В смеситель последовательно засыпают органический заполнитель растительного происхождения, например, измельченную древесину, гашеную известь, добавляют воду в следующем соотношении, например: древесный заполнитель в количестве 85 мас. % по сухому веществу в %; известь в количестве 15 мас. % по сухому веществу в %; воду - 27% сверх 100% смеси сырьевых компонентов и перемешивают до получения однородной массы. Подготовленную смесь подают в закрытую пресс-форму для прессования, снабженную патрубками подвода и отвода для подачи углекислого газа. Спрессованные в пресс-форме под давлением, например, 1,0 МПа изделия подвергают принудительной карбонизации потоком газовой смеси с концентрацией углекислого газа от 5 до 95%, например, 30% в течение 8 минут, в результате чего изделия достигают конечной прочности при сжатии, равной для данного легкого бетона на органическом заполнителе растительного происхождения 3,5 МПа.

В таблице приведены физико-механические характеристики бетонных изделий в зависимости от состава бетонной (арболитовой) смеси.

В результате реализации предложенного способа производства бетонных изделий, получают искусственный материал прочностью 1,5-5,1 МПа, при средней плотности 450-720 кг/м³, коэффициент теплопроводности которого составляет 0,08-0,17 Вт/м⋅°С, что является достаточным для изготовления бетонных стеновых изделий с использованием органических заполнителей растительного происхождения.

Как видно из таблицы, с увеличением количества гашеной извести и при снижении органического заполнителя возрастает прочность и плотность бетонных изделий, соответственно увеличивается коэффициент теплопроводности за счет снижения внутренней пористости материала. Такие изделия в зависимости от средней плотности и прочности при сжатии можно использовать как конструкционно-теплоизоляционные и теплоизоляционные.