Результат интеллектуальной деятельности: СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении легких бетонов и изделий теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного назначения, в частности для производства стеновых блоков из легкого бетона для малоэтажного строительства.

Известна сырьевая смесь для производства легкого бетона, включающая композиционное гидравлическое вяжущее - перлито-известково-гипсовую смесь состава, вес.ч.: перлит вспученный с удельной поверхностью S_уд=5500-7500 см²/г, размер частиц 10-20 мкм 70-80, известь негашеная S_уд=3500-4500 см²/г, размер частиц 30-60 мкм 18-26, гипс полуводный S_уд=3500-4500 см²/г, размер частиц 30-60 мкм 2-6 и заполнитель - щебень перлитовый вспученный 40-60, при этом легкий бетон, полученный из указанной выше смеси, содержащей дополнительно, вес.ч.: ускоритель твердения - сульфат или хлорид щелочного или щелочно-земельного металла 0,33 и воду до В/Т=0,9-1,1, имеет плотность 600-650 кг/м³ (патент РФ №2399598 С2, дата приоритета 25.06.2008, дата публикации 27.12.2009, автор Добровольский В.Н, RU).

Недостатками известной сырьевой смеси являются: сложность состава вяжущего, обусловленная множеством компонентов, и, соответственно, повышенные технологические и энергетические затраты, а также отсутствие реальных прочностных характеристик и соотношения их с плотностью.

Известна сырьевая смесь для изготовления легкого бетона, принятая в качестве прототипа, включающая следующие компоненты, мас.%: портландцемент 14,0-18,0, вспененный гранулированный полистирол 0,5-1,0, базальтовое волокно 0,2-0,3, смола древесная омыленная 0,01-0,015, пластифицирующая добавка С-3 0,01-0,015, полиакриламид 0,01-0,015, лигнопан Б-2 0,01-0,015, вспученный вермикулит фракции 5-10 мм 67,0-73,0, вода - остальное, при этом прочность при сжатии изделий, полученных из такой смеси, составляет 2 МПа (патент РФ №2379266 С1, дата приоритета 04.12.2008, дата публикации 20.01.2010, автор Щепочкина Ю.А., RU, прототип).

Недостатками прототипа являются: многокомпонентность сырьевой композиции с неблагоприятными экологическими характеристиками и, как следствие, сложность и высокая энергоемкость технологического процесса, а также отсутствие указания на плотность, являющуюся основной характеристикой легкого бетона.

Задача изобретения заключается в повышении прочности и экологичности технологически простых изделий из легкого бетона на основе заявляемой сырьевой смеси для возведения теплосберегающих ограждающих конструкций.

Для решения поставленной задачи в сырьевой смеси для приготовления легкого бетона, включающей портландцемент, вспученный вермикулит, пластифицирующую добавку и воду, согласно изобретению в ней используют вспученный вермикулит Татарского месторождения Красноярского края, с преобладающим содержанием в нем окиси магния и повышенной степенью вермикулитизации, причем вспученный вермикулит используют в составе двух фракций с соотношением в смеси 1:1, одна из фракций 2 мм с насыпной плотностью 90-100 кг/м³, другая фракция 1,25 мм с насыпной плотностью 120-160 кг/м³, при следующем соотношении компонентов, об.%: портландцемент 11,8-21,4, вспученный вермикулит Татарского месторождения 53,4-58,8, пластифицирующая добавка (Полипласт или Центромент) 0,01-0,15, вода - остальное.

Вспученный вермикулит Татарского месторождения Красноярского края, используемый в сырьевой смеси, имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ 40,29-40,42; Аl₂О₃ 10,48-10,98; Fе₂O₃+FeO 10,92-14,47; MgO 17,94-22,28; K₂O 3,9-4,08; другие оксиды - остальное. Приведенный состав свидетельствует о преобладающем содержании в нем MgO по сравнению с другими оксидами, что позволяет отнести вермикулит Татарского месторождения к магниевому вермикулиту и к биотитовому ряду с высокой степенью вермикулитизации.

Активную промышленную разработку вермикулита Татарского месторождения Красноярского края ведет с 2009 г. OOO «Сибвер», которое производит вспученный вермикулит трех марок: ВВТ 0,5, ВВТ 1,25 и ВВТ 2, с соответствующими размерами фракций 0,5 мм, 1,25 мм и 2 мм. В заявляемой сырьевой смеси использован состав из двух фракций 1,25 мм и 2 мм в соотношении их 1:1, обуславливающий более плотную упаковку, что способствует увеличению прочности получаемого материала.

Важная особенность вермикулита Татарского месторождения заключается в том, что эндотермические эффекты, характеризующие процесс вспучивания вермикулитов, в нем ничтожно малы возможно из-за отсутствия цеолитной и кристаллизационной воды по сравнению с вермикулитами других месторождений. Данные комплексного термического анализа показывают основную потерю массы при температурах около 100°С, свыше этих температур потеря массы составляет менее 1%.

Указанные особенности позволяют судить о физико-химических процессах, происходящих в вермикулитобетонах заявляемых составов с использованием вспученного вермикулита Татарского месторождения.

Составы сырьевых смесей для приготовления легкого бетона и его свойства приведены в следующей таблице.

Для приготовления бетонной смеси подготавливают и дозируют сырьевые компоненты согласно приведенной таблице, причем вспученный вермикулит используют в составе двух марок: ВВТ 1,25 и ВВТ 2 в соотношении 1:1 при одновременном дозировании. В качестве пластифицирующей добавки используют или Полипласт, или Центромент. Полипласт - нафталинформальдегидный суперпластификатор. Центрамент - модифицированные поверхностно-активные вещества на основе полимера эфиров поликарбоксилатов, продукт производства компании MC-Bauchemie.

Заявляемые составы бетонной смеси приготавливают в смесителе принудительного действия. Дозирование составляющих осуществляют в следующей последовательности: сначала дозируют по массе портландцемент; затем вермикулит, воду и пластифицирующую добавку по объему. При этом в бетоносмесителе вначале перемешивают портландцемент с вермикулитом. Продолжительность перемешивания сухих компонентов должна составлять 90-120 сек. Затем в смесь добавляют отдозированные воду и пластифицирующую добавку. Окончательное перемешивание всех компонентов составляет 90-120 сек. Консистенцию приготовленной смеси контролируют по прибору Суттарда (расплав составляет 160-170 мм). Готовую вермикулитобетонную смесь заливают в один прием вровень с краями формы, имеющей размер стандартного блока. Отформованные изделия в форме отправляют на пост тепловлажностной обработки. После пропаривания изделия распалубливают - извлекают из формы, отгружают на склад для естественной сушки. Выдерживание изделий на открытом складе допускается при среднесуточных температурах не ниже +5°С. При более низких температурах выдерживание изделий производят в отапливаемом цехе на специально оборудованной площадке.

Приведенные в таблице показатели, характеризующие свойства бетона, свидетельствуют о повышении прочности вермикулитбетона из предлагаемых составов. При этом на повышение прочности влияет качественный и количественный состав сырьевой смеси, а также возможно влияние щелочных соединений, входящих в минералогический состав вермикулита Татарского месторождения, которые являются катализаторами процессов структурообразования, что в целом повышает прочность готовых изделий и подтверждается результатами рентгеноструктурного анализа.

Таким образом, преимущество легкобетонных блоков из заявляемых составов состоит в том, что увеличение прочности по отношению к прототипу для конструкционно-теплоизоляционного вермикулитобетона плотностью D800 кг/м³ составляет 75%, а теплоизоляционный вермикулитобетон плотностью D500 кг/м³ обладает прочностью, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 25820-2000. Теплопроводность вермикулитобетона заявляемых составов находится в пределах 0,100-0,112 Вт/м·°С, что соответствует классу Б - теплоизоляционные материалы средней теплопроводности.