Результат интеллектуальной деятельности: Состав композиционного материала для изготовления пористых гранул широкого спектра применения

Для достижения прогресса в области создания энергоэффективных высококачественных теплоизоляционных строительных материалов необходимо расширение номенклатуры легких заполнителей на основе местного сырья.

Кремнистые опал-кристобалитовые породы, по запасам которых Россия занимает первое место в мире, относятся к сырью многоцелевого назначения, так как обладают широким диапазоном ценных свойств. Наиболее распространенным представителем опал-кристобалитовых пород является диатомит. Диатомиты (целит, горная мука, кизельгур, инфузорная земля) - представляют собой легкие тонкопористые породы, состоящие из мельчайших обломков диатомовых водорослей, обладающие плотностью в диапазоне 250-700 кг/м³ и пористостью 70 - 75%. По своему химическому составу до 96% содержат SiO₂.

Известен материал «термолит» [1, 2]. Недостатком данного материала является высокая плотность (600-1200 кг/м) и недостаточно низкая для легких заполнителей теплопроводность (0,14-0,23 Вт/(м«К)).

Известен материал [RU 2 563 861 С1], содержащий 59-66% мас. опал-кристобалитовых пород, 19-26% мае. щелочного компонента и 8-15% мае. доломита.

Известен способ получения мелкогранулированной пеностеклокерамики [RU 2563866 С1] из сырьевой смеси, состоящей из опал-кристобалитовых пород - 58,8-66,1% мас, щелочного компонента - 20,1-26,2%) мае. и доломита - 13,8-15,0%) мас.

Недостатком этих составов является мелкоразмерность гранул (0,2-3мм), что приводит к перерасходу вяжущего вещества высокой плотности композита при их использовании в качестве заполнителей.

Известен материал, включающий диатомит и щелочной компонент (40% раствор NaOH) [3].

Недостатком данного материала является достаточно высокая плотность (300-420 кг/м³), что влечет за собой увеличение массы конструкции.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является композиция для изготовления сферических гранул для теплоизоляционного материала [RU 2158716], включающая в себя жидкое стекло, наполнитель и добавку. В качестве наполнителя используют опоку следующего состава, мас. %: кремнезем (SiO₂) - 58-64; оксид алюминия (Аl₂O₃) - 3-8; Fe₂O₃, СаО, SO₃, MgO - остальное. В качестве добавки используют промежуточный продукт производства метилметакрилата следующего состава, мас. %: бисульфат аммония - 25-35; серная кислота - 33-35; метилметакрилат - 0,01-0,09; метилакриловая кислота - 0,2-0,8; вода - остальное. Соотношение компонентов смеси составляет, мас. %: жидкое стекло - 47,0 - 62,5; наполнитель - 32,5-47,0; указанная добавка - 5-6.

Недостатком изобретения являются низкая прочность (при сдавливании в цилиндре 0,08-0,6 МПа).

Предлагаемый композиционный материал представляет собой легкие гранулы различной, преимущественно сферической формы, размерами от 4 до 20 мм. Внутри гранулы имеются многочисленные замкнутые поры. В качестве кремнеземсодержащего сырья для производства разработанного материала был использован диатомит, химический состав которого представлен в таблице 1.

В таблице 2 представлены составы синтезированных композитов.

Характеристики полученного материала и прототипа представлены в таблице 3. Определение насыпной плотности, прочности при сдавливании в цилиндре и водопоглощение проводились в соответствие с ГОСТ 9758-2012.

Как видно из таблицы 3 предлагаемый теплоизоляционный материал обладает низкой теплопроводностью и по своими физико-механическим характеристикам может быть использован в качестве заполнителя для легкого бетона, отделочных материалов и в качестве теплоизолирующей засыпки.

Список использованных источников

1. Тряпкин В.А., Калашников В.И., Ерофеева И.В. Получение термолита из опочного гравия и бетона на его основе // Современные научные исследования и инновации. - 2015. - №4-1 (48). - С. 143), получаемый при обжиге кремнистых пород без вспучивания.

2. ГОСТ Р 56507-2015. Заполнители термолитовые на основе кремнистого сырья. Технические условия. Введ. 17-01-01. М.: Стандартинформ. - 2016.

3. Диатомиты Ямала в технологии строительных материалов для арктических условий», ежемесячный научно-технический и производственный журнал Промышленное и гражданское строительство, январь 2016.