смесь для изготовления модифицированного полистиролбетона

Формула изобретения

1. Смесь для изготовления модифицированного полистиролбетона марок по плотности D100-D500, включающая минеральное вяжущее, пенополистирольный заполнитель, модификатор и воду, отличающаяся тем, что компоненты используют при следующем соотношении, мас.%:

Минеральное вяжущее	50,3-73,5
Пенополистирольный заполнитель	1,2-6,6
Модификатор	0,05-1,2
Вода	Остальное

в качестве пенополистирольного заполнителя используют гранулы вспененного полистирола с насыпной плотностью 5-20 кг/м³ следующего гранулометрического состава, об.%:

размер фракции, мм:

10-20	0-10
5-10	21-78
2,5-5	15-59
1,25-2,5	3-34
0-1,25	0-16

и в качестве модификатора используют смесь вспенивающего агента, упрочняющего олигополимера, ускорителя твердения и пластифицирующей добавки в соотношении от общей массы полистиролбетонной смеси в %: (0,05-0,4):(0-0,15):(0-1,0):(0-1,0).

2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве вспенивающего агента используют поверхностно-активные вещества типа хостапур, или ПБ-2000, или ПО-1, или Прогресс, или триэтаноламин, или лаурилсульфат натрия, или алкилбензосульфокислоту, или морпен, или смолу древесную омыленную, или смолу нейтрализованную воздухововлекающую, или их бинарные смеси; в качестве упрочняющего олигополимера используют редиспергируемые сополимерные порошки или их водные дисперсии на основе винилового спирта, или акрилата, или стирола, или этилена, или версатата, или эфиров целлюлозы, или карбоксиметилированного крахмала, или их бинарные смеси; в качестве ускорителя твердения используют микроземнезем МБ 10-01, или жидкое стекло, или сульфат натрия, или алюминат натрия, или формиат кальция, или КМХ, или релаксол, а в качестве пластифицирующей добавки: С-3, или ФОК-М, или "Майти", или мелмент, или их смеси.

3. Смесь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве указанного пенополистирольного заполнителя используют дробленые отходы плитного пенополистирольного утеплителя в количестве 5-50% от общего объема заполнителя.

4. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что используют дробленые отходы плитного пенополистирольного утеплителя, подвергаемые дополнительной термической обработке - вспениванию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления монолитного полистиролбетона или полистиролбетонных изделий, применяемых в ограждающих конструкциях зданий.

Известен состав для изготовления полистиролбетонной смеси (патент РФ №2150446), включающий, мас.%: минеральное вяжущее 68-90, полистирольный заполнитель 0,7-2,3, волокнистый материал 1,4-5,2, воздухововлекаюшую добавку 0,3-0,7, пластифицирующую добавку 0,125-0,55 и воду - остальное, причем в качестве полистирольного заполнителя он содержит смесь частиц из вспененных полистирольных гранул фракции 0,04-1,25 мм и/или частиц рваного пенополистирола фракции 0,04-1,63 мм при их массовом соотношении 1:(8-12).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой смеси для модифицированного полистиролбетона является смесь для изготовления теплоизоляционных изделий (патент РФ №2169132), которая принимается за прототип.

Смесь включает композиционное вяжущее на основе активированных техногенных отходов алюмосиликатного состава, пенополистирольный заполнитель, воздухововлекающую и водоредуцирующую добавки и воду. Вяжущее в качестве активированных техногенных отходов содержит доменный или электротермофосфорный граншлак с удельной поверхностью 2800-3500 см²/г, и/или бокситовый шлам, и/или конверторный граншлак, молотый до удельной поверхности 3200-3500 см²/г, и имеет следующий состав, мас.%: отходы 55-95; цементный клинкер 0-40; гипс 0-5; хлорид натрия 0-5; порошкообразный С-3 - 0-3.

Смесь в качестве заполнителя содержит пенополистирольный гравий фракции 0-10 мм насыпной плотностью 10-30 кг/м ³ следующего зернового состава, об.%: фракции 5-10 мм 15-30; 2,5-5 мм 20-35; 1,25-2,5 мм 30-40; 0-1,25 мм 20-30; в качестве водоредуцирующей добавки использован лигнопан-Б при следующем соотношении в смеси, мас.%: вяжущее 53,57-71,56; заполнитель 1,73-11,37; воздухововлекающая добавка 0,06-0,31; водоредупирущая добавка 0,37-0,68; вода - остальное.

Недостатками известных смесей являются:

- относительно невысокая прочность полистиролбетона марок по плотности D200-D500, обусловленная низкой активностью применяемого композиционного вяжущего на основе активированных техногенных отходов алюмосиликатного состава;

- невозможность изготовления полистиролбетона низкой плотности D100-D150, перспективного в монолитном строительстве и производстве теплоэффективных плит;

- повышенная экологическая опасность полистиролбетона из-за содержания мелкой фракции 0-1,25 мм в объеме 20-30 об.%.

Задачей заявляемого изобретения является создание в соответствии с разработанным ВНИИжелезобетоном ГОСТ 51263-99 полистиролбетона марок по плотности D100-D500 повышенной прочности с пониженным коэффициентом теплопроводности и снижение его стоимости.

Поставленная задача решается тем, что составляющие смесь компоненты используют при следующем соотношении, мас.%:

минеральное вяжущее	50,3-73,5
пенополистирольный заполнитель	1,2-6,6
модификатор	0,05-1,2
вода	остальное

При этом в качестве пенополистирольного заполнителя используют гранулы вспененного полистирола насыпной плотностью 5-20 кг/м³ следующего гранулометрического состава, об.%:

Размер фракций, мм:

10-20	- 0-10
5-10	- 21-78
2,5-5	- 15-59
1,25-2,5	- 3-34
0-1,25	- 0-16,

а в качестве модификатора используют смесь вспенивающего агента, упрочняющего олигополимера, ускорителя твердения и пластифицирующей добавки при соотношении компонентов от общей массы полистиролбетонной смеси в %: (0,05-0,4):(0-0,15):(0-1,0):(0-1,0).

В качестве пенополистирольного заполнителя могут использоваться дробленые отходы плитного пенополистирольного утеплителя, в том числе подвергнутые дополнительному вспениванию, в количестве 5-50% от общего объема заполнителя.

В качестве вспенивающего агента используют поверхностно-активные вещества типа хостапур или ПБ-2000, или ПО-1, или "Прогресс", или смесь триэтаноламинов, или лаурилсульфат натрия, или алкилбензосульфокислоту, или морпен, или смолу древесную омыленную, или смолу нейтрализованную воздухововлекающую, или их бинарные смеси.

В качестве упрочняющего олигополимера используют редиспергируемые сополимерные порошки или их водные дисперсии на основе винилового спирта, или акрилата, или стирола, или этилена, или версатата, или эфиров целлюлозы, или карбоксилметилированного крахмала, или их бинарные смеси.

В качестве ускорителя твердения используют микрокремнезем МБ 10-01 или жидкое стекло, или сульфат натрия, или алюминат натрия, или формиат кальция, или КМХ, или релаксол.

В качестве пластифицирующей добавки используют пластификатор С-3, или ФОК-М, или "Майти", или мелмент, или их смеси.

Примеры реализации предлагаемых составов и физико-технические показатели полученного на их основе модифицированного полистиролбетона представлены в табл.1.

Стоимостные показатели модифицированного полистиролбетона, в т.ч. с пониженным расходом пенополистирольного заполнителя и использованием дробленых отходов плитного пенополистирольного утеплителя приведены в табл.2.

Использование смесей заявленных составов и пенополистирольного заполнителя указанной насыпной плотности и фракционного состава обеспечивает изготовление полистиролбетона марок по плотности D100-D500 с прочностью на сжатие 0,1-3,0 МПа при снижении стоимости готовой продукции на 11-22%.

Таблица 1
Наименование показателей	Значения показателей полистиролбетона
	Заявленные составы			Прототипы
	D100	D250	D500	D250	D500
1	2	3	4	5	6
1.Расход материалов на 1 м 3 полистиролбетона:
- минеральное вяжущее, кг	78	200	420	210	410
- пенополистирольный заполнитель, м3/кг	1,0/6,5	1,0/9,0	0,85/16,2	1,1/11	1,0/30
- модификатор, кг	0,8	1,85	7,1	1,94	4.5
- вода, л	66,1	100	148	110	150
2. Содержание материалов в смеси, мас.%:
- минеральное вяжущее	51,5	64,2	71,0	63,1	68,97
- пенополистирольный заполнитель	4,3	2,9	2,75	3,30	5,05
- модификатор	0,54	0,6	1,2	0,58	0,74
- вода	43,66	32,3	25,05	33,04	25,24
3.Показатели пенополистирольного заполнителя:
- насыпная плотность, кг/м 3	6,5	9,0	19,0	11,0	30,0
- состав по фракциям, об.%:
10-20 мм	8,0	2,3	-	-	-
5-10 мм	54,7	46,2	21,2	15-30
2,5-5 мм	30,3	36,6	35,1	20-35
1,25-2,5 мм	6,7	10,3	32,4	30-40
0-1,25 мм	0,3	4,6	11,3	20-30
4.Расход составляющих модификатора в смеси, мас.%:
- вспенивающий агент	0,32	0,25	0,06	0,20	0,07
- упрочняющий олигополимер	0,10	-	0,15	-	-
- ускоритель твердения	0,12	1,20	0,90	*	*
- пластифицирующая добавка	-	0,15	0,09	0,39	0,69
5.Показатели полистиролбетона:
- плотность, кг/м3	105	245	490	250	500
- прочность при сжатии (R28 ), МПа	0,1	0,68	2,9	0,6	2,3
* В составах прототипов ускоритель твердения является компонентом минерального вяжущего.

Таблица 2
Наименование показателей	Значения показателей полистиролбетона марки по плотности D250
	на гранулированном пенополистироле			с применением дробленых отходов			Прототип
	3 (таб.1)	3-1	3-2	3-3	3-4	3-5
1. Расход пенополистирольного заполнителя на м3 смеси, м3/кг	1,0/9,0	0,7/6,3	0,5/4,5	1,0/9,25	1,0/9,0	1,0/9,05	1,1/11,0
2. Состав пенополистирольного заполнителя, об.% от общего количества, в т.ч.:
- пенополистирол гранулированный	100	100	100	75	75	60	100
- дробленый	-	-	-	25	-	20	-
- дробленый довспененный	-	-	-	-	25	20	-
3.Содержание компонентов в смеси, мас.%
- минеральное вяжущее	64,2	65,1	65,3	63,6	64,7	64,6	63,1
- пенополистирольный заполнитель	2,9	2,0	1,4	2,8	2,7	2,8	3,3
- модификатор	0,6	0,7	0,7	0,2	0,2	0,3	0,58
- вода	32,3	32,2	32,6	33,4	32,4	32,3	33,02
4.Показатели полистиролбетона:
- плотность, кг/м 3	245	244	249	256	260	254	250
- прочность при сжатии (R28 ), МПа	0,68	0,63	0,7	0,54	0,52	0.5	0.6
5.Стоимость материалов для полистиролбетона, %	100,0	87,2	78,6	87,8	89,2	83,8	107,0

Конкретные примеры на все возможные варианты признаков, выраженных в формуле в виде альтернативы ("или/или") по типу компонентов использованного комплексного модификатора (см. п.4 табл.1)

Расход составляющих модификатора в смеси, масс.%	Заявленные составы для плотностей, кг/м3
	D100	D250	D500
Вспенивающий агент	0,32	0,25	0,06
	СДО+АБСК	СДО	АБСК
	АБСК	СНВ+ПБ2000	СДО
	СНВ+ПРГС	ХСТ+СДО	ТЭА+МРП
	МРП+СДО	СДО+ТЭА	ЛСН
Упрочняющий	0,10		0,15
олигополимер	МГЭЦ	-	МГПЦ
	МОВ-СТ	-	МОВ-АКР
	МГПЦ+MOB-ВС	-	МГЭЦ+МОВ
	МГПЦ+ПВА	-	МГЭЦ+ПВА
Ускоритель твердения	0,12	1,2	0,9
	МБ10-01+АН	СН+ЖС	ФКЦ
	ФКЦ	КМХ	РЛКС
	РЛКС+АН	ФКЦ+СН	ФКЦ+РЛКС
Пластифицирующая	-	0,15	0,09
добавка	-	С-3	ФОК-М
	-	майти	мелмент
	-	мелмент	майти
	-	С-3+мелмент	ФОК-М+майти
Примечание: СДО - смола древесная омыленная; АБСК -алкилбензосульфокислота; СНВ - смола нейтрализованная воздухововлекающая; ПБ-2000 - пенообразователь для пенобетона; ПРГС - пенообразователь "Прогресс"; ХСТ - пенообразователь "Хостапур OSB"; ТЭА - пенообразователь на основе смеси триэтаноламинов; МРП - пенообразователь "Морпен".
МГЭЦ - сложные эфиры метилгидроксиэтилцеллюлозы; МГПЦ - сложные эфиры метилгидроксипропилцеллюлозы; MOB - синтетические редиспергируемые сополимерные олигополимеры на основе стирола (СТ), винилового спирта (ВС) и акрилатов (АКР); С-3 - суперпластификатор на основе нафталина; мелмент - суперпластификатор на основе меламина; ФОК-М - суперпластификатор на основе отходов оргсинтеза; майти - аналог С-3; АН - алюминат натрия, ФКЦ - формиат кальция, РЛКС - релаксол, ЖС - жидкое стекло, СН - сульфат натрия.

Источники информации

1. Патент РФ №2150446.

2. Патент РФ №2169132.

3. ГОСТ 51263-99 "Полистиролбетон. Технические условия".