формовочная смесь для изготовления теплоизоляционного материала

Формула изобретения

1. Формовочная смесь для изготовления теплоизоляционного материала, включающая вяжущее, наполнитель и пенополистирольный заполнитель, полученный измельчением вторичного пенополистирола, отличающаяся тем, что в качестве вяжущего она содержит жидкое стекло из микрокремнезема с силикатным модулем 2,5 и плотностью 1350 кг/м ³, в качестве наполнителя - микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния с удельной поверхностью 1000-2500 м ²/кг, в качестве полистирольного заполнителя - частицы пенополистирола фракции 0,4-5 мм и насыпной плотности 12 кг/м ³ и дополнительно - кремнефтористый натрий и тонкомолотый шамот с остатком на сите № 008 50% в количестве 10% от массы жидкого стекла при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жидкое стекло	62,5-69,5
кремнефтористый натрий	6,25-6,95
шамот	6,25-6,95
микрокремнезем	16,2-23,3
пенополистирольный заполнитель	1,2-2,4.

2. Формовочная смесь по п.1, отличающаяся тем, что используемый пенополистирольный заполнитель получен измельчением упаковочных материалов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству строительных материалов, изделий и конструкций и предназначено для изготовления теплоизоляционного материала с вторичным пенополистирольным заполнителем (полистиролбетона) с повышенной пожарной безопасностью и термостойкостью.

Согласно опытным данным предельная положительная температура эксплуатации термопластичных пенопластов не превышает 75°С. Уже при 60°С механические характеристики полистирольных пенопластов ухудшаются на 30-40%, а при температуре более 100°С гранулы пенополистирола начинают медленно размягчаться и усаживаться. Поэтому в чистом виде материал невозможно использовать для изоляции поверхностей с температурой более 100°С, так как он не термостоек.

Вяжущие вещества гидравлического твердения также имеют существенный недостаток - значительные деформации усадки при повышенной температуре. Поэтому в таких условиях рациональней будет применение в качестве теплоизоляционного материала полистиролбетона на основе жидкого стекла.

Известна композиция для изготовления легкобетонных изделий [патент RU №2182141, МПК 7 С04В 38/08, приоритет от 20.03.2000 г.], включающая цемент, песок, вспученные гранулы пенополистирола, воду и комплексную добавку, состоящую из 0,015 вес.% сульфатного мыла и 0,15 вес.% лигносульфоната технического в пересчете на массу композиции при следующем соотношении компонентов, вес.%: цемент 50-51, песок 30-31, вспученные гранулы пенополистирола 2,1-2,2, указанная комплексная добавка 0,165, вода остальное.

Недостатком известного технического решения является высокая теплопроводность легкобетонных изделий и ограниченность применения.

Известен способ изготовления теплоизоляционных изделий [патент RU №2254310, МПК 7 С04В 40/00 и С04В 38/08, приоритет от 18.12.2003 г.] путем приготовления формовочной смеси из портландцемента, воды и вспененного полистирола, формования и термообработки изделий. В качестве сырьевых компонентов смеси используют портландцемент марки 400-500, вспененный полистирол гранулированный ПВГ марки по насыпной плотности 10-20 кг/м³, причем дополнительно в формовочную смесь вводят микрокремнезем и суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный портландцемент 60,0-65,6, микрокремнезем 6,6-12,0, указанный ПВГ 2,2-4,4, суперпластификатор С-30,6-0,66, вода остальное.

Недостатком известного технического решения являются повышенные деформации усадки полученного теплоизоляционного материала на основе цемента при эксплуатации в воздушно-сухих условиях при повышенной температуре.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является состав для изготовления полистиролбетонной смеси [патент RU №2150446, МПК 7 С04В 38/08 и С04В 38/10, приоритет от 1998.12.01 г.], включающий, мас.%: минеральное вяжущее 68-90, полистирольный заполнитель 0,7-2,3, волокнистый наполнитель 1,4-5,2, воздухововлекающую добавку 0,3-0,7, пластифицирующую добавку 0,25-0,55 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).

Недостатками известного технического решения являются относительно высокая плотность готовых изделий, низкие теплозащитные характеристики, значительные деформации усадки при повышенной температуре и ограниченность применения.

Технический результат изобретения - снижение деформаций усадки теплоизоляционного бетона с вторичным полистирольным заполнителем при повышенной (100-250°С) температуре, расширение применения разработанного материала на практике за счет повышения его термостойкости, а также увеличение огнестойкости и пожарной безопасности конструкций с использованием полистиролбетона на основе жидкого стекла.

Достигается технический результат тем, что формовочная смесь для изготовления теплоизоляционного материала, включающая вяжущее, наполнитель и пенополистирольный заполнитель, содержит в качестве вяжущего жидкое стекло из микрокремнезема с силикатным модулем 2,5 и плотностью 1350 кг/м³, в качестве наполнителя - микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния с удельной поверхностью 1000-2500 м² /кг, а в качестве полистирольного заполнителя - частицы пенополистирола фракции 0,4 - 5 мм и насыпной плотности 12 кг/м ³, полученные измельчением вторичного пенополистирола, например, упаковочных материалов. Дополнительно в формовочную смесь вводят тонкомолотый шамот с остатком на сите №008 50% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Жидкое стекло	62,5-69,5
Кремнефтористый натрий	6,25-6,95
Шамот	6,25-6,95
Микрокремнезем	16,2-23,3
Пенополистирольный заполнитель	1,2-2,4

Повышение термостойкости материала, а также улучшение пожаробезопасности и огнестойкости конструкций с его применением достигается благодаря введению в состав смеси в качестве вяжущего натриевого жидкого стекла из микрокремнезема с силикатным модулем 2,5 и плотностью 1350 кг/м³ и введением тонкомолотого шамота в количестве 10% от массы жидкого стекла.

Снижение усадочных деформаций, повышение прочностных характеристик и водостойкости теплоизоляционного бетона обеспечивается введением в состав смеси микрокремнезема, а также тонкомолотого шамота.

В данной работе был использован микрокремнезем Братского завода ферросплавов состава, мас.%: SiO₂ 70,6-93; Al ₂О₃ 0,7-0,9; Fe₂ О₃ 0,14-0,48; Na₂ O 0,41-0,43; К₂О 0,36-0,40; CaO 0,26-0,78; MgO 1,0-1,03.

Химический состав микрокремнезема, улавливаемого разными полями электрофильтров, приведен в табл.1.

Для приготовления формовочной смеси использовали пробу микрокремнезема (смесь 3 и 4 полей), характеризующуюся следующими показателями:

Истинная плотность, г/см3	2,63
Насыпная плотность, кг/м3	180
Остаток на сите №008, мас.%	0
П.П.П., мас.%	15

Гранулометрический состав микрокремнезема по данным технического паспорта отходов Братского завода ферросплавов представлен в табл.2.

Пример.

Методика приготовления формовочной смеси заключается в следующем. В стационарном аппарате-нагревателе при постоянном перемешивании реакционной смеси производят синтез жидкого стекла при температуре 85-95°С и атмосферном давлении. Перемешивание сырьевых компонентов смеси осуществляют в смесителе принудительного действия, в который сначала подают сухие материалы - пенополистирольный заполнитель, шамот, микрокремнезем и кремнефтористый натрий, перемешивают их в течение 2 мин, а затем добавляют жидкое стекло и производят окончательное перемешивание смеси в течение 5 мин до образования однородной консистенции.

Физико-механические характеристики готовых изделий приведены в табл.3.

При содержании жидкого стекла в смеси менее 62,5% повышается плотность изделий, но при этом значительно ухудшается удобоукладываемость формовочной смеси, что приводит к снижению прочностных показателей полистиролбетона и к увеличению коэффициента теплопроводности готовых изделий. Содержание жидкого стекла в смеси более 69,5% приводит к значительному снижению прочности полистиролбетона.

Анализ данных табл.3 показывает, что предлагаемое техническое решение позволяет получать теплоизоляционные изделия плотностью 380-580 кг/м³, отличающиеся низкими значениями деформаций усадки и малым коэффициентом теплопроводности в сравнении с известным техническим решением. Снижение деформаций усадки разработанного материала происходит примерно в два раза по сравнению с прототипом, что объясняется упругостью частиц вторичного пенополистирольного заполнителя.

Предлагаемое техническое решение позволяет эффективно использовать теплоизоляционный бетон с вторичным полистирольным заполнителем для изоляции несущих и ограждающих конструкций зданий от воздействия повышенных температур, связанных с эксплуатацией горячих трубопроводов и отопительных приборов. Например, для теплоизоляции дымоходов каминов и печей, междуэтажных перекрытий домов с печным отоплением, малогабаритных котельных, деревянных несущих стен.