смесь для пенобетона

Формула изобретения

Смесь для пенобетона, включающая цемент, пенообразующую добавку, стабилизатор пены и воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит добавку золя синтетического цеолита типа NaX и стабилизатора золя едкий натр - NaOH при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент	60-70
Пенообразующая добавка - гидролизованная кровь	0,5-0,7
Стабилизатор пены - железный купорос	0,02-0,04
Добавка золя синтетического цеолита
типа NaX и стабилизатора золя - NaOH	0,03-0,07
Вода	29,19-39,45

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве.

Известна смесь для пенобетона, повышающая прочность при сжатии и уменьшающая усадку пенобетона при твердении, которая содержит, мас.%: высокоалюминатный цемент с содержанием C₃A - не менее 7% 54,43-58,31, песок с М_кр - не более 2,0 6,71-7,30, полуводный фосфогипс 4,60-4,70, карбонатосодержащий отход содового производства с содержанием CaCO₃ - не менее 50%, значением pH 9-11 6,90-8,20, модифицированную пенообразующую добавку 0,18-0,27, воду 23,30-25,10 (патент RU № 2305087, C04B 38/10, опубл. 13.02. 2006).

Недостатком данной смеси является то, что высокое содержание минерала C₃A оказывает отрицательное влияние на формирование поризованной структуры цементного камня. При высоком содержании трехкальциевого минерала в составе цемента идет интенсивное разрушение пены. С этим связано ограничение по минералогическому составу цемента для пенобетонов в ГОСТ 25485-89 «Бетоны ячеистые».

Известны пенобетоны, разработанные ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет УГТУ-УПИ» (М.А.Михеенков), в которые для ускорения твердения и повышения марочной прочности пенобетона на основе портландцемента, целесообразно вводить силикат натрия. По данной разработке следует вводить силикат натрия совместно с пуццолановыми добавками, блокировать гипс перед введением силиката натрия или связывать в нем гидрооксид натрия перед введением в пенобетон (патент RU № 2306221, C04B 38/10, опубл. 20.09.2007).

К недостатку данной разработки можно отнести обязательное введение дисперсного армирующего компонента (волокнистой добавки) для предотвращения трещинообразования, которое вызывается введением неорганической добавки диатомит+силикат натрия, а также введение пуццолановых добавок увеличивает водопотребность смеси.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой смеси для пенобетона является смесь для пенобетона, включающая цемент, известь, песок, золу от сжигания осадка сточных вод, пенообразующую добавку и воду. Смесь дополнительно содержит базальтовую фибру, полуводный гипс - CaSO₄·0,5H₂O, 20% раствор золя ортокремневой кислоты с pH 3,1 4,0. Соотношение компонентов смеси, мас.%: цемент 51,88 56,52, известь 1,57 2,06, песок 9,84 10,25, зола от сжигания осадка сточных вод 6,41 7,36, пенообразующая добавка 0,18 0,27, базальтовая фибра 0,15 0,17, полуводный гипс - CaSO₄·0,5H ₂O 1,05 1,54, 20% раствор золя ортокремневой кислоты с pH 3,1 4,0 0,03 0,04, вода 24,25 26,43. Технический результат смеси: повышение прочности при изгибе, повышение коэффициента звукопоглощения и уменьшение усадки пенобетона при твердении (патент RU, № 2306300, C04B 38/10, опубл. 27.02.2006).

Недостатком данной разработки является достаточно узкий спектр улучшенных свойств пенобетона, а также нестабильность золя ортокремниевой кислоты во времени и склонность его к распаду. Кроме того, введение раствора золя ортокремневой кислоты способствует образованию плотного слоя на поверхности гидратирующих частиц портландцемента, что мешает нормальному протеканию процесса гидратации цемента.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в повышении прочности пенобетона при сжатии, повышении морозостойкости пенобетона, уменьшении усадки пенобетона при твердении.

Поставленная задача решается тем, что смесь для пенобетона, содержащая цемент, пенообразующую добавку, стабилизатор пены и воду, согласно изобретению дополнительно включает добавку золя синтетического цеолита типа NaX, стабилизатор золя едкий натр (NaOH), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент	60 70
Пенообразующая добавка - гидролизованная кровь	0,5 0,7
Стабилизатор пены - железный купорос	0,02 0,04
Добавка золя синтетического цеолита
типа NaX+стабилизатор золя - едкий натр (NaOH)	0,03 0,07
Вода	39,45 29,19

Содержание в смеси для пенобетона добавки золя синтетического цеолита и его стабилизатора и их количественное соотношение позволяет получить указанный технический результат.

Добавка золя синтетического цеолита отличается содержанием в золе оксида алюминия в количестве 10 45% и оксида натрия в количестве 27 45% на прокаленное вещество от золя ортокремневой кислоты.

Гидроксид натрия (NaOH) стабилизирует золь синтетического цеолита, вместе с тем золь ортокремниевой кислоты нестабилен во времени и склонен к распаду.

Добавка золя синтетического цеолита обеспечивает образование пространственной структурной цеолитной оболочки на поверхности гидратирующих частиц портландцемента, которая обеспечивает за счет структурных ячеек протекание ионного обмена при гидратации в отличие от ортокремниевой кислоты, образующей плотный слой на цементных частицах. Введение добавки золя синтетического цеолита приводит к повышению степени гидратации, увеличению прочности пенобетона и уменьшению усадки пенобетона при твердении.

Приготовление смеси для пенобетона включает следующие технологические процессы:

1. Приготовление добавки золя синтетического цеолита.

1.1 Мокрое измельчение сырьевой смеси синтетического цеолита и раствора едкого натра в заданных соотношениях: синтетический цеолит - 30 50%, едкий натр - 3 10%, H₂O - остальное, стабилизация до обеспечения содержания Na₂O - 10 20%, H₂O - 20 30%.

2. Приготовление цементного раствора.

2.1 Добавку золя вводят с водой затворения.

2.1 В бетоносмесителе перемешивают отдозированный цемент (М400) с водой затворения.

3. Приготовление строительной пены с помощью пеногенератора.

4. В бетоносмеситель с приготовленным строительным раствором подают строительную пену насосом пеногенератора, перемешивают до однородной пенобетонной смеси.

5. Пенобетонную смесь заливают в формы требуемых образцов изделий.

Экспериментальные образцы твердели в нормальных условиях и основные физико-механические характеристики определялись в соответствии с требованиями ГОСТ 25485-89 (таблица 4).

Таблица 1.
Содержание компонентов в новой смеси для пенобетона, мас.%
№ состава	Цемент	Пенообразующая добавка	Стабилизатор пены	Вода	Добавка стабилизированного золя синтетического цеолита
1	67,0	0,63	0,03	32,34	0
2	66,95	0,63	0,031	32,36	0,033
3	66,95	0,63	0,031	32,32	0,066

Таблица 2.
Содержание компонентов в смеси для пенобетона, мас.%. (патент № 2306221)
№ состава	Цемент	Неорганическая добавка	Волокнистая добавка	Полимерный модификатор	Вода	Пенообразователь
Диатомит	Силикат натрия М=2,0; =1,4 г/см3	Волокна полиакрилатные с длиной волокон 4-8 мм	Полиакрилат натрия
4	50	18	2	1,0	1,0	27,56	0,44
5	60	9	1	1,0	1,0	27,56	0,44

Таблица 3.
Содержание компонентов в смеси для пенобетона (прототип), мас.%
№ состава	Цемент	Известь	Песок	Зола	Гипс	Базальтовая фибра	20% р-р золя ортокремневой кислоты, pH 3,55	Пенообразующая добавка	Вода
6	56,52	1,57	9,84	6,41	1,05	0,15	0,03	0,18	24,25
7	54,2	1,815	10,05	6,88	1,29	0,16	0,035	0,23	25,34
8	51,81	2,06	10,25	7,36	1,54	0,17	0,04	0,27	26,43

Таблица 4.
Физико-механические свойства пенобетона
	Прочность при сжатии, МПа	Прочность при изгибе, МПа	Усадка, мм/м	Средняя плотность, кг/м3	Морозостойкость
1	1,2		1,44	520	F15
2	2,1	-	0,65	485	F25
3	2,2	-	0,55	490	F25
4	2,21	-	-	420	-
5	2,1	-	-	426	-
6	-	2,29	0,19	650	-
7	-	2,3	0,18	640	-
8	-	2,28	0,2	660	-

Анализ экспериментальных данных показал, что пенобетоны, содержащие добавку золя синтетического цеолита, имеют преимущества по характеристикам плотности, а следовательно, и по характеристикам теплопроводности перед прототипом, имеют низкое значение усадки при твердении и без введения мелкого заполнителя, а также эта смесь имеет меньшее количество компонентов, по сравнению с аналогом и прототипом, что делает технологию пенобетона на разработанной смеси более простой и экономически выгодной.