сырьевая смесь для изготовления изделий из легкого бетона

Формула изобретения

Сырьевая смесь для изготовления изделий из легкого бетона, включающая портландцемент, вспученный вермикулит и воду, отличающаяся тем, что 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/м ³ при следующем соотношении компонентов, об.%:

портландцемент	8-10
вспученный вермикулит Татарского месторождения	72-75
вода	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении легких бетонов и изделий 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 поверхнотью 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 см ²/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/м ³ (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 изготовления изделий из легкого бетона, включающей портландцемент, вспученный вермикулит 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 8-10, вспученный вермикулит Татарского месторождения 72-75, вода остальное.

Вспученный вермикулит Татарского месторождения Красноярского края, используемый в сырьевой смеси, имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ 40,29-40,42; Аl₂О ₃ 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 изготовления изделий из легкого бетона и свойства бетона приведены в следующей таблице.

Компоненты	Известный состав Содержание, мас.%	Предлагаемые составы Содержание по объему
Портландцемент	18,0	10	8
Вспененный гранулированный полистирол	0,5
Базальтовое волокно	0,3
Смола древесная омыленная	0,015
Пластифицирующая добавка	0,01
Полиакриамид	0,01
Лигнопан Б-2	0,01
Вспученный вермикулит	67	72	75
Вода	14,155	18	17
Плотность, кг/м 3		850	750
Средняя прочность бетона при сжатии, МПа	2	6,5	5
Теплопроводность , Вт/м·°С		0,145	0,136

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.

Заявляемые составы бетонной смеси приготавливают в смесителе принудительного действия. Загрузку составляющих осуществляют в следующей последовательности: сначала портландцемент, затем вермикулит и воду. При этом в бетоносмесителе вначале перемешивают портландцемент с вермикулитом. Продолжительность перемешивания сухих компонентов должна составлять 90-120 сек. Затем в смесь добавляют необходимое количество воды. Окончательное перемешивание всех компонентов составляет 90-120 сек. Готовую вермикулитобетонную смесь выгружают при работающем смесителе через затвор в днище в приемный бункер формовочной прессовальной установки. Подвижное загрузочное устройство (дозатор), совершая возвратно-поступательные движения, заполняет вермикулитобетонной смесью пресс-форму. Формование изделий производят при помощи пресса. Рекомендуемое давление прессования 5-7,5 МПа. Отформованные изделия укладывают в транспортные поддоны со стеллажами для предварительной выдержки, после чего мостовым краном подают в ямную пропарочную камеру для тепловой обработки. Наиболее эффективный режим ТВО для вермикулитобетона заявляемого состава - подъем температуры 2 ч, изотермическая выдержка 4 ч при температуре до 80°С. После пропаривания поддоны с изделиями 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 рентгено-структурного анализа.

Преимущество легкобетонных блоков из заявляемых составов состоит в том, что по ГОСТ 25820-2000 легкие бетоны на вспученном вермикулите по физико-механическим параметрам относятся к теплоизоляционным материалам, а заявляемые составы относятся к конструкционно-теплоизоляционным, имея класс бетона по прочности на сжатие В5 для марки по средней плотности D900 и класс бетона по прочности на сжатие В 3,5 для марки по средней плотности D800. Теплопроводность вермикулитобетона заявляемых составов находится в пределах 0,136-0,145 Вт/м·°С.