теплоизоляционно-конструкционная кладочная смесь на основе легкого заполнителя

Формула изобретения

Теплоизоляционно-конструкционная кладочная смесь на основе легкого заполнителя, включающая портландцемент ЦЕМ1-42.5Н, полые микросферы Новочеркасской ГРЭС, водоудерживающую добавку Mecellose FMC 24502, кварцевый песок Разуменского происхождения и воду, отличающаяся тем, что процентное содержание легкого заполнителя варьируется не от массы портландцемента, а от объема песка, при следующем соотношении компонентов, кг/м³:

портландцемент ЦЕМ1-42.5Н	173-346
кварцевый песок Разуменского месторождения	700-1260
микросферы Новочеркасской ГРЭС	50-250
водоудерживающая добавка Mecellose FMC 24502	0,1% от массы цемента
вода	остальное

Описание изобретения к патенту

Теплоизоляционно-конструкционная кладочная смесь относится к строительным материалам и может быть использована при возведении зданий и сооружений, использующих в качестве основных стеновых материалов изделия теплоизоляционно-конструкционного назначения.

Известно применение теплоизоляционно-конструкционной кладочной смеси с использованием в качестве легкого заполнителя, например золы-унос (а.с. № 1819875; МПК C04B 38/08; опубл.: 07.06.1993), перлита вспученного (пат. РФ № 2394006; МПК C04B 38/08, C04B 38/10, C04B 24/24; опубл.: 10.07.2010), порообразователя - алюминиевая пудра (пат. РФ № 2130442; МПК C04B 38/02, E04F 15/02, E04B 1/74; опубл.: 20.05.1999).

Недостатками этих составов являются низкие показатели пределов прочности при сжатии при высокой теплопроводности и средней плотности легкого бетона.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению, принятым за прототип, является смесь для изготовления легкого бетона, включающая цемент, полые микросферы, золу-уноса и воду, содержит в качестве полых микросфер полые микросферы - компонент золошлаковых смесей - отхода ГРЭС при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 25,4-30,9, зола-уноса 6,2-13,1, указанные микросферы 35,3-41,1, вода - остальное [пат. РФ № 2154619, МПК C04B 38/08]. Недостатками известного состава также являются низкая теплопроводность, что не в достаточной мере удовлетворяет требованиям СНиП 23-02-2003 к ограждающим конструкциям.

Задача, решаемая изобретением, состоит в снижении теплопроводности, что способствует расширению арсенала технических средств для производства указанной кладочной смеси, а также снижению трудозатрат.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в реализации потенциала применяемой смеси полых микросфер и песка в совместной работе композита. Введение микросфер в цементный раствор, при замене лишь части песка по объему, позволяет создать прочный каркас на микро- и макроуровне, что, в конечном счете, увеличивает прочность кладочного раствора. Введение микросфер так же позволяет снизить теплопроводность кладочных растворов.

Технический результат достигается тем, что теплоизоляционно-конструкционная кладочная смесь на основе легкого заполнителя включает портландцемент ЦЕМ1-42.5Н, полые микросферы Новочеркасской ГРЭС, водоудерживающую добавку Mecellose FMC 24502, кварцевый песок Разуменского происхождения и воду. Процентное содержание легкого заполнителя варьируется не от массы портландцемента, а от объема песка, при следующем соотношении компонентов, кг/м³:

цемент	173-346
песок	1260-700
микросферы	50-250
водоудерживающая добавка Mecellose	0,1% от массы цемента
вода	остальное

Характеристики исходных материалов

1. Цемент.

Цемент ЦЕМ1 42,5Н ГОСТ 31108-2003 ЗАО «Белгородский цемент».

2. Заполнитель.

Кварцевый песок Разуменский (Белгородская обл.). Химический состав приведен в табл.1.

Таблица 1
Химический состав кремнеземистого сырья
Наименование сырьевого материала	Химический состав:
	SiO2	Al2O3	SO3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O+Na2O	п.п.п.
Кварцевый песок Разуменский (Белгородская обл.)	93,02	0,92	0,02	0,98	0,62	0,08	0,46	0,86

3. Микросферы - компонент золошлаковых смесей - отхода Новочеркасской ГРЭС, выделяемая безреагентной флотацией из золошлаковых смесей ГРЭС. Представляет собой мелкодисперсный неслеживающийся материал серого цвета. Форма гранул сферическая, поверхность гладкая, блестящая.

Плотность оболочки - 2490 кг/м³

Средняя плотность гранул - 580 кг/м³

Плотность насыпная - 380 кг/м³

Диаметр - 20-200 мкм

Толщина оболочки - 5-15 мкм

Теплопроводность - 0,11-0,125 Вт/(м·К)

Прочность на сжатие в цилиндре - 1,8 МПа

4. Водоудерживающая добавка метилцеллюлоза (табл.2)

Таблица 2
Характеристи-ки продуктов	Внешний вид при (20-25°C)	Плотность при 20°C, кг/м3t	Кинематичес- кая вязкость при 20°C, м2/с, не более	(pH), в пределах	Температура застывания, °C, не выше
Mecellose FMC 24502	Мелкий белый порошок	1290-1310	50	7,0-10,0	-10°C

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были изготовлены стандартные образцы с различным соотношением вышеперечисленных компонентов.

Образцы изготовлялись следующим образом. Предварительно смешивались компоненты в сухом состоянии (цемент, песок, микросфера) в соответствующей пропорции, из расчета на стандартный образец размерами 4×4×16 см. Перемешивание сухой смеси осуществлялось в течение 2 мин. Параллельно в заранее отмеренное количество воды добавлялась водоудерживающая добавка при непрерывном перемешивании, при этом температура воды должна находиться в пределах 1-20°C. Далее в смесь добавлялась приготовленная вода затворения и осуществлялось их совместное перемешивание в течение 2 мин. Затем производились формовка в течение 1,5 мин. Образцы помещались в камеру естественного твердения и хранились там 28 суток. Составы легкого раствора представлены в табл.3.

Составы и свойства теплоизоляционно-конструкционного кладочного раствора

Таблица 3
Состав предлагаемый						Физико-механические характеристики
№	Цемент, кг/м3	Песок, кг/м3	Микросферы, кг/м 3	Водоудерживающая добавка, кг/м 3	Вода, кг/м3	Коэффи-циент теплопроводности ( ), Вт/м·К	Прочность, МПа	Сред-няя плотно-сть, кг/м3
1	173	700	210	0,173	173	0,156	2,1	1083
2	173	1260	50	0,173	173	0,223	6,03	1552,2
3	173	1120	100	0,173	175	0,171	5,11	1463
4	173	980	150	0,173	178	0,191	4,32	1374,2
5	173	840	200	0,173	179	0,158	3,66	1284,6
6	173	700	250	0,173	183	0,146	3,10	1196,2
7	259	1260	50	0,259	260	0,234	7,12	1673
8	259	1120	100	0,259	265	0,185	6,03	1585
9	259	980	150	0,259	268	0,201	5,10	1496,2
10	259	840	200	0,259	280	0,186	4,32	1411
11	259	700	250	0,259	286	0,211	3,66	1323,4
12	346	1260	50	0,346	352	0,242	8,40	1798,8
13	346	1120	100	0,346	359	0,172	7,11	1711,6
14	346	980	150	0,346	372	0,21	6,02	1626,8
15	346	840	200	0,346	378	0,28	5,10	1539,2
16	346	700	250	0,346	385	0,263	4,32	1452
Состав известный
	Цемент, %	Зола-уноса, %	Микросферы, %	Водоудер-живающая добавка, %	Вода, %	Коэффи-циент теплопроводности ( ), Вт/м·К	Прочность, МПа	Сред-няя плотность, кг/м3
16	24,4	13,4	41,5	-	20,7	0,175	13,6	865

Из данных таблицы следует, что легкий теплоизоляционно-конструкционный раствор предлагаемого состава обладает пониженной теплопроводностью.