Строительный материал на основе портландцемента, трепела и отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки
BUILDING MATERIAL BASED ON PORTLAND CEMENT, TRIPOLI POWDER AND LOGGING WASTES, SAWING AND WOODWORKING

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных бетонов для жилищного и гражданского строительства.
Известна сырьевая смесь для изготовления арболита, включающая цементное вяжущее, древесный заполнитель и минерализатор (И.Х. Наназашвили. Строительные материалы из древесно-цементной композиции. - Л.: Стройиздат, 1990, с. 99-105).
Недостатком известной сырьевой смеси является фактор присутствия в бетонной смеси выделяющихся из древесины «цементных ядов» - водорастворимых редуцирующих веществ, препятствующих гидратации цементного вяжущего, а также использование в качестве вяжущего дорогостоящего портландцемента.
Известна сырьевая смесь для изготовления арболита, включающая древесный заполнитель, минеральное вяжущее и воду, причем в качестве древесного заполнителя арболитовая смесь содержит вторичный древесный заполнитель фракции 0,315-20 мм, полученный при переработке отработанных древесно-стружечных плит, а в качестве вяжущего - бесцементную зольно-кремнеземистую композицию, состоящую из высококальциевой золы-уноса, микрокремнезема, являющегося отходом производства кристаллического кремния, и солевых минерализованных стоков - отхода производства цветной металлургии, получаемых в результате нейтрализации промышленных стоков металлургического производства - попутного продукта аффинажа цветных и драгоценных металлов известковым молоком, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный древесный заполнитель 20-24; высококальциевая зола-унос 37-43; указанный микрокремнезем 2,3-2,8; указанные солевые минерализованные стоки 0,9-1,0; вода – остальное (Патент РФ №2602279, дата приоритета 30.09.2015, дата публикации 20.11.2016, авторы: Шевченко В.А. и др., RU).
Недостатком известной сырьевой смеси является ограниченность ее распространения только в крупных промышленных узлах в силу необходимости использования отходов металлургического производства, производства древесно-стружечных плит, золы-уноса ТЭЦ.
Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является композиционный материал на основе трепела сухоложского месторождения Свердловской области, включающий вяжущее и отходы деревообработки, где смесь содержит в качестве вяжущего суспензию, полученную перемешиванием трепела, размолотого до удельной поверхности 2000 м2/г, 40%-ного раствора едкого натра и воды в весовом соотношении 1:1,34:3,10, выдержкой при 95°C в течение 4 ч и охлаждением, в качестве отходов деревообработки - щепу и дополнительно кремнефтористый натрий и микрокремнезем при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная суспензия 47-55, кремнефтористый натрий 4-6, микрокремнезем 8-10, щепа 33-37. (Патент РФ №2561438, дата приоритета 03.07.2014, дата публикации 27.08.2015, авторы: Радаев С.С. и др., RU, прототип).
Недостатком данного материала является сложность технологического процесса изготовления, необходимость применения наряду с природными материалами химических добавок в значительном количестве, а также необходимость наличия источника техногенных минеральных добавок.
Технический результат - упрощение технологического процесса изготовления материала, обусловленное уменьшением количества компонентов смеси за счет сочетания искусственного высокоэффективного минерального вяжущего и природной, подвергаемой незначительной обработке, активной минеральной добавки.
2
Указанный технический результат достигается тем, что строительный материал, полученный из смеси, включающей вяжущее, щепу и воду, отличающийся тем, что вяжущее представляет собой композицию, содержащую активную минеральную добавку – трепел, размолотый до удельной поверхности 2000 м/г, и портландцемент марки 32,5 при следующем соотношении, мас.%: портландцемент – 60, трепел – 40; в качестве древесного заполнителя – щепу, полученную при измельчении кусковых отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки, при этом в воду добавляется хлорид кальция в количестве 2 % от объема воды при следующем соотношении компонентов, мас.%: вяжущее – 40, щепа из древесины хвойных, лиственных пород или их смеси, длиной не более 60 мм и толщиной не более 30 мм – 28, вода – 32.
Примеры альтернативных составов, в которых отражены конкретные значения всех компонентов, приведены в табл.1. Выбранные соотношения компонентов соответствуют образцу №2.
Таблица 1
№образца
Щепа,%
Вяжущее,%
Вода,%
Вода+CaCl<sub>2</sub>,%
Вода+растворNaOH, %
Режимформования
Условия твердения
1
23
35
-
-
42
Механизированное формование
20±2<sup>о</sup>С, при W=60-70%
2
28
40
-
32
-
Механизированное формование
21±2<sup>о</sup>С, при W=60-70%
3
20
35
45
-
-
Механизированное формование
22±2<sup>о</sup>С, при W=60-70%
4
24
33
-
43
-
Механизированное формование
23±2<sup>о</sup>С, при W=60-70%
Наличие активного кремнезема в трепеле приводит к образованию веществ, нейтрализующих образующиеся при взаимодействии с водой как портландцемента, так трепела гидратов окиси кальция, и тем самым способствует снижению выделения «цементных ядов». Кроме того, активная добавка, связывая гидрат окиси кальция в нерастворимые соединения, снижает его концентрацию в водном растворе твердеющей цементной массы и тем ускоряет гидролиз содержащихся в клинкере силикатов кальция (А.В. Волженский, Ю.С. Буров, В.С. Колокольников. Минеральные вяжущие вещества. - М.: Стройиздат, 1973, с. 383).
2
Приготовление композиционного вяжущего осуществляют следующим образом: тщательно перемешивают размолотый до удельной поверхности 2000 м/г трепел, портландцемент марки 32,5 при следующем соотношении, мас.%: портландцемент - 60, трепел - 40.
Применяемая щепа должна соответствовать ГОСТ 15815-83 «Щепа технологическая. Технические условия». Щепа может быть получена из древесины хвойных и лиственных пород, а также их смеси и имеет размеры: длина не более 60 мм, толщина не более 30 мм.
Получаемый строительный материал на основе портландцемента, трепела и отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки по показателю прочности на сжатие незначительно уступает аналогичному по составу материалу, где в качестве вяжущего используется только портландцемент, при этом замена части портландцемента на трепел позволяет существенно снизить стоимость материала.