СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОБЕТОНА
RAW MIX FOR PREPARATION OF FOAM CONCRETE

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для приготовления пенобетона неавтоклавного твердения, применяемого для мелких стеновых блоков производственных помещений и индивидуальных жилых домов.
Из уровня техники известны составы сырьевой смеси для неавтоклавных пенобетонов, преимуществом которых являются низкие энергозатраты на твердение изделий.
Известна сырьевая смесь для изготовления легкого бетона (авторское свидетельство SU №1588734, опубл. 30.08.1990), состоящая из портландцемента 12,0-20,0, шлакопемзового щебня 47,0-52,0; отхода огнеупорного производства 8,0-13,0; золы электростанций 5,0-9,0; древесной омыленной смолы 0,035-0,45; отходов металлургической извести 1,0-3,0 и воды - остальное.
Бетон, полученный из указанной смеси, обладает высокой прочностью на сжатие - 6,3-10,4 МПа.
Недостатком данной смеси является высокая теплопроводность λ=0,146-0,166 ккал/м·ч·°С, так как используется шлакопемзовый щебень, имеющий большую плотность.
Известна сырьевая смесь для изготовления пенобетона, включающая, мас.%: портландцемент 30,0-31,0, пенообразователь ПБ-2000 0,3-0,35, золу ТЭС 10,0-12,0, керамзитовый песок 20,0-22,0, суперпластификатор С-3 1,6-1,8 и воду - остальное (RU 2415110 C1, С04В 38/10, опубл. 25.01.2010 г.). Прочность пенобетона на сжатие из сырьевой смеси по указанному патенту составляет 1,5 МПа. Повышение прочности обусловлено применением суперпластификатора С-3. Наряду с повышением прочности указанная добавка увеличивает среднюю плотность бетона, а значит, и коэффициент теплопроводности пенобетона.
За прототип заявляемой сырьевой смеси для приготовления пенобетона принята сырьевая смесь по патенту на изобретение №2377225, МПК С04В 38/10, опубл. 27.12.2009. Сырьевая смесь по прототипу содержит, мас.%: цемент 30,0-32,0, пенообразователь СДО 0,7-1 и ПБ-2000 0,6-0,7 (общее содержание 1,4-1,6), заполнитель в виде пыли кремнезема 13,0-14,0 и воду 36,0-37,0. Прочность пенобетона на сжатие из указанной сырьевой смеси составляет 1,3 МПа, примерно такая же, как у предыдущего аналога. Однако в связи с большим количеством пенообразователя можно прогнозировать большее порообразование и лучшие показатели получаемого пенобетона по теплопроводности в сравнении с пенобетоном из сырьевой смеси по патенту №2415110.
Технической задачей изобретения является получение сырьевой смеси для конструкционно-теплоизоляционных изделий, обладающих более высокой прочностью и улучшенными теплофизическими свойствами.
Технический результат заключается в повышении прочности и понижении коэффициента теплопроводности изделий из заявляемой сырьевой смеси.
Задача и технический результат достигается следующим образом.
Как и прототип, заявляемая сырьевая смесь для приготовления пенобетона содержит портландцемент, кремнеземсодержащий заполнитель, пенообразователь и воду.
В отличие от прототипа согласно изобретению сырьевая смесь дополнительно содержит термомодифицированную торфяную добавку, полученную путем нагрева торфа до 600°С с последующим его измельчением, а в качестве кремнеземсодержащего заполнителя - кварцевый песок при следующем соотношении компонентов, мас.%:
портландцемент
38,0-40,0
кварцевый песок
28,0-30,0
пенообразователь
0,6-0,8
термомодифицированная торфяная добавка
1,9-2,8
вода
остальное
Термомодифицированная торфяная добавка, которая получена путем нагрева торфа до 600°С с последующим его измельчением, и использование кварцевого песка в указанных количествах позволили увеличить прочность пенобетона в сравнении с прототипом и обеспечить низкие показатели теплопроводности.
Данные получены экспериментально, за пределами заявляемого состава указанный результат не достигается. Введение указанной термомодифицированной торфяной добавки в большем количестве в пенобетонную смесь приводит к снижению прочности и увеличению теплопроводности пенобетона.
Состав заявляемой формовочной смеси для пенобетона получен впервые и в известных источниках информации не выявлен, что подтверждает его новизну.
Использование термомодифицированной торфяной добавки при производстве цемента известно из уровня техники (патент №2419592). Термомодифицированная торфяная добавка, являясь химически активной, способствует образованию новых соединений в процессе гидратации цемента, улучшает его прочностные свойства. Применение указанной добавки для производства пенобетонов заявителю и авторам не известно из источников информации. Проведенные исследования показали, что применение термомодифицированной торфяной добавки для пенобетона предложенного состава приводит не только к увеличению прочностных характеристик, но и к новому свойству - уменьшению и равномерному распределению пор в пенобетоне, что в свою очередь обеспечивает уменьшение значений теплопроводности. Заранее нельзя было предположить, что в пенобетоне, помимо прочностных показателей, улучшится теплопроводность. Количество, мас.%, каждого компонента пенобетонной смеси и их взаимосвязь получены в ходе проведенных экспериментов, а не исходя из известных зависимостей и закономерностей. Полученная совокупность отличительных признаков изобретения явным образом не следует из уровня техники. Поэтому изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Для приготовления сырьевой смеси для пенобетона возможно применение любых пенообразователей - как синтетических, так и протеиновых (Бенотех ПБ-С, ПБ-2007, ПБ-2010, ПБ-Люкс, GreeFroth, Addiment, Foamcem, Laston, Zelle-1, серии «Ябетон» и др.), выпускаемых отечественной или зарубежной промышленностью. В конкретном примере в качестве пенообразователя был использован малотоксичный синтетический пенообразователь Бенотех ПБ-С (кратность пены не менее 7, устойчивость пены - не менее 250 с, плотность 1,02-1,12, www.ecohim.spb.ru/Prod41.htm), соответствующий ГОСТ 24211-2003, ТУ 2481-010-58771162-2007. В качестве торфяной добавки использовали уже готовую смесь, полученную путем нагрева торфа до 600°С, с последующим измельчением. Приготовление пенобетона производили в лабораторном пенобетоносмесителе объемом 10 литров, по своим характеристикам приближенном к серийно выпускаемой промышленной установке ПБС 160 М. Сначала без добавления воды перемешивались термомодифицированный торф, песок и цемент. Полученная смесь засыпалась в пенобетоносмеситель и добавлялось 60-70% воды. Перемешивали 2 минуты. Затем в оставшуюся воду добавлялся пенообразователь и состав перемешивали еще 3 минуты.
Готовую пенобетонную смесь укладывали в металлические формы 100×100×100 мм. Отформованные образцы пенобетона выдерживали в нормальных условиях в течение 28 суток. Испытание проводилось по ГОСТ 25485-89.
Составы разработанной пенобетонной смеси представлены в таблице 1, а свойства пенобетона, полученные на ее основе для указанных в таблице 1 составов, представлены в таблице 2.
Таблица 1
№ сос-тава
Компоненты, мас.%
Портландцемент
Кварцевый песок
Пенообразователь Бенотех ПБ-С
Термомодифици-рованная торфяная добавка, полученная путем нагрева торфа до 600°С с последующим измельчением
Вода
1
38,0
30,0
0,8
1,9
29,3
2
39,0
29,0
0,7
2,0
29,3
3
40,0
28,0
0,6
2,8
28,6
Таблица 2
№состава
Показатели пенобетона
Коэффициент теплопроводности, Вт/мК
Предел прочности при сжатии, МПа
Средняя плотность, кг/м<sup>3</sup>
1
0,12
2,8
800
2
0,09
4,0
750
3
0,099
3,7
770
Прототип
-
1,3
-
Как видно из таблицы 2, оптимальным составом является состав №2. Из таблицы 2 следует, что прочность пенобетона, полученного из пенобетонных смесей, приготовленных по заявляемому изобретению выше, чем у прототипа. При этом получено низкое значение коэффициента теплопроводности, а ячеистые бетоны по показателям средней плотности удовлетворяют требованиям ГОСТ 25485-89 и относятся к конструкционно-теплоизоляционным бетонам.