СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕАВТОКЛАВНОГО ГАЗОБЕТОНА И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НЕАВТОКЛАВНОГО ГАЗОБЕТОНА
CRUDE MIXTURE FOR PRODUCING NON-AUTOCLAVED AERATED CONCRETE AND METHOD OF PRODUCING NON-AUTOCLAVED AERATED CONCRETE

Изобретение относится к составам и способам приготовления сырьевых смесей, используемых в производстве ячеистых бетонов неавтоклавного твердения, и может быть использовано в промышленности строительных материалов для получения ячеистобетонных теплоизоляционно-конструкционных изделий неавтоклавного твердения.
Известна сырьевая смесь для изготовления ячеистых бетонов (патент №2133244, Сырьевая смесь для изготовления ячеистых бетонов, МПК С04В 38/10, опубликованный 20.07.1999 г.), включающая портландцемент, заполнитель, порообразователь, дисперсную арматуру и воду.
Недостатком данной сырьевой смеси является то, что получаемый на ее основе ячеистый бетон имеет низкую прочность, вследствие чего низкий коэффициент конструктивного качества.
По своей технической сущности наиболее близким к данному изобретению по совокупности признаков является сырьевая смесь для изготовления газобетона неавтоклавного твердения (патент №2283293, Сырьевая смесь для изготовления газобетона неавтоклавного твердения, МПК С04В 38/00, опубликованный 10.09.2006 г.), содержащая в качестве вяжущих компонентов - портландцемент и гашеную известь, в качестве гипсового компонента - полуводный гипс, в качестве кремнеземистого компонента - золу-унос и асбестовую пыль, алюминиевую пудру и воду.
Недостатками сырьевой смеси прототипа является то, что образцы газобетона имеют высокую плотность и недостаточно высокую прочность, что ведет к уменьшению коэффициента конструктивного качества, а также необходимости предварительной обработки сложного кремнеземистого компонента при активном перемешивании с насыщенным раствором гидроксида кальция.
2
4
3
2
4
3
Задачей предлагаемого изобретения является улучшение физико-механических свойств неавтоклавного газобетона, полученного на основе портландцементного клинкера с добавлением горной породы - диопсида и введением водного раствора электролита - Fe(SO) или Al(SO).
2
4
3
2
4
3
Поставленная задача достигается тем, что в сырьевой смеси для изготовления неавтоклавного газобетона, включающей вяжущие компоненты, гипсовый компонент, кремнеземистый компонент, алюминиевую пудру и воду, согласно изобретению смесь дополнительно содержит кальций-магний-силикатсодержащую горную породу - диопсид, водный раствор электролита - Fe(SO) или Al(SO), сульфанол, в качестве вяжущих компонентов используют портландцементный клинкер и известь комовую, в качестве гипсового компонента - двуводный гипсовый камень, в качестве кремнеземистого компонента - песок,  при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцементный клинкер
27,23-28,36
Известь комовая
4,5
Кремнеземистый компонент
31,5
Алюминиевая пудра
0,08
Сульфанол
0,001
Двуводный гипсовый камень
2,27
Диопсид
1,42-2,55
Электролит Fe<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>)<sub>3</sub> или Al<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>
0,28
Вода
Остальное
По своей технической сущности наиболее близким к данному изобретению по совокупности признаков является способ приготовления сырьевой смеси для неавтоклавного газобетона (патент №2283293, Сырьевая смесь для изготовления газобетона неавтоклавного твердения, МПК С04В 38/00, опубликованный 10.09.2006 г.), включающий поэтапное перемешивание сырьевых компонентов, введение водно-алюминиевой суспензии, разливку смеси в металлические формы, тепловлажностную обработку.
Недостатком наиболее близкого способа изготовления является сложность его приготовления из-за раздельного способа подготовки сырьевых компонентов. Приготовление ячеистобетонной смеси производится поэтапно. Сначала смешивается гашеная известь, зола-унос, асбестовые отходы и вода. Далее добавляется портландцемент, гипсовое вяжущее, а затем в приготовленную смесь вводится водно-алюминиевая суспензия. Это приводит к увеличению времени технологического процесса.
2
Поставленная задача достигается тем, что в способе приготовления неавтоклавного газобетона, включающем перемешивание сырьевых компонентов, введение водно-алюминиевой суспензии, разливку смеси в металлические формы, тепловлажностную обработку, согласно изобретению предварительно производят совместный помол сухих компонентов сырьевой смеси до удельной поверхности 280-310 м/кг, вводят водный раствор электролита и воду, перемешивают, затем вводят водно-алюминиевую суспензию и перешивают, далее разливают смесь в металлические формы и производят тепловлажностную обработку при температуре 85°C.
Пример
Сырьевая смесь для изготовления неавтоклавного газобетона и способ приготовления неавтоклавного газобетона иллюстрируются примером.
2
В данном способе приготовления неавтоклавного газобетона производят совместный помол сухих компонентов сырьевой смеси таких как портландцементный клинкер, кремнеземистый компонент - песок, известь комовая, двуводный гипсовый камень и кальций-магний-силикатсодержащая горная порода - диопсид до удельной поверхности 280-310 м/кг. При этом достигается уменьшение времени технологического процесса, энергозатрат на помол и увеличение производительности помольных установок. Помол компонентов до меньшей удельной поверхности не приводит к улучшению физико-механических свойств (плотности и прочности) неавтоклавного газобетона, большая удельная поверхность - приводит к затратам электроэнергии, но никак не улучшает свойства неавтоклавного газобетона. При совместном сухом помоле компонентов смеси происходит механическая активация частиц, что приводит к улучшению физико-механических свойств неавтоклавного газобетона. Также происходит равномерное распределение компонентов во всем объеме смеси, что приводит к повышению качества неавтоклавного газобетона. При совместном помоле компонентов сырьевой смеси в одном агрегате упрощается технология производства неавтоклавного газобетона за счет уменьшения количества оборудования.
Для приготовления сырьевой смеси для изготовления неавтоклавного газобетона предварительно производят совместный помол сухих компонентов, в заранее приготовленную сухую смесь вводят водный раствор электролита и воду при постоянном перемешивании до однородной массы в течение 2-3 минут. Затем в приготовленную смесь вводят водно-алюминиевую суспензию, состоящую из алюминиевой пудры, сульфанола и воды. Водно-алюминиевую суспензию вводят при непрерывном перемешивании массы в течение 1,5-2 минут для равномерного распределения газообразователя во всем объеме смеси. Температура смеси должна составлять 35-40°C. Полученную смесь разливают в подготовленные металлические формы. После набора необходимой распалубочной прочности у изделий срезают «горбушку» и направляют в пропарочную камеру на тепловлажностную обработку. Температура выдержки составляет 85°C, что меньше чем у прототипа. В дальнейшем образцы высушивают до постоянной массы и подвергают физико-механическим испытаниям. Для получения неавтоклавного газобетона по предлагаемому составу смеси были приготовлены составы смесей с различным содержанием компонентов. Данные по составу смесей и физико-механические свойства образцов изделий, полученных на их основе, представлены в таблицах 2, 3.
3
По результатам испытаний неавтоклавный газобетон имеет среднюю плотность от 600 до 610 кг/м, предел прочности при сжатии от 4,4 до 4,9 МПа. Показатели качества неавтоклавного газобетона, полученного из предложенной сырьевой смеси, позволяют применять его как теплоизоляционно-конструкционный материал.
2
2+
3
2
Преимуществом предложенного способа приготовления неавтоклавного газобетона и предложенного состава газобетонной смеси является во-первых, совместный помол сухих компонентов сырьевой смеси таких как портландцементный клинкер, кремнеземистый компонент, комовая известь, двуводный гипсовый камень и кальций-магний-силикатсодержащая горная порода - диопсид до удельной поверхности 280-310 м/кг, во-вторых, введение в состав формовочной массы кальций-магний-силикатсодержащей горной породы - диопсида. Диопсид, располагаясь в межпоровых перегородках ячеистого бетона, являются микроарматурой и, обладая весьма развитой поверхностью, выполняют функцию барьеров на пути распространения трещин и сообщающихся пор. Повышение прочности неавтоклавного газобетона при введении растворов электролитов обусловлено ионным обменом. Так как клинкерные минералы CS и CS, как и другие силикатные материалы, сложены изолированными кремнекислородными тетраэдрами и предрасположены к обмену ионов Са с ионами из растворов электролитов, вследствие стерической доступности ионов кальция.
Химический состав кальций-магний-силикатсодержащей горной породы - диопсида приведен в таблице 1.
Таблица 1
Химический состав диопсида
Наименование оксидов
SiO<sub>2</sub>
СаО
MgO
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Na<sub>2</sub>O
K<sub>2</sub>O
TiO<sub>2</sub>
п.п.п.
Содержание оксидов,  мас.%
56,5
25,9
15,0
1,0
0,7
0,1
0,1
0,1
0,6
В состав вводился песок соответствующий требованиям ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия». Естественная влажность 6-7%. Характеристика песка указана в табл.2.
Таблица 2
Истинная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Насыпная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Модуль крупности
Содержание глинистых примесей, %
2650
1420
1,8
0,5
Влияние количества диопсида в зависимости от вида электролита на среднюю плотность и прочность на сжатие газобетона представлено в табл.3.
Наименьшая средняя плотность и наибольшая прочность при сжатии газобетона получена при введении диопсида в количестве 1,42-2,55 мас.%. При введении диопсида менее 1,42 мас.% и более 2,55 мас.% средняя плотность газобетона увеличивается, а прочность при сжатии уменьшается.
Составы ячеистых бетонов с содержанием диопсида, обеспечивающим получение наименьшей средней плотности и наибольшей прочности при сжатии приведены в таблице 4.
Физико-механические свойства ячеистых бетонов, изготовленных по составам,  приведенным выше, указаны в таблице 5.
Наилучшими физико-механическими свойствами по сравнению с прототипом обладают составы сырьевой смеси №1 и 2. Они имеют более низкую плотность и высокую прочность, за счет чего повышается коэффициент конструктивного качества.
На оптимальном составе также были проведены испытания на теплопроводность. При сорбционной влажности 2% показатель теплопроводности составил 0,12 Вт/(м·°C).
Таким образом, техническим результатом является улучшение физико-механических свойств неавтоклавного газобетона. Одновременно достигается уменьшение времени технологического процесса, снижение энергозатрат на помол и увеличение производительности помольных установок.