ТОРФОДРЕВЕСНОЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ

Полезная модель относится к строительству, а именно к производству теплоизоляционных плит, блоков, скорлуп, и может найти применение для теплоизоляции жилых, общественных, сельскохозяйственных зданий и промышленного оборудования.
Известна торфяная плита, включающая непереработанный волокнистый торф (А.Г.Комар «Строительные материалы и изделия». - М.: Стройиздат, 1983- с.397). Недостатком известной торфяной плиты является низкая ее прочность.
Известна торфяная плита, выполненная из материала, который является продуктом твердения сырьевой смеси, включающей: связующее из мелкодисперсного торфа - 45-50 масс.%, заполнитель - слаборазложившийся торф - 30-35 масс.%, вода - остальное, и имеющая после затвердевания плотность - 495-545 кг/м, а прочность на сжатие 0,35-0,45 МПа. Слаборазложившийся торф выполняет армирующую роль, а при добавлении воды происходит выделение смолы, которая обволакивает частицы заполнителя. Этим достигается прочность изделия (RU 2181820, 7 Е04В 1/76 опубл. 27.04.2002). К недостаткам следует отнести высокую плотность торфяной плиты и низкую прочность. Недостатком является также то, что для получения сырьевой смеси требуется нагрев воды до+90°С, что требует дополнительного расхода энергии, а использование слаборазложившегося торфа приводит к снижению биологической стойкости изделий. Известны торфяные плиты, изготовленные по способу защищенному патентом (RU 2041185, С04В 38/00 09.08.1995). Эти плиты выполнены из верхового торфа в качестве связующего и древесных опилок в качестве наполнителя. Недостатком таких плит является то, что они имеют более высокие значения коэффициента теплопроводности изделий и водопоглощения. К тому же для их изготовления требуется сложная (энергоемкая) технология получения связующего.
Из уровня техники известны строительные изделия, которые выполнены на базе низинного торфа. Например, плиты, скорлупы, блоки, выполненные из материала, защищенного патентами РФ на изобретения №№2307813, 2273620.
Учитывая значительные запасы низинных торфов, невостребованность его в других отраслях, а также наличие в составе активных функциональных групп, обеспечивающих потенциальные возможности физико-химического модифицирования, низинный торф по сравнению с верховым обладает рядом преимуществ. Он отличается высоким содержанием минеральных веществ, более влагостоек, имеет лучшие адгезионные свойства, обладает большей однородностью гранулометрического состава, значительным содержанием гуминовых веществ и пониженной кислотностью по сравнению с верховыми торфами. Более высокая степень разложения присущая низинным торфам, меньшие чем в верховом торфе размеры волокон делают процесс измельчения низинного торфа менее энергоемким. Значительные запасы низинных торфов, наличие в их составе большего количества активных функциональных групп, склонность к образованию органоминеральных комплексов различного состава и структуры в процессе тонкого диспергирования, способность к разнообразным ионообменным процессам, обеспечивает его высокую реакционную способность и возможность использования для производства эффективных строительных материалов.
Наиболее близким техническим решением являются конструкции плит, блоков, скорлуп, изготовленные из материала защищенного патентом РФ на изобретение №2273620. Эти теплоизоляционные строительные изделия являются продуктом твердения формовочной смеси, включающей в качестве связующего низинный торф в количестве масс % - 20,5-28,5; в качестве наполнителя - древесные опилки в количестве 61-73% масс %, пенообразующую добавку - 3,5-6,5 масс %, гидрофобизующую добавку - 3,0-5,0 масс % и воду - остальное (водотвердое отношение - 2,0-2,4).
3
Достоинством этих изделий является водостойкость и высокие теплоизоляционные свойства (средняя плотность составляет 150-200 кг/м, коэффициент теплопроводности - 0,04-0,06 Вт/мК). Прочность на сжатие составляет 1,55-1,92 МПа. Для улучшения теплоизоляционных свойств в материал входит пенообразующая добавка. Для улучшения водостойкости - пенообразующая добавка.
Задача полезной модели заключается в разработке более простой по составу формовочной смеси и упрощении технологии изготовления торфодревесных теплоизоляционных строительных изделий без снижения показателей прочности и теплопроводности.
Технический результат при решении задачи - низкие показатели водопоглощения и коэффициента теплопроводности при сохранении достаточной прочности. Поставленная задача достигается тем, что заявляемое торфодревесное теплоизоляционное изделие, является продуктом твердения формовочной смеси, которая как и прототип содержит в качестве вяжущего низинный торф в количестве 20,5-28,5 мас%, в качестве заполнителя - древесные опилки в количестве - 61-73 мас% при водотвердом отношении 2,0-2,4. Но в отличие от прототипа в формовочную смесь входит вода, обработанная магнитным полем. Индукция магнитного поля составляет 40 мТл. Вода может быть обработана в течение 40-60 с. Торфодревесные теплоизоляционные изделия могут быть выполнены в виде плиты, блока или скорлупы.
3
Исследования показали, что использование в формовочной смеси воды, обработанной магнитным полем, позволяет получить для теплоизоляционных строительных изделий достаточные показатели теплопроводности, прочности при сжатии готовых изделий и водостойкости. Эти показатели близки к показателям по прототипу. Экспериментальные данные подтверждают, что при обработке воды магнитным полем 40 мТл в течение 20-60с показатели теплопроводности при сжатии готовых изделий соответствуют наилучшим показателям изделий по прототипу (0,047-0,049 Вт/мК) без существенного повышения плотности (240-246 кг/м). При этом получены лучшие показатели водопоглощения по массе - 50-88%. Полученные значения показателей плотности и теплопроводности исключают необходимость использования соответствующих добавок. К тому же упрощается в сравнении с прототипом технология изготовления торфодревесных теплоизоляционных строительных изделий: исключены операции подготовки пенообразующей добавки и перемешивания в несколько этапов при приготовлении формовочной смеси.
Выбор соотношения компонентов вяжущего и заполнителя для формовочной смеси обусловлен технологическими свойствами смеси - формуемостью, пластической прочностью, а также свойствами затвердевших изделий - прочностью, плотностью, теплопроводностью и водопоглощением. За пределами указанных интервалов входящих в формовочную смесь компонентов технический результат не - достигается, при меньшем значении вяжущего не достигается полнота обмазки им наполнителя, а, следовательно, однородность смеси, ухудшаются реологические свойства, при большем значении вяжущего - возрастают усадочные деформации при твердении изделий. Совокупность существенных признаков, характеризующих заявленную полезную модель, среди известных торфодревесных теплоизоляционных изделий не обнаружена. Это подтверждает новизну заявляемого устройства.
Полезная модель промышленно применима. Она может быть неоднократно использована с достижением указанного технического результата.
Для изготовления плит, скорлуп, блоков сначала готовят формовочную смесь. Полученную смесь укладывают в предварительно смазанную форму вибролитьевым способом. После этого изделие распалубливают и сушат в сушильном шкафу 20 ч при температуре 105-110°С.
Изготовление изделий из предложенной формовочной смеси показано на конкретных примерах. Были изготовлены изделия из 24 составов формовочной смеси. (Данные по составам приведены ниже в таблице).
Изделия готовили следующим образом.
Пример 1. Низинный торф средней степени разложения увлажняли до влажности 80% и размалывали в шаровой мельнице до размеров частиц 2-5 мкм. Полученное торфовяжущее смешивали с предварительно обработанной магнитным полем водой затворения (величина магнитной индукции 40 мТл, время обработки 20 сек, обработку вели стандартными устройствами), до получения равномерно гомогенизированной массы (при этом улучшаются когезионные свойства формовочной смеси, увеличивается сцепление вяжущего с частицами древесного заполнителя). Формовочую смесь перемешивали в течение 3 мин. из смеси формовали плиты размером 500×500×50 мм. Полученную смесь укладывали в предварительно смазанную форму вибролитьевым способом. После этого изделие распалубливали (выбор состава композиции и технологических режимов формования предполагает достижение распалубочной прочности) и сушили в сушильном шкафу 20 ч при температуре 105-110°С. У высушенных изделий определяли их среднюю плотность, прочность при 10% линейной деформации, водопоглощение и теплопроводность по стандартным методикам.
3
Средняя плотность образцов составила 240-243 кг/м, прочность на сжатие 1,78-1,85 МПа, водопоглощение по массе 87-88%, коэффициент теплопроводности 0,047 Вт/мК.
Пример 2. Методика приготовления изделий и определение показателей такая же, как в примере 1. Время магнитной обработки воды магнитным полем 40 мТл - 40 сек.
3
Средняя плотность изделий составила 240-242 кг/м, прочность на сжатие 1,7-1,8 МПа, водопоглощение - 65-70%, коэффициент теплопроводности 0,048 Вт/мК.
Пример 3. Методика приготовления изделий и определение показателей такая же, как в примере 1. Время магнитной обработки воды магнитным полем 40 мТл - 60 сек.
3
Средняя плотность изделий составила 242-246 кг/м, прочность на сжатие - 1,63-1,65 МПа, водопоглощение 50-57%, коэффициент теплопроводности 0,049 Вт/мК.
Предлагаемая полезная модель была экспериментально проверена в лабораторных условиях на кафедре «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» ГОУВПО «ТГАСУ», что подтвердило ее промышленную применимость.
Экспериментальные данные для изделий, изготовленных из 24 составов формовочной смеси, приведены в таблице.
Таблица.
№ пп
Состав формовочной смеси, масс.%
Время омагничивания, воды сек
Прочность изделий при сжатии, (при 10% линейной деформации), МПа
Средняя плотность изделий, кг/м<sup>3</sup>
Водопоглощение изделий %
Теплопроводность изделий, Вт/мК
1
2
3
4
5
6
7
1
Торф низинный - 28,5
20
1,82
243
88
0,047
Древесные опилки - 70,0
Остальное вода
2
Торф низинный - 28,5
20
1,83
242
87
0,047
Древесные опилки - 61,0
Остальное вода
3
Торф низинный - 24,5
20
1,82
240
88
0,047
Древесные опилки - 73,0
Остальное вода
4
Торф низинный - 24,5
20
1,82
240
87
0,047
Древесные опилки - 66,0
Остальное вода
1
2
3
4
5
6
7
5
Торф низинный - 24,5
20
1,82
240
87
0,047
Древесные опилки - 61,0
Остальное вода
6
Торф низинный - 20,5
20
1,82
240
87
0,047
Древесные опилки - 73,0
Остальное вода
7
Торф низинный - 20,5
20
1,79
240
88
0,047
Древесные опилки - 66,0
Остальное вода
8
Торф низинный - 20,5
20
1,78
240
88
0,047
Древесные опилки - 61,0
Остальное вода
9
Торф низинный - 28,5
40
1,8
242
65
0,048
Древесные опилки - 66,0
Остальное вода
10
Торф низинный - 28,5
40
1,74
242
68
0,048
Древесные опилки - 61,0
Остальное вода
11
Торф низинный - 24,5
40
1,72
241
65
0,048
Древесные опилки - 73,0
Остальное вода
12
Торф низинный - 24,5
40
1,72
241
66
0,048
Древесные опилки - 66,0
Остальное вода
13
Торф низинный - 24,5
40
1,73
241
68
0,048
Древесные опилки - 61,0
Остальное вода
14
Торф низинный - 20,5
40
1,71
240
70
0,048
Древесные опилки - 73,0
Остальное вода
15
Торф низинный - 20,5
40
1,70
240
70
0,048
Древесные опилки - 66,0
Остальное вода
16
Торф низинный - 20,5
40
1,70
240
70
0,048
Древесные опилки - 61,0
Остальное вода
17
Торф низинный - 28,5
60
1,65
246
50
0,049
Древесные опилки - 66,0
Остальное вода
18
Торф низинный - 28,5
60
1,65
246
50
0,049
Древесные опилки - 61,0
Остальное вода
19
Торф низинный - 24,5
60
1,64
244
55
0,049
Древесные опилки - 73,0
Остальное вода
20
Торф низинный - 24,5
60
1,64
244
55
0,049
Древесные опилки - 66,0
Остальное вода
1
2
3
4
5
6
7
21
Торф низинный - 24,5
60
1,64
244
55
0,049
Древесные опилки - 61,0
Остальное вода
22
Торф низинный - 20,5
60
1,63
242
57
0,049
Древесные опилки - 73,0
Остальное вода
23
Торф низинный - 20,5
60
1,63
242
57
0,049
Древесные опилки - 66,0
Остальное вода
24
Торф низинный - 20,5
60
1,63
242
57
0,049
Древесные опилки - 61,0
Остальное вода