СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ
BUILDING MATERIAL

Изобретение относится к строительной индустрии в частности к изготовлению деталей, используемых при строительстве зданий и сооружений, в том числе кирпичей, блоков, перемычек для оконных перекрытий и дверных проемов и т.д.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны сухие строительные смеси на основе портландцемента, глины или извести (см. соответствующие государственные стандарты). Эти материалы обеспечивают удовлетворительную прочность строительных и отделочных элементов, но обладают низким теплосопротивлением и значительной удельной массой.
Для уменьшения удельной массы и улучшения теплоизолирующих свойств в материале могут формировать газовые поры. Однако, газонаполнение материалов на основе портландцемента, глины и извести, как правило, приводит к критическому уменьшению их прочности, увеличению влагопоглощения, снижению морозостойкости (см., например, К.Д. Некрасов, М.Г. Масленникова. Легкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях. М., 1982, Стройиздат, с.94-125; Майзель И.Л., Сандлер В.Г. Технология теплоизоляционных материалов: Учеб. для обучения рабочих на пр-ве. - М.: Высш. шк., 1988). Газонаполненные материалы могут успешно применяться для тепло- и звукоизоляции, монтажа декоративных стен, однако их применение для изготовления нагруженных элементов строительных конструкций нецелесообразно.
Прочность пористых материалов и материалов с легкими наполнителями может быть увеличена благодаря применению целого ряда известных подходов, например, посредством замены традиционных связующих магнезиальным цементом, имеющим более высокие показатели прочности на сжатие и изгиб и другие преимущества, такие как безусадочность и высокая текучесть.
Дополнительного повышения прочности можно добиться за счет использования высокопрочных пористых частиц, особенно частиц с высоким коэффициентом неравноосности (пористые волокна), обладающих армирующим эффектом.
Из описания к патентам РФ на изобретения №2076082, 2230713, 2126776, 223325, 2222508 и 2399598, из описания к патенту РФ на полезную модель №87725 и из монографии Шульце В., Тишер В., Эттель В.П. Растворы и бетоны на нецементных вяжущих, 1990 г. известны различные материалы на основе магнезиального вяжущего и наполнителя.
Недостаток известных материалов состоит в том, что избыточное количество наполнителя не позволяет изготавливать из них нагруженные строительные конструкции.
Из описания к патенту РФ на полезную модель №51911 известен стеновой материал, содержащий магнезиальный цемент и наполнитель - древесные опилки.
2
Недостатки ближайшего аналога, препятствующий достижению нижеупомянутого технического результата, состоят в сравнительно низком пределе прочности на изгиб, сравнительно высокой теплопроводности (0,34 Вт/м·К), сравнительно низкой звукоизоляции и сравнительно низком сечении половинного поглощения по отношению к гамма- и рентгеновским лучам. При этом строительные элементы, изготовленные из известного материала, имеют сравнительно низкое качество поверхности.
Однако, несмотря на известность подходов к устранению отдельных недостатков вышеописанных материалов, поиск конкретных составов, удовлетворяющих всем требованиям, обычно предъявляемым к материалам этого рода (плотность, влагопоглощение, воздухопроницаемость, морозостойкость, долговечность, прочность, трещиностойкость, технологичность, обрабатываемость, низкая теплопроводность и др.), все еще представляет собой сложную задачу.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения состоит в расширении ассортимента материалов для несущих строительных конструкций, превосходящего известные материалы на основе магнезиального связующего с наполнителями по сочетанию таких характеристик, как удельная масса, прочность, теплопроводность, звукоизоляция и сечение половинного поглощения для гамма- и рентгеновского излучения.
Технический результат настоящего изобретения состоит в том, что благодаря применению выбора качественного и количественного состава материала, не только решена вышеупомянутая задача, но и появилась возможность исключить различие в коэффициентах температурной деформации материала конструкций и стыков, благодаря тому, что стыки могут быть сформированы из материала того же состава, что и соединяемые элементы.
3
3
3
3
Вышеуказанная задача решена благодаря тому, что строительный материал получают затворением смеси каустического магнезита и вспученного вермикулита с насыпной плотностью от 90 до 250 кг/м эффективным количеством водного раствора хлорида магния плотностью 1120÷1290 кг/м, при этом количество вспученного вермикулита составляет 38,4÷217 кг в расчете на 1 м, количество каустического магнезита составляет 128÷217 кг в расчете на 1 м, а объемное соотношение каустического магнезита и вспученного вермикулита составляет 1:3÷1:5.
В одной из предпочтительных форм выполнения размер частиц вспученного вермикулита составляет менее 20 мм, предпочтительно менее 10 мм, особенно предпочтительно менее 5,0 мм.
3
В еще одной предпочтительной форме выполнения объемная доля хлорида магния подобрана таким образом, чтобы соответствовать плотности водного раствора в смеси пастообразной консистенции 1120÷1290 кг/м.
В другой предпочтительной форме выполнения материалу придана форма панели, блока, кирпича, балки.
В одной из предпочтительных форм выполнения получен формованием под избыточным давлением.
В еще одной предпочтительной форме выполнения материал содержит металлическую или полимерную сетку.
В целях дополнительного упрочнения материал может содержать металлическую арматуру.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
3
3
Для получения опытного образца использовали каустический магнезит ПМК-75 по ГОСТ 1216-87 в количестве 128÷217 кг на 1 м материала, вспученный вермикулит по ГОСТ 12865-67 в количестве 38,4÷217 кг и затворенный насыщенным водным раствором хлорида магния (бишофита) по ГОСТ 7759-73 с плотностью 1195÷1200 кг/м. Объемное соотношение магнезита и вспученного вермикулита подбирают в зависимости от желаемых показателей прочности и теплопроводности материала.
3
3
3
Для испытаний изготовили три опытных образца, в первом образце использовали вспученный вермикулит с насыпной массой 100 кг/м и минимальной норме ввода вермикулита в конечный продукт, во втором образце использовали вспученный вермикулит при насыпной массе 200 кг/м и максимальной норме ввода вермикулита в конечный продукт. Для изготовления третьего образца использовали вспученный вермикулит при насыпной массе 150 кг/м и средней норме ввода 92,4 кг.
Жидкую строительную смесь заливают в формы и позволяют затвердеть в течение 3 суток. Изготовленные таким образом бруски 250×250×30 мм подвергают испытаниям.
Ниже приводится таблица сравнительных данных прочности, плотности и коэффициента теплопроводности.
ТАБЛИЦА 1
Результаты испытаний
№ примера
Прочность δ сж МПа
Плотность кг/м<sup>3</sup>
Теплопроводность Вт/м<sup>2</sup>·°С
1
25
995
0,23
2
15
600
0,14
3
20
800
0,18
Результаты испытаний и сравнительные характеристики известных материалов и материала по изобретению представлены в таблице 1.
ТАБЛИЦА 2
Сравнение свойств известных строительных материалов и материала по изобретению
Наименование физических свойств
Группа стеновых материалов
Кирпич керамический и силикатный
Керамзитобетон
Ячеистый бетон
Газосиликатные блоки
Вермикулитобетон
Материал по изобретению
Прочность на сжатие, МПА
7,5÷15,0
5,0÷10,0
5,0÷7,5
2,5÷3,5
2,7÷6,0
15÷25
Прочность на изгиб, МПА
1,5÷3,0
0,8÷1,7
1,4÷1,7
н/д
0,9÷2
более 3,5
Плотность кг/см<sup>3</sup>
1200÷1800
800÷1000
800
600
300÷600
490÷700
Теплопроводность, Вт/м*К
0,52÷0,86
0,21÷0,33
0,21
0,14
0,16
0,14÷0,23
Водостойкость, % в сутки
8
5÷8
6÷8
до 45
до 25
до 12
Морозостойкость в циклах
35÷50
20÷35
до 40
н/д
25÷35
более 50
Огне-стойкость
стоек
стоек
стоек
стоек
стоек
стоек
Звукоизоляция, ДБ
19÷25
27÷30
39
40
50
45
Радиационная защита
н/д
н/д
н/д
н/д
н/д
задерживает X лучи и гамма-лучи
Примечание: свойства сравнительных материалов в таблице 2 указаны в соответствии с монографиями К.Д. Некрасов, М.Г. Масленникова. Легкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях. М., 1982, Стройиздат, с.94-125; Майзель И.Л., Сандлер В.Г. Технология теплоизоляционных материалов: Учеб. для обучения рабочих на пр-ве. - М.: Высш. шк., 1988; и Шульце В., Тишер В., Эттель В.П. Растворы и бетоны на нецементных вяжущих, 1990.
Как следует из таблицы 2, панель толщиной 20 см, изготовленная из строительного материала по изобретению, обеспечивает теплоизоляцию, соответствующую кирпичной стене толщиной 1,5 м или бетонной стене толщиной 2 м.