СУХАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЯЧЕИСТОГО ГАЗОФИБРОБЕТОНА
DRY MIXTURE FOR MAKING CELLULAR FOAMED FIBRE REINFORCED CONCRETE

Предлагаемое изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при производстве ячеистого неавтоклавного газобетона, а также для изготовления штучных изделий и монолитов.
Известна «Сырьевая смесь и способ приготовления вибровспученного газозолобетона», патент №2281267, МПК С04В 38/00, заявл. 2004.12.20, опубл. 2006.08.10.
Данная смесь содержит, мас.%:
портландцемент - 9,7-23,3;
зола - унос ТЭЦ - 7 г.Братска, полученная при сжигании
бурых углей КАТЭКа, - 43,2-54,8;
строительный гипс - 1,9-2;
моющее средство «Тайга» - 0,21-0,2;
алюминиевая пудра - 0,06-0,07;
вода - остальное.
Газозолобетон готовят следующим образом: указанную смесь укладывают в форму, форму устанавливают на виброплощадку, подвергают вибрации с частотой 50-100 Гц, одновременно осуществляют вспучивание смеси. Затем изделия выдерживают в формах в течение 2-3 часов, срезают с них «горбушку», после чего форму помещают в камеру тепловлажностной обработки с температурой изотермической выдержки 95°С.
К недостаткам известной смеси следует отнести высокую энергоемкость процесса (автоклав, виброплощадка), его продолжительность, невозможность производства смеси на месте строительства, наличие в составе смеси моющего средства «Тайга» с ароматизатором и отбеливателем, что также приводит к повышению себестоимости получаемого газозолобетона.
Известен «Способ приготовления аэрированного газозолобетона» по патенту РФ №2284979, МПК С04В 38/00, заявл. 2007.08.10.
Согласно описанию к патенту сырьевая смесь включает, мас.%:
портландцемент - 9,7-23,3;
золу - унос - 43,2-54,8;
гипс строительный - 1,9-2;
моющее средство «Тайга» - 0,16-0,23;
алюминиевая пудра - 0,06-0,07;
вода - остальное.
Способ приготовления данной смеси включает: приготовление сырьевой смеси, ее формование и тепловлажностную обработку. Последнюю осуществляют в автоклаве. Общая продолжительность только автоклавной обработки составляет от 11,2 до 14,5 часов.
К недостаткам вышеописанного способа так же, как и в первом случае, относятся: высокая энергоемкость и себестоимость процесса, его продолжительность, невозможность производства и использования газозолобетона на месте строительства.
Известна «Сухая смесь для приготовления неавтоклавного газобетона и способ его получения», патент РФ №2304127, МПК С04В 38/02, заявл. 2006.03.07, опубл. 2007.08.10.
Данная смесь содержит следующие компоненты: портландцемент в количестве 40,1-45,8 (мас.%), негашеную известь в количестве 8,1-9,2, молотый песок в качестве минерального наполнителя (41,3-48,0), алюминиевую пудру в качестве порообразователя (0,210-0,214) и текстильный корд в количестве 3,5-8,5 мас.%.
К недостаткам известной смеси следует отнести сложность технологического процесса, выражающуюся в необходимости измельчения песка, а также в необходимости двукратного точного дозирования компонентов и двукратного перемешивания, наличие в качестве компонента негашеной извести, гашение которой, как правило, происходит неравномерно. К недостаткам следует также отнести невозможность производства смеси на месте строительства.
Известен также «Способ получения и состав смеси неавтоклавного газобетона» по патенту РФ №2243189, МПК С04В 38/02, заявл. 2003.07.30, опубл. 2004.12.27.
Смесь для получения неавтоклавного газобетона содержит цемент, кремнеземистый компонент в виде золы ТЭС или мелкого песка, строительный гипс, алюминиевую пудру в качестве газообразователя, пластификатор, активизирующую добавку - содосульфатный отход производства глинозема или другой продукт, в составе которого преобладает сульфат натрия, и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
цемент - 48-52;
кремнеземистый компонент (зола ТЭС или мелкий песок) - 10-14;
вода - 35-37,5;
газообразователь (алюминиевая пудра или паста) - 0,04-0,06;
строительный гипс - 1,2-1,4;
активизирующая добавка - 1,2-1,4;
пластификатор - 0,25-0,35.
К недостаткам известной смеси относятся: большое количество цемента, а также наличие в смеси строительного гипса, что приводит к раннему «схватыванию» смеси и потере части прочности газобетона в конце процесса.
Наиболее близкой по составу к предлагаемой сырьевой смеси является «Поробетон», который описан в патенте РФ №2297993, МПК С04В 38/00, заявл. 29.08.2005, опубл. 27.04.2007.
Поробетон получен отверждением сырьевой смеси, включает два пенообразователя, алюминиевую пудру, микрокремнезем, воду и волокнистый заполнитель при следующем содержании компонентов, мас.%:
портландцемент - 44-83,3;
микрокремнезем - 9-0;
природный песок - 0-30;
КПП - 0,7-1,5;
волокнистый заполнитель - 7-10;
вода - до В/Т 0,32-0,53.
В качестве смесителя используют турбулентный смеситель «Турбо-0,25» с числом оборотов турбины в минуту 800-1000.
К недостаткам известной смеси следует отнести сложность технологического процесса, необходимость наличия специального оборудования (турбулентных смесителей определенной марки с миксерами, пенообразователей и пр.), необходимость самостоятельного поиска и приобретения нужных ингредиентов, сложность производства поробетона непосредственно на месте строительства.
Основной целью предлагаемого изобретения является упрощение технологии изготовления ячеистого газофибробетона, обеспечение возможности изготовления и использования бетона на месте строительства. Попутной целью является улучшение физико-механических характеристик, таких как морозостойкость, стойкость к различного рода излучениям, в том числе радиационным.
Поставленная цель достигается тем, что сухая смесь для производства ячеистого газофибробетона, включающая портландцемент, минеральный наполнитель, микрокремнезем, полипропиленовую фибру и порообразователь, дополнительно содержит суперпластификатор на основе натриевых солей продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида и модифицирующую добавку, состоящую из комбинации алюмосиликатных микросфер и одно- или многослойных углеродных нанотрубок в соотношении 1:10, при следующем соотношении компонентов:
Портландцемент
20-75
Минеральный наполнитель
7-75
Микрокремнезем
0-6
Указанный суперпластификатор
0,1-2,5
Указанная модифицирующая добавка
0,1-5
Порообразователь
0,002-0,45
Фибра полипропиленовая
до 1,5 кг на 1 м<sup>3</sup>
Использование модифицирующей добавки, в составе которой присутствуют углеродные нанотрубки и алюмосиликатные микросферы, позволяет существенно повысить прочность материала. Эти составляющие, располагаясь на поверхностях фрагментов наполнителя, в поляризованном состоянии направленно воздействуют на процесс образования кристаллогидратов, формируя при этом фибриллярные микроструктуры многомикронного порядка. Следствием этого процесса является существенное упрочнение неавтоклавного ячеистого бетона, а также ускорение его твердения.
Посредством оптимизации концентрации углеродных нанотрубок в водном коллоиде удалось на 25-50% добиться увеличения практически всех показателей (прочности, морозостойкости, теплопроводности), предъявляемых ГОСТом к ячеистому газобетону, усилить его водоотталкивающие свойства.
Кроме того, с введением модифицирующей добавки ячеистый бетон приобрел способность противодействовать высокочастотному излучению и радиации.
Модифицирующая добавка состоит из комбинации алюмосиликатных микросфер марки МС 100-500 и одно- или многослойных углеродных нанотрубок, полученных путем газофазного химического осаждения (каталитического пиролиза-CVD) газообразных углеводородов на катализаторах (Ni/Mg) при атмосферном давлении со следующими характеристиками: наружный диаметр - 10-60 нм, внутренний диаметр 10-20 нм, длина 2 и более нм в соотношении 1:10.
Относительно остальных компонентов сырьевой смеси:
портландцемент должен соответствовать требованиям СН 277-80 и ГОСТ 10178 к портландцементу без минеральных добавок (ПЦ-ДО) и портландцементу с активными минеральными добавками (ПЦ - Д5, ПЦ - Д20) марки по прочности не ниже 400.
В качестве минерального наполнителя (минеральных добавок) используются: зола-унос от сжигания углей, золошлаковые смеси, кварцевый песок, известняк, смеси, состоящие из двух или более из перечисленных добавок. При этом минеральные добавки должны удовлетворять требованиям действующих стандартов или технических условий:
кварцевые пески - ГОСТ 8736 и СН - 277-80;
зола-унос - ГОСТ 25818;
шлаки черной и цветной металлургии - ГОСТ 5578;
карбонатные породы - ГОСТ 15050-936, СТБ 1417-2003, ГОСТ 16557-78, ТУ РБ 00294585.003-97.
Микрокремнезем - активная добавка марки МКУ-85, отходы металлургического производства.
Порообразователь - активная добавка, образующая поры, например алюминиевая пудра марок ПАП, алюминиевая паста, хлорная известь, перекись водорода и т.д.
Суперпластификатор - добавка на основе натриевых солей продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида.
Сухую смесь готовят следующим образом.
Пример 1. В смеситель в заданной пропорции подают портландцемент, затем микрокремнезем, суперпластификатор, модифицирующую добавку и порообразователь, после 5-минутного перемешивания добавляют полипропиленовую фибру и наполнитель, затем мешают не менее 10 минут и приготовленную смесь подают в механоактиватор.
Пример 2. В смеситель в заданной пропорции подают портландцемент, затем микрокремнезем, суперпластификатор, модифицирующую добавку, порообразователь и полипропиленовую фибру, перемешивают все не менее 10 минут и в механоактиватор подают в заданной пропорции приготовленную смесь и наполнитель.
В таблице представлены составы сухой смеси для производства ячеистого газофибробетона.
Таблица
Компоненты сухой смеси, в мас.%:
1
2
3
Портландцемент
20
50
75
Минеральный наполнитель
75*
41,3**
11,05***
Микрокремнезем
2
4
6
Суперпластификатор
0,1
1,5
2,5
Модифицирующая добавка
2,8
3
5
Порообразователь
0,1*
0,2**
0,45***
Итого:
100%
100%
100%
Полипропиленовая фибра, кг на 1 м<sup>3</sup> сухой смеси
1
1,2
1,5
* - в качестве минерального наполнителя используют смесь, состоящую из золы - уноса от сжигания углей, шлаков и кварцевого песка** - в качестве минерального наполнителя используют смесь, состоящую из золы - уноса от сжигания углей и кварцевого песка*** - в качестве минерального наполнителя используют известняк* - в качестве порообразователя используют алюминиевую пудру** - в качестве порообразователя используют хлорную известь*** - в качестве порообразователя используют перекись водорода