СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОБЕТОНА АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ
CRUDE MIXTURE FOR MAKING AUTOCLAVE FOAM CONCRETE

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам для производства теплоизоляционного автоклавного газобетона и изделий на его основе, которые могут применяться для теплоизоляции промышленных установок и ограждающих конструкций зданий и сооружений.
2
Известна сырьевая смесь для получения газобетона автоклавного твердения, включающая, мас.%: бездобавочный портландцемент 32,67-42,71, кварцевый песок с тонкостью помола 3500-4100 см/г 53,071-63,865, двуводный гипс 2,92-4,17, алюминиевая пудра или паста 0,095-0,119, вода затворения при температуре 42-52°С в количестве, соответствующем отношению В/Т, равному 0,55-0,63, при этом конечная щелочность сырьевой смеси равна 26-32%. Указанная выше сырьевая смесь содержит бездобавочный портландцемент марки М500 Д0, двуводный гипс с содержанием сульфата кальция не менее 95% (патент RU №2543249 от 27.02.2015 г.).
3
Недостатком известного состава является то, что получаемый газобетон имеет повышенную плотность (490-510 кг/м). Также к недостаткам можно отнести отсутствие в составе сырьевой смеси извести, наличие которой определяет полноту протекания реакции газовыделения в начальный период порообразования газобетона, а также способствует набору структурной прочности в период автоклавной обработки изделий.
Наиболее близкой смесью того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является сырьевая смесь для получения наноструктурированного автоклавного газобетона, включающая следующие компоненты, мас.%: суспензия тонкомолотого песка (на сухое вещество) 62,5-72,5, известково-кремнеземистое вяжущее, при соотношении компонентов, мас.%: негашеная известь 75-85 и кварцевый песок 15-25, 25-35, гипс 1,5-2,5, алюминиевая паста или пудра 0,05-0,1, вода до плотности 1,75-1,80 кг/л (патент RU №2448929 от 27.04.2012 г.). Данный состав принят за прототип.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой смеси - известь негашеная, кварцевый песок, алюминиевый газообразователь, вода.
Недостатками известного состава, принятого за прототип, являются высокие показатели плотности и теплопроводности получаемого газобетона, что ограничивает его использование в качестве эффективного утеплителя.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение плотности и теплопроводности изделий из газобетона при сохранении прочностных показателей качества в рамках значений, допустимых ГОСТ 31359-2007.
Техническим результатом является оптимизация процессов вспучивания и структурообразования ячеистобетонной массы.
Поставленная задача была решена за счет того, что известная сырьевая смесь для изготовления газобетона автоклавного твердения, включающая негашеную известь, песок кварцевый, алюминиевый газообразователь и воду, дополнительно содержит портландцемент и дисперсию многослойных углеродных нанотрубок в растворе суперпластификатора на основе поликарбоксилатов, активированных с помощью ультразвукового диспергатора, содержащую 1-3% многослойных углеродных нанотрубок, а в качестве алюминиевого газообразователя - полифункциональный газообразователь на основе алюминиевой пасты и поверхностно-активных веществ, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
портландцемент
8-14
известь негашеная
12-18
Песок кварцевый
37-40
вода с температурой 45-55°С
32-38
указанный алюминиевый газообразователь
0,15-0,40
указанная дисперсия многослойных углеродных
нанотрубок
0,005-0,02
Отличительными признаками заявляемой смеси от газобетонной массы по прототипу являются: наличие в составе смеси портландцемента; введение в состав смеси дисперсии многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) в растворе суперпластификатора на основе поликарбоксилатов, активированных с помощью ультразвукового диспергатора, содержащей 1-3% МУНТ; использование в качестве алюминиевого газообразователя полифункционального газообразователя на основе алюминиевой пасты и поверхностно-активных веществ; иное количественное соотношение используемых ингредиентов, мас.%: портландцемент - 8-14; известь негашеная - 12-18; песок кварцевый - 37-40; вода с температурой 45-55°С - 32-38; указанный алюминиевый газообразователь - 0,15-0,40; указанная дисперсия многослойных углеродных нанотрубок - 0,005-0,02.
Введение дисперсии многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) «Ful Vec» в растворе суперпластификатора на основе поликарбоксилатов, активированных с помощью ультразвукового диспергатора, содержащей 1-3% МУНТ, позволяет сохранить требуемую прочность материала при снижении марки по плотности с D300 до D200.
Содержание в дисперсии многослойных углеродных нанотрубок в количестве менее 1% не оказывает существенного влияния на свойства заявляемого материала.
Содержание в дисперсии многослойных углеродных нанотрубок в количестве более 3% нецелесообразно в связи с высокой стоимостью данного компонента, а также отсутствием существенного влияния на физико-механические характеристики материала.
В качестве порообразователя использовался полифункциональный газообразователь на основе алюминиевой пасты и поверхностно-активных веществ фирмы ECKART «STAPA* Alupor №905». Применение данного порообразователя в составе смеси в заявляемом количестве позволяет стабилизировать процесс структурообразования газобетона, что оказывает положительное влияние на физико-механические и теплотехнические характеристики изделий.
Экспериментально установлено, что замена широко применяемых в материалах-аналогах алюминиевых пудр (ПАП-1 и ПАП-2) на представленный полифункциональный газообразователь позволяет снизить плотность и теплопроводность изделий из газосиликата на 40-55%. Расход данного газообразователя составляет 0,15-0,4% от массы всех компонентов. Перерасход газообразователя приводит к интенсивному вспучиванию массива и его дальнейшей усадке, что негативно сказывается на эксплуатационных свойствах газобетона. Уменьшение количества газообразователя приводит к недостаточному вспучиванию газомассы, что влечет за собой увеличение плотности ячеистобетонного массива.
Введение в состав смеси портландцемента позволяет стабилизировать набор пластической прочности газобетона в доавтоклавный период производства.
Использование для затворения сырьевых компонентов воды с температурой 45-55°С позволяет интенсифицировать процессы газообразования и вспучивания ячеистобетонного массива.
Дополнительную прочность и долговечность изделиям предлагаемого состава придает их автоклавная обработка, которая является основным процессом, превращающим механическую смесь разнородных компонентов в химические соединения (гидросиликаты кальция различного минералогического состава), связывающие зерна песка.
Предлагаемое техническое решение позволяет получить эффективный теплоизоляционный автоклавный газобетон, а также снизить его плотность и теплопроводность.
Для получения газобетона используют следующие компоненты:
- портландцемент по ГОСТ 31108-2003;
- известь негашеную по ГОСТ 9179;
- песок кварцевый по ГОСТ 8736;
- воду с температурой 45-55°С по ГОСТ 23732;
- алюминиевый газообразователь фирмы ECKART «STAPA* Alupor №905»;
- дисперсию многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) «Ful Vec» в растворе суперпластификатора на основе поликарбоксилатов, активированных с помощью ультразвукового диспергатора, содержащую 1-3% МУНТ.
Сырьевую смесь для изготовления газобетона получают следующим образом.
2
На начальном этапе производства получают известково-кремнеземистое вяжущее (ИКВ) и песчаный шлам. Подготовка известково-кремнеземистого вяжущего включает в себя совместное измельчение извести и песка (15% от ИКВ) до удельной поверхности 2700-2900 см/г. Подготовку песчаного шлама осуществляют мокрым помолом кремнеземистого компонента. Для осуществления мокрого помола в мельницу вводят воду температуры 45°С. В качестве мелющих тел используют металлические шары. В результате помола плотность шлама составляет 1,6-1,7 кг/л.
После подготовки всех сырьевых компонентов смесь тщательно перемешивают. Последовательность перемешивания: отдельно готовят сухой компонент - цемент и ИКВ, а также жидкий компонент - газообразователь, воду и дисперсию МУНТ. Далее перемешивают сухой и жидкий компоненты.
С целью интенсификации процесса вспучивания температура воды затворения должна находиться в интервале от 45-55°С.
Однородность смеси и равномерность ее вспучивания обеспечивается за счет тщательного перемешивания массы. Излишняя продолжительность перемешивания вредна, так как возможно начало процесса газообразования.
Перед формованием с помощью вискозиметра Суттарда определяют подвижность (текучесть) смеси.
Заливку смеси осуществляют в заранее подготовленную форму (очищенную и смазанную). Объем заливаемой смеси принимается с учетом вспучивания на 2/3 или 3/4 высоты формы.
После заливки газобетонной массы начинается ее интенсивное вспучивание, которое продолжается 10-15 минут.
Для предотвращения возможного оседания массива и набора им пластической прочности форму помещают в камеру тепловой выдержки, температура воздуха в которой 40-60°С.
Гидротермальную обработку газобетонных образцов проводят в промышленном автоклаве при избыточном давлении от 8 до 12 атм и соответствующей этому давлению температуре 150-200°С.
По описанному способу были изготовлены составы сырьевых смесей с различным соотношением ингредиентов.
Приготовленные составы прошли лабораторные испытания.
В таблице 1 приведены заявляемые составы сырьевых смесей и известный состав.
В таблице 2 представлены результаты лабораторных испытаний образцов, изготовленных из заявляемых и известных составов.
Как видно из таблицы 2, образцы автоклавного газобетона заявленных составов имеют показатели качества, по своему значению превышающие теплотехнические характеристики прототипа. Кроме того, характеристики образцов разработанного материала соответствуют требованиям ГОСТ 31359-2007.
Преимущество предлагаемого технического решения состоит в том, что оно способствует развитию автоклавного газобетона как эффективного утеплителя ограждающих конструкций зданий и сооружений, а также позволяет применять данный материал для теплоизоляции промышленных установок.