СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗАВТОКЛАВНОГО ОРГАНО-НЕОРГАНИЧЕСКОГО ОСОБО ЛЕГКОГО БЕТОНА
METHOD FOR PRODUCTION OF AUTOCLAVE-FREE ORGANIC-INORGANIC ESPECIALLY LIGHT CONCRETE

3
Изобретение относится к способам изготовления строительных пористых теплоизоляционных материалов с плотностью 250-600 кг/м.
Для всех видов гражданского, промышленного, энергетического строительства большой интерес представляют пенополиуретаны, так как обладают высокими теплоизоляционными свойствами, водо- и атмосферостойкостью, стойкостью к грибкам, высокими звукоизолирующими свойствами, значительной прочностью. Применение дробленых отходов пенополиуретана, в связи с их многотоннажностью и дешевизной, делают их рентабельными для изготовления легких бетонов на цементном вяжущем.
Известен способ получения полимерных изделий, применяемых в строительстве, в виде сплошного блока пенополиуретана с измельченным неорганическим наполнителем, заключающийся в проведении взаимодействия дозированных количеств полиизоцианатов с простыми или сложными короткоцепными полиолами и введение дисперсного наполнителя, например, кварцевого песка (см. Г.А.Булатов «Пенополиуретаны в машиностроении и строительстве». - М.: Машиностроение, 1978. - с.12, 19, 25).
Недостаток: высокая стоимость, горючесть, сложность равномерного диспергирования наполнителя в массе блока.
Известен способ получения легкого полистиролбетона (RU №2230717 C1, C04B 38/08, 38/10), путем получения изделий в формах, уплотнения путем вибрации, отверждения смеси под пригрузом, тепловой обработки.
Недостаток: повышенная плотность, низкая прочность.
3
2
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ получения безавтоклавного особо легкого бетона на цементном вяжущем, заключающийся в перемешивании цементного вяжущего с гранулами вспененного полимера, смешивании полученной массы с технической пеной, изготовляемой в пеногенераторе героторного типа при вращении героторной пары со скоростью 1000-1200 об/мин (см. патент RU 2132835 C1, МПК С04В 38/10, 40/00). В указанном патенте в качестве гранул вспененного полимера используется гранулированный пенополистирол фракции 2,5-10 мм с насыпной плотностью 10 кг/м. В качестве наполнителя используется золошлаковая смесь тепловых электростанций мелкозернистая с удельной поверхностью 400 кг/м по ГОСТ 25552-91, известь молотая кальциевая по ГОСТ 9179. Техническая пена готовится на основе 1%-ного раствора окиси амина.
Недостатком известного способа является: низкая прочность получаемого бетона; необходимость использования вспененных гранул полистирола (его технология сложная: эмульсионная полимеризация стирола в смеси с пенообразователем, вспенивание гранул в спец. условиях);
применение золошлаковой смеси ТЭС (их в настоящее время просто нет, т.к. современные ТЭС ориентированы на газ; а для остающихся ТЭС на угле предусмотрено мокрое золошлакоудаление), а применение извести снижает водостойкость материала.
Задача изобретения: повышение прочности легкого бетона; снижение многокомпонентности.
Технический результат достигается применением способа получения безавтоклавного органо-неорганического особо легкого бетона, включающего перемешивание портландцемента и наполнителя с гранулами вспененного полимера, смешивание приготовленной массы с технической пеной на основе 1%-ного раствора окиси амина, приготовленной на парогенераторе героторного типа, помещение полученной пенобетонной смеси в формы, твердение на воздухе, тепловую обработку, отличающегося тем, что используют в качестве наполнителя кварцевый песок с модулем крупности 1,5, в качестве гранул вспененного полимера - дробленые отходы пенополиуретана фракции 5-15 мм или 2-6 мм, указанную смесь подвергают в формах вибрации с пригрузом последовательно с нижней и верхней стороны при давлении 0,01 МПа при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент 25-60
Указанный кварцевый песок 0-30
Указанные отходы пенополиуретана 0,5-3,5
Указанная техническая пена - остальное
3
3
Пример 1. Для приготовления пенобетона плотностью 250 кг/м были использованы (мас.%): портландцемент М 600-25; дробленые отходы пенополиуретана фракции 5-15 мм с насыпной плотностью 10 кг/м - 3,5; техническая пена - 71,5. Техническая пена на основе 1%-ного раствора окиси амина готовилась в парогенераторе героторного типа при скорости вращения героторной пары 1000 об/мин.
Приготовленная пенобетонная смесь закладывалась в формы 10×10×10 см, подвергалась вибрации с пригрузом. Осуществлялась щадящая вибрация, чтобы не нарушалась пенистая микроструктура, в течение 8-10 секунд под пригрузом при давлении 0,01 МПа, также осуществлялась вибрация с пригрузом с противоположной стороны. После суточного твердения пенобетонная смесь подвергалась тепловой обработке в течение 12 часов при 80-85°С.
3
3
Пример 2. Для приготовления пенобетона плотностью 400 кг/м использованы (мас.%): портландцемент М 600-40; мелкозернистый кварцевый песок модульностью М кр 1,5-15; отходы пенополиуретана фракции 2-6 мм с насыпной плотностью 12 кг/м - 1,5; техническая пена, полученная в пеногенераторе при скорости вращения героторной пары 1200 об/мин, 43,5.
Приготовленная пенобетонная смесь закладывалась в формы 10×10×10 см, подвергалась двухсторонней вибрации с пригрузом, выдержке на воздухе. После суточного твердения подвергалась тепловой обработке в течение 12 часов при 80-85°С.
3
Пример 3. Для приготовления пенобетона плотностью 600 кг/м использованы (мас.%): портландцемент М 400-60; кварцевый песок - 30; отходы пенополиуретана - 0,5; техническая пена, полученная в пеногенераторе при скорости вращения героторной пары 1200 об/мин,  -9,5.
Приготовленная пенобетонная смесь закладывалась в формы 10×10×10 см, подвергалась двухсторонней вибрации с пригрузом, выдержке на воздухе. После суточного твердения подвергалась тепловой обработке 12 часов при 80-85°С.
Образцы испытывались на сжатие через 4 часа после распалубки по ГОСТ 10180-90, плотность образцов в сухом состоянии определялись по ГОСТ 12730-78, теплопроводность по ГОСТ 7076-87.
Свойства получаемого легкого бетона в сопоставлении с прототипом представлены в табл.1.
Таблица 1Свойства легкого бетона на цементном вяжущем
Примеры
Свойства
Плотность в сухом состоянии,кг/м<sup>3</sup>
Прочность, МПа
Теплопроводность, кДж/мК
1
250
0,7
0,08
2
400
1,0
0,1
3
600
1,5
0,11
Прототип Патент RU 2132835
350
0,25-0,32
Влияние вибрации с пригрузом на отношение твердой и газовой фаз по высоте куба определялось по образцам, полученным по примеру 2.
Данные представлены в табл. 2.
Таблица 2Влияние вибрации с пригрузом на соотношение твердой и газовой фаз
Высота сечения куба снизу наверх, см
Соотношение твердой и газовой фаз, %Вибрация
односторонняя
двухсторонняя
1-3
92-8
85-15
3-6
90-10
85-15
6-10
85-15
85-15
Более высокая прочность получаемого легкого бетона связана с наличием у полиуретана полярных изоцианатных групп и особенностями его поверхности, а именно, дробленая структура, что связано с более высокой удельной поверхностью наполнителя и наличием открытых приповерхностных пор. Указанные соотношения компонентов являются оптимальными. При изменении соотношения либо чрезмерно увеличивается прочность за счет увеличения плотности (увеличение цемента и песка), либо снижается плотность (увеличение содержания отходов пенополиуретана и пены) за счет снижения прочности (уменьшения связующего). В последнем случае также имеет место ухудшение формуемости массы. Применение щадящей вибрации связано с обстоятельством, что пеномасса обладает большим количеством газовой фазы и значительной повреждаемостью. Пригруз обеспечивает фиксацию поверхностно расположенных гранул. Требуемая объемная однородность массы достигается двухсторонней вибрацией. Гранулы в изготовленных из композиций образцах не отделяются друг от друга и не выскакивают из образца.