КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОВЕСНОГО СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА
COMPOSITION FOR LIGHT-WEIGHT CONSTRUCTION MATERIAL MANUFACTURE

Изобретение относится к составам для производства легковесных строительных материалов и может быть использовано для изготовления бетонных изделий и конструкций.
Известна сырьевая смесь для теплоизоляционного материала, включающая латекс, отходы шерсти, опилки и гидрофобизирующую добавку и предназначенная для получения легковесных строительных изделий и конструкций (патент РФ №2203237, кл. С04В 26/02, опубл. 27.04.2003 г.).
Но эта смесь из-за своих компонентов имеет низкую прочность.
Известна также композиция для изготовления теплоизоляционного материала, включающая аморфный кремнезем, жидкое стекло и выгорающую добавку (опилки или труху соломы) и предназначенная для получения легковесного прочного конструкционного материала с высокими прочностными и эксплуатационными характеристиками (патент РФ №2209793, кл. С04В 28/26, 38/06, опубл. 10.08.2003 г.).
Однако эта композиция имеет высокий коэффициент теплопроводности. Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является композиция для изготовления легковесного огнеупорного строительного материала, при следующем соотношении компонентов в мас.%: портландцемент - 15,0-22,7; природный опаловидный кремнезем - 12,0-18,0; древесные опилки - 0,3-1,3; полимерная добавка - 0,5-0,6; пенообразователь - 0,4-0,5; вода - остальное (патент РФ №2300508, кл. С04В 38/08, опубл. 10.06.2007 г.).
И известная композиция имеет высокий коэффициент теплопроводности.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение композиции для изготовления легковесного строительного материала с низким коэффициентом теплопроводности при сохранении прочности.
Указанная задача решается тем, что в композицию для изготовления легковесного строительного материала, включающую портландцемент, древесные опилки, химическую добавку, пенообразователь и воду, дополнительно введены жидкое стекло и хлористый кальций, а в качестве химической добавки выбран продукт алкилирования отхода производства фенола кислородсодержащими органическими веществами при следующем соотношении компонентов, мас.%:
портландцемент
40,0-50,0
древесные опилки
8,0-12,0
продукт алкилирования отхода производства фенола
кислородсодержащими органическими веществами
0,1-0,5
жидкое стекло
1,0-1,5
хлористый кальций
0,2-0,5
пенообразователь
1,0-4,0
вода
остальное
Введение в композицию жидкого стекла приостанавливает выделение из древесных опилок водоредуцирующих веществ (глюкоза, сахароза, фруктоза) за счет образования на опилках пленки и сокращает процесс твердения цементного раствора.
А введение в композицию хлористого кальция интенсифицирует набор прочности в ранние сроки твердения пенобетонной массы.
Выбор же в качестве химической добавки продукта алкилирования отхода производства фенола кислородсодержащими органическими веществами (например, диолов, диальдегидов и др.) позволяет значительно увеличить содержание отхода лесопиления - древесных опилок, повысив теплоизоляционные свойства материала при сохранении прочностных характеристик.
Технический результат заключается в снижении коэффициента теплопроводности материала при сохранении прочности готовых изделий.
В качестве отхода производства фенола использовалась фенольная смола (она же «смола ФАС»), образующаяся в процессе производства фенола и ацетона по кумольному способу. Состав фенольной смолы (мас.%): фенол - 6-12; диметилфенилкарбинол - 0-7; л-кумилфенол -32-43; д-метилстирол и димеры - 7-23; ацетофенон - 7-9; остаток неидентифицированный - 2-15 [С.С.Никулин, В.С.Шеин, С.С.Злотский и др. Отходы и побочные продукты нефтехимических производств - сырье для органического синтеза, под ред. М.И.Черкашина. - М.: Химия, 1989. с.160]. При этом в качестве кислородсодержащих соединений могут быть использованы спирты. Так, известен способ получения 2,6-ди(третбутил)-4-кумилфенола алкилированием третбутанолом основного компонента фенольной смолы - л-кумилфенола (в кислой среде) [патент ЧССР №150822, 1971 г.].
3
3
Входящие в состав фенольной смолы фенолы различной структуры являются химически активными веществами, легко вступающими в процессы алкилирования по механизму электрофильного замещения [Олбрайт Л.Ф. Алкилирование. Исследование и промышленное оформление процесса. Под ред. Н.И.Урываловой. Пер. с англ. - М.: Химия, 1982, 337 с.; Химическая энциклопедия. T.1. Под ред. И.Л.Кнунянца, - М.: Советская энциклопедия, 1988, с.92]. Процесс алкилирования фенольной смолы производится по следующей схеме: одну часть фенольной смолы смешивают с 0,2-0,4 частей вторичного или третичного спирта и эквимолярным спирту количеством катализатора (АlСl, FеСl и т.п.). Смесь при перемешивании нагревают до 115°С и выдерживают при этой температуре 1,0-4,0 часа (временной разброс определяется необходимостью удаления легколетучих фракций фенольной смолы).
3
В качестве жидкого стекла использовано натриевое жидкое стекло по ГОСТу 13078-81 с силикатным модулем n=2,7 и плотностью 1,45-1,50 г/см, которое вводят в композицию в виде 5% раствора жидкого стекла, приготовленного следующим образом: берут 1 часть жидкого стекла и смешивают с 19 частями воды.
Пример приготовления пенобетонной смеси.
3
3
Пропускают древесные опилки через сито с 2-миллиметровыми ячейками. Затем смешивают в течение 10-15 мин древесные опилки с 5%-ым раствором жидкого стекла при их соотношении по массе, в частности соответственно 1-2,4. В качестве пленкообразующей добавки используют натриевое жидкое стекло по ГОСТ 13078-82. Одновременно готовят цементное тесто следующим образом: перемешивают в течение 5-8 мин заданное количество портландцемента (в частности, расход 300 кг/м) с водой затворения, в которой растворен и хлористый кальций (в частности, 2 кг/м). Ускорение процесса твердения обеспечивается введением в смесь хлорида кальция по ГОСТ 450-77. Через 5-7 мин после приготовления цементного теста в него вводят продукт алкилирования отхода производства фенола кислородсодержащими органическими веществами (например, диодами, диальдегидами и др.). Затем смешивают древесные опилки, обработанные раствором жидкого стекла, с модифицированным цементным тестом. После чего полученный продукт смешивают в течение 1,5-2,0 мин с раствором пенообразователя на основе ПБ-2000. Композиция для изготовления легковесного строительного материала готова.
Составы заявляемой композиции и свойства готовых изделий приведены в таблицах 1, 2.
Из таблицы 2 видно, что заявляемая композиция имеет более низкий коэффициент теплопроводности, что обеспечивает высокие теплозащитные свойства готовых изделий.
Таблица 1
Компонент
Составы предлагаемой композиции
Прототип
Портландцемент
40,0
50,0
15,0-22,7
Природный каолинит
-
-
2,0-6,0
Тонкомолотый бой
-
-
3,0-12,0
огнеупорного шамотного
кирпича
Природный опаловидный
-
-
12,0-18,0
кремнезем
Древесные опилки
8,0
12,0
0,3-1,3
Полимерная добавка
-
-
0,5-0,6
Пенообразователь
1,0
4,0
0,4-0,5
Продукт алкилирования отхода
ОД
0,5
-
производства фенола
кислородсодержащими
органическими веществами
Жидкое стекло
1,0
1,5
-
Хлористый кальций
0,2
0,5
-
Вода
остальное
остальное
остальное
Таблица 2
Состав
Средняя плотность, кг/м<sup>3</sup>
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К)
Предел прочности при сжатии, МПа
Прототип
250-300
0,08-0,09
0,45-0,9
Предлагаемой композиции
250-300
0,05-0,06
0,45-0,9