ОБЛЕГЧЕННАЯ ПЕНОЦЕМЕНТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
LIGHT-WEIGHT FOAM CEMENT COMPOSITION

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для получения легкого бетона конструкционно-теплоизоляционного назначения.
Известна сырьевая смесь для легкого бетона по патенту РФ №2204543, МПК С04В 38/08, 38/10, 2003, которая содержит цемент, вспененные гранулы полистирола и модифицированную добавку (пенообразователь), состоящую из смеси натриевой соли карбоксиметилированных оксиэтилированных изононилфенолов, рафинированного алкиларилсульфоната и соли закиси железа и аммония двойной сернокислой.
Недостатком строительного материала является низкая прочность 0,2-0,38 МПа в возрасте 28 суток.
Известен строительный материал, содержащий в качестве кремнеземистого компонента - аморфный кремнезем и поверхностно-активные вещества (сульфатное мыло, сульфидно-дрожжевую бражку) в сочетании с пенополистиролом (авт. св. №1616876, МПК С04В 28/04, 16/08, 1990).
Недостаток материала - низкая прочность, составляющая 0,14-0,15 МПа.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является легкий бетон на цементно-песчаном вяжущем с дроблеными отходами пенополиуретана и технической пене, описанный в способе получения безавтоклавного органо-неорганического особо легкого бетона по заявке №2006145270/03 (049419), МПК С04В 38/08, 2008.
Состав особо легкого бетона следующий:
цемент
25-60
кварцевый песок
0-30
отходы пенополиуретана
0,5-3,5
техническая пена
остальное
Общее содержание пены составляет 39,5-41,5%.
Недостатками особо легкого бетона являются:
- пониженная прочность (0,7-1,5 МПа), так как это материал теплоизоляционного назначения;
- сложность технологии - 2-сторонняя вибрация с пригрузом.
Задачей настоящего изобретения является повышение прочности с целью использования его в качестве материала конструкционно-теплоизоляционного назначения при упрощении технологии его получения.
9-12
Технический результат достигается тем, что облегченная пеноцементная композиция, включающая портландцемент, кремнеземистый компонент, дробленые отходы пенополиуретана и техническую пену на основе водного раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ), содержит в качестве кремнеземистого компонента аморфный кремнезем - диатомит фракции менее 0,5 мм, дробленые отходы пенополиуретана фракции менее 0,5 мм, в качестве водного раствора - ПАВ - 1-2%-ный раствор Неонола АФ- и дополнительно воду затворения при следующем соотношении компонентов, мас.%
портландцемент
60-70
указанный кремнеземистый компонент
1-4
указанные отходы пенополиуретана
6-4
указанный водный раствор ПАВ
5-10
вода затворения
20-21
Аморфный кремнезем (диатомит) сушился, дробился, измельчался, просеивался; использовалась тонкая фракция менее 0,5 мм. Он имеет высокую удельную поверхность и аморфную структуру. Введение диатомита в пенобетонную смесь способствует повышению ее пластической прочности и улучшению качества поровой структуры.
Отходы жесткого пенополиуретна измельчались, просеивались. Использовалась его тонкая фракция менее 0,5 мм.
9-12
9-12
Техническую пену на основе водного раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ) готовили в лабораторных условиях с помощью миксера с частотой вращения его лопастей 900 об/мин путем вспенивания 1-2% водного раствора Неонола АФ- (оксиэтилированные алкилфенолы на основе тримеров пропилена - см. Оптимизация процесса окислительной деструкции Неонола АФ / Ю.Н.Козырева, О.Е.Лебедева // Научные ведомости БелГУ. Серия Естественные науки. - 2005. - №2. - С.22).
Выбор ПАВ был обусловлен его способностью образовывать устойчивую с повышенной кратностью пену, не опадающую при совмещение с тонкой фракцией твердой фазы компонентов.
Облегченную пеноцементную композицию получают следующим образом.
Вначале готовят композицию путем смешения портландцемента, аморфного кремнезема и воды затворения. В полученную густую массу вводят пенный компонент. Систему обрабатывают миксером с частотой вращения его лопастей 500-900 об/мин. Вводят порошок отходов пенополиуретана. Получают кинетически устойчивую подвижную композицию с мелко ячеистой структурой с равномерно распределенными частицами пенополиуретана.
Композицию закладывают в форму 10×10×10 см, подвергают односторонней вибрации. Расслоение системы не обнаруживалось. Для первоначального схватывания систему термообрабатывают 1-2 часа при 80°С. Через 4 часа формы подвергают распалубке. Композицию выдерживают 28 суток при комнатной температуре для естественного твердения.
Образцы испытывались на прочность при сжатии по ГОСТ 10180-90 (Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам), плотность определялась по ГОСТ 12730.1-78 (Бетоны. Методы определения плотности), теплопроводность по ГОСТ 7076-87 (Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме)
Примеры составов и свойств получаемой облегченной пеноцементной композиции приведены соответственно в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Компоненты
Содержание, мас.%
Известный состав
1
2
3
4
5
1. Портландцемент М400
60
70
64
60
50
35
2. Кремнеземистый компонент
- кварцевый песок
30
-
-
-
-
-
- диатомит
-
1
3
4
5
8
3. Вода затворения
-
20
21
20
18
10
4. Отходы пенополиуретана
- фракция более 0,5 мм
0,5
-
-
-
-
-
- фракция менее 0,5 мм
-
4
5
6
1
0,5
5. Водный раствор ПАВ:
- 1-2% р-р окись амина
9,5
-
-
-
-
-
- 1-2% р-р Неонола АФ-9-12
-
5
7
10
26
46,5
Таблица 2
Свойства композиций
Составы
Известный состав
1
2
3
4
5
1. Средняя плотность, кг/м<sup>3</sup>
600
800
630
500
-
-
2. Предел прочность при сжатии, МПа
1,5
3,46
5,01
1,74
-
-
3. Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К
0,11
0,15
0,126
0,084
-
-
Как показали испытания, высокие физико-технические свойства имеют составы 1, 2 и 3. Составы 4 и 5 разрушаются при распалубке и имеют худшие показатели свойств. При использовании в качестве кремнеземистого компонента трепела или опока полученные образцы имели такие же физико-технические свойства, что и при использовании диатомита.
По сравнению с известным составом предлагаемая облегченная пеноцементная композиция обладает более высокой прочностью и представляет собой материал другого класса: конструкционно-теплоизоляционного назначения. Упрощена технология - нет необходимости в 2-сторонней вибрации.