ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННО-КОНСТРУКЦИОННАЯ КЛАДОЧНАЯ СМЕСЬ НА ОСНОВЕ ЛЕГКОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ
HEAT-INSULATION STRUCTURAL MASONRY ADMIXTURE BASED ON LIGHT FILLER

Теплоизоляционно-конструкционная кладочная смесь относится к строительным материалам и может быть использована при возведении зданий и сооружений, использующих в качестве основных стеновых материалов изделия теплоизоляционно-конструкционного назначения.
Известно применение теплоизоляционно-конструкционной кладочной смеси с использованием в качестве легкого заполнителя, например золы-унос (а.с. №1819875; МПК C04B 38/08; опубл.: 07.06.1993), перлита вспученного (пат. РФ №2394006; МПК C04B 38/08, C04B 38/10, C04B 24/24; опубл.: 10.07.2010), порообразователя - алюминиевая пудра (пат. РФ №2130442; МПК C04B 38/02, E04F 15/02, E04B 1/74; опубл.: 20.05.1999).
Недостатками этих составов являются низкие показатели пределов прочности при сжатии при высокой теплопроводности и средней плотности легкого бетона.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению, принятым за прототип, является смесь для изготовления легкого бетона, включающая цемент, полые микросферы, золу-уноса и воду, содержит в качестве полых микросфер полые микросферы - компонент золошлаковых смесей - отхода ГРЭС при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 25,4-30,9, зола-уноса 6,2-13,1, указанные микросферы 35,3-41,1, вода - остальное [пат. РФ №2154619, МПК C04B 38/08]. Недостатками известного состава также являются низкая теплопроводность, что не в достаточной мере удовлетворяет требованиям СНиП 23-02-2003 к ограждающим конструкциям.
Задача, решаемая изобретением, состоит в снижении теплопроводности, что способствует расширению арсенала технических средств для производства указанной кладочной смеси, а также снижению трудозатрат.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в реализации потенциала применяемой смеси полых микросфер и песка в совместной работе композита. Введение микросфер в цементный раствор, при замене лишь части песка по объему, позволяет создать прочный каркас на микро- и макроуровне, что, в конечном счете, увеличивает прочность кладочного раствора. Введение микросфер так же позволяет снизить теплопроводность кладочных растворов.
3
Технический результат достигается тем, что теплоизоляционно-конструкционная кладочная смесь на основе легкого заполнителя включает портландцемент ЦЕМ1-42.5Н, полые микросферы Новочеркасской ГРЭС, водоудерживающую добавку Mecellose FMC 24502, кварцевый песок Разуменского происхождения и воду. Процентное содержание легкого заполнителя варьируется не от массы портландцемента, а от объема песка, при следующем соотношении компонентов, кг/м:
цемент
173-346
песок
1260-700
микросферы
50-250
водоудерживающая добавка Mecellose
0,1% от массы цемента
вода
остальное
Характеристики исходных материалов
1. Цемент.
Цемент ЦЕМ1 42,5Н ГОСТ 31108-2003 ЗАО «Белгородский цемент».
2. Заполнитель.
Кварцевый песок Разуменский (Белгородская обл.). Химический состав приведен в табл.1.
Таблица 1
Химический состав кремнеземистого сырья
Наименование сырьевого материала
Химический состав:
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
SO<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
K<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O
п.п.п.
Кварцевый песок Разуменский (Белгородская обл.)
93,02
0,92
0,02
0,98
0,62
0,08
0,46
0,86
3. Микросферы - компонент золошлаковых смесей - отхода Новочеркасской ГРЭС, выделяемая безреагентной флотацией из золошлаковых смесей ГРЭС. Представляет собой мелкодисперсный неслеживающийся материал серого цвета. Форма гранул сферическая, поверхность гладкая, блестящая.
3
Плотность оболочки - 2490 кг/м
3
Средняя плотность гранул - 580 кг/м
3
Плотность насыпная - 380 кг/м
Диаметр - 20-200 мкм
Толщина оболочки - 5-15 мкм
Теплопроводность - 0,11-0,125 Вт/(м·К)
Прочность на сжатие в цилиндре - 1,8 МПа
4. Водоудерживающая добавка метилцеллюлоза (табл.2)
Таблица 2
Характеристи-ки продуктов
Внешний вид при (20-25°C)
Плотность при 20°C, кг/м<sup>3</sup>t
Кинематичес- кая вязкость при 20°C, м<sup>2</sup>/с, не более
(pH), в пределах
Температура застывания, °C, не выше
Mecellose FMC 24502
Мелкий белый порошок
1290-1310
50
7,0-10,0
-10°C
Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были изготовлены стандартные образцы с различным соотношением вышеперечисленных компонентов.
Образцы изготовлялись следующим образом. Предварительно смешивались компоненты в сухом состоянии (цемент, песок, микросфера) в соответствующей пропорции, из расчета на стандартный образец размерами 4×4×16 см. Перемешивание сухой смеси осуществлялось в течение 2 мин. Параллельно в заранее отмеренное количество воды добавлялась водоудерживающая добавка при непрерывном перемешивании, при этом температура воды должна находиться в пределах 1-20°C. Далее в смесь добавлялась приготовленная вода затворения и осуществлялось их совместное перемешивание в течение 2 мин. Затем производились формовка в течение 1,5 мин. Образцы помещались в камеру естественного твердения и хранились там 28 суток. Составы легкого раствора представлены в табл.3.
Составы и свойства теплоизоляционно-конструкционного кладочного раствора
Таблица 3
Состав предлагаемый
Физико-механические характеристики
№
Цемент, кг/м<sup>3</sup>
Песок, кг/м<sup>3</sup>
Микросферы, кг/м<sup>3</sup>
Водоудерживающая добавка, кг/м<sup>3</sup>
Вода, кг/м<sup>3</sup>
Коэффи-циент теплопроводности (λ), Вт/м·К
Прочность, МПа
Сред-няя плотно-сть, кг/м<sup>3</sup>
1
173
700
210
0,173
173
0,156
2,1
1083
2
173
1260
50
0,173
173
0,223
6,03
1552,2
3
173
1120
100
0,173
175
0,171
5,11
1463
4
173
980
150
0,173
178
0,191
4,32
1374,2
5
173
840
200
0,173
179
0,158
3,66
1284,6
6
173
700
250
0,173
183
0,146
3,10
1196,2
7
259
1260
50
0,259
260
0,234
7,12
1673
8
259
1120
100
0,259
265
0,185
6,03
1585
9
259
980
150
0,259
268
0,201
5,10
1496,2
10
259
840
200
0,259
280
0,186
4,32
1411
11
259
700
250
0,259
286
0,211
3,66
1323,4
12
346
1260
50
0,346
352
0,242
8,40
1798,8
13
346
1120
100
0,346
359
0,172
7,11
1711,6
14
346
980
150
0,346
372
0,21
6,02
1626,8
15
346
840
200
0,346
378
0,28
5,10
1539,2
16
346
700
250
0,346
385
0,263
4,32
1452
Состав известный
Цемент, %
Зола-уноса, %
Микросферы, %
Водоудер-живающая добавка, %
Вода, %
Коэффи-циент теплопроводности (λ), Вт/м·К
Прочность, МПа
Сред-няя плотность, кг/м<sup>3</sup>
16
24,4
13,4
41,5
-
20,7
0,175
13,6
865
Из данных таблицы следует, что легкий теплоизоляционно-конструкционный раствор предлагаемого состава обладает пониженной теплопроводностью.