СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКОГО МАТЕРИАЛА
METHOD FOR PRODUCING LIGHT MATERIAL

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для получения легкого заполнителя бетонов.
Известен способ получения легкого материала путем продавливания массы сквозь экран с последующим обжигом (Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы. - М.: Стройиздат, 1986. С.105-106).
Недостатками способа являются сложность регулирования пористости и повышенная энергоемкость процесса за счет использования операции обжига, что снижает эффективность способа.
Наиболее близким техническим решением является способ получения легкого материала путем приготовления смеси на основе торфа и глины, продавливания ее через перфорированный экран с формированием нитевидного закрученного жгута с последующей нарезкой на гранулы, их сушки и термообработки - обжига (RU №2142438. Способ получения легкого материала (варианты). C04B 18/24, 1998).
Недостатками способа являются: ухудшение формуемости смеси за счет использования в ее составе волокнистого торфа, что снижает структурную прочность и требует более высокого давления при продавливании смеси через перфорированный экран, а также повышенный расход тепла за счет использования более энергоемкого процесса термообработки - обжига, что снижает эффективность способа в целом.
В основу настоящего изобретения положена задача по разработке более эффективного способа получения легкого заполнителя на основе использования местного недорогого сырья и отходов промышленности, а также использования менее энергоемкого процесса термообработки.
Техническим результатом является получение легкого заполнителя с повышенными прочностными свойствами.
Это достигается тем, что в известном способе, включающем получение гранул из торфяной смеси, сушку и термообработку, торфяную смесь готовят путем совместного помола полипропиленовых волокон и верхового торфа в массовом соотношении 1:5, добавляют воду, осуществляют из полученной пластичной смеси формование гранул и их сушку, а термообработку - при 120-130°C нагревом указанной смеси перед формованием или в течение 15-20 минут после сушки гранул.
Изобретение поясняется описанием конкретных примеров.
Пример 1
Состав сухой смеси на основе торфа задавался в соотношении - полипропиленовые волокна к торфу, как 1:5.
В качестве компонентов смеси были выбраны: высушенный верховой торф со степенью разложения 25-30% массой 2 кг и синтетические волокна - полипропиленовые волокна массой 0,4 кг, длиной 3-10 мм (отходы производства). Верховой торф, в отличие от низинного, обладает повышенным содержанием битумных веществ, поэтому он и был выбран в качестве основного компонента смеси.
Сухие компоненты мололи в шаровой мельнице в течение 20 минут. Далее в сухую смесь добавляли воду до достижения ею пластичной консистенции, для чего задавалось соотношение между количеством вводимой воды B и массой сухой смеси T, равное B/T=0,2. Формовали нитевидный жгут путем продавливания смеси через перфорированный вращающийся экран. Полученный жгут разрезали на гранулы длиной 15-20 мм и диаметром 4-6 мм, которые затем подсушивались и помещались в термокамеру, где при температуре 120-130°C выдерживались в течение 20 минут. В процессе термообработки из торфа частично выделялся битум, а полипропиленовые частички оплавлялись и тем самым скрепляли - склеивали частички торфа, образуя новую более прочную структуру гранул. Испытания полученных гранул на дробимость показали, что их прочность на дробимость составила 0,84 МПа, что на 23% выше, чем прочность гранул, полученных по технологии прототипа.
Пример 2
Состав сухой смеси и основные компоненты задавались, как было принято в примере 1. Пластичную смесь готовили так же, как в примере 1. Однако после приготовления пластичной смеси ее подвергали термообработке в течение 20 минут при температуре 120-130°C. Затем формовали нитевидный жгут путем продавливания горячей смеси через перфорированный вращающийся экран. Полученные жгуты разрезались на гранулы длиной 15-20 мм, диаметром 4-6 мм и подсушивались. Испытания полученных гранул на дробимость показали, что их прочность на дробимость составила 0,81 МПа, что на 19% выше, чем прочность гранул, полученных по технологии прототипа.
Выполнение термообработки отформованных гранул в ограниченном диапазоне температур 120-130°C объясняется необходимостью создания оптимальных условий для скрепления частиц торфа за счет оплавления полипропиленовых частиц, так как при более высоких температурах происходит возгорание торфа, а при более низких температурах - снижается скорость термообработки.
Совместный помол торфа и полипропиленовых волокон позволяет, во-первых, достигнуть более компактного и равномерного их распределения между собой, что повышает плотность, а соответственно и прочность гранул, а во-вторых, улучшить реологические свойства смеси путем повышения ее структурной прочности при армировании тонкодисперсными - молотыми полипропиленовыми частичками и, соответственно, снизить трещинообразование нитей жгута, получаемых при продавливании смеси сквозь перфорированный экран, что, в целом, повышает эффективность способа.
Замена же операции обжига на низкотемпературную термообработку позволяет значительно снизить энергоемкость технологического процесса, что также повышает эффективность способа.
Выполнение же термообработки уже приготовленной смеси позволяет повысить ее формуемость за счет улучшения ее пластических свойств разогретыми - оплавленными полипропиленовыми волокнами и, соответственно, снизить трещинообразование нитей жгута, получаемых при продавливании смеси сквозь перфорированный экран, при этом снижается и количество задаваемой воды в смеси, что повышает качество получаемых гранул и, в целом, повышает эффективность способа.
Способ получения легкого материала был опробован в лаборатории строительных материалов ТвГТУ и показал возможность его реализации в производственных условиях.