ПОЛИМЕРСИЛИКАТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЛИЦОВОЧНО-ДЕКОРАТИВНЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
POLYMER SILICATE-CONCRETE MIXTURE FOR MAKING FACING-DECORATIVE AND CONSTRUCTION PRODUCTS

Изобретение относится к области изготовления облицовочно-декоративных и строительных изделий, в частности к полимерсиликатобетонной смеси для изготовления облицовочно-декоративных и строительных изделий.
Известна полимерсиликатбетонная смесь [1], включающая жидкое стекло, кремнефтористый натрий, продукт на основе эфира ортокремневой кислоты и кислотостойкий наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
жидкое стекло
100
кремнефтористый натрий
12-15
тетрафуриловый эфир ортокремневой кислоты
1-3
кислотостойкий наполнитель
750-800
Наиболее близкой по технической сущности является полимербетонная смесь [2] на основе жидкого стекла, кремнефтористого натрия, полимерной добавки - смеси нефтеполимерной смолы с кубовым остатком ректификации стирола в соотношении 1:(1-1,5), наполнителя, порфиритового щебня при следующем соотношении компонентов, мас.%:
жидкое стекло
11-23
кремнефтористый натрий
1,5-4,3
указанная полимерная добавка
1-2
наполнитель
7-13
порфиритовый щебень
29-46
кварцевый песок
остальное
Недостатками этой сырьевой композиции являются большой расход жидкого стекла, недостаточно высокие прочностные характеристики (особенно предел прочности на изгиб), недостаточно высокие водостойкость и коэффициент размягчения.
Техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик, снижение водопоглощения, повышение водостойкости и коэффициента размягчения декоративно-облицовочных и строительных изделий.
3
2
12
14
Технический результат достигается за счет изготовления полимерсиликатобетонной смеси для облицовочно-декоративных и строительных изделий, состоящей из жидкого стекла с модулем 2,6-3,2 и плотностью 1,35-1,45 г/см, кремнефтористого натрия, полимерной добавки в виде ненасыщенной полиэфирной смолы на терефталевой основе, ПАВ в виде полиоксиэтиленгликолиевого эфира синтетических первичных высших спиртов фракций С-С, наполнителя в виде пылевидного кварца (маршалита) с удельной поверхностью не ниже 500 м/кг и комплексного заполнителя в виде кварцевого песка и щебня различных пород (мрамора, гранита, порфирита и др.) в соотношении (0,7-0,85):1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
жидкое стекло
10,5-15,5
кремнефтористый натрий
1,6-2,5
полимерная добавка в виде ненасыщенной
полиэфирной смолы на терефталевой основе
0,6-1,3
ПАВ на основе полиоксиэтиленгликолиевого эфира
синтетических первичных высших спиртов фракций C<sub>12</sub>-C<sub>14</sub>
0,1-0,25
пылевидный кварц (маршалит)
24,5-25,5
кварцевый песок
24,0-26,0
щебень
остальное
12
14
2
Отличие предложенной смеси от известной заключается во введении жидкого стекла в количестве 10,5-15,5, полимерной добавки в виде в виде ненасыщенной полиэфирной смолы на терефталевой основе в количестве 0,6-1,3 мас.%, ПАВ на основе полиоксиэтиленгликолиевого эфира синтетических первичных высших спиртов фракций С-С в количестве 0,1-0,25 мас.%, в качестве наполнителя смесь содержит пылевидный кварц с удельной поверхностью не менее 500 м/кг в количестве 24,5-25,5 мас.%, в качестве комплексного заполнителя содержит кварцевый песок и щебень различных пород в соотношении (0,7-0,78):1 кварцевого песка в количестве 24,0-26,0 мас.% и щебня в количестве 30,6-37,05 мас.%.
2
3
12
14
Предлагаемая полимерсиликатобетонная смесь за счет использования добавки ненасыщенной полиэфирной смолы на терефталевой основе, а также пылевидного кварца (маршалита) с удельной поверхностью не ниже 500 м/кг позволяет повысить прочность изделий (особенно на изгиб), повысить плотность, водостойкость и коэффициент размягчения и снизить водопоглощение, а использование полиоксиэтиленгликолиевого эфира синтетических первичных высших спиртов фракций C-C позволяет снизить расход жидкого стекла. Смесь обеспечивает объемную массу 2080-2110 кг/м, предел прочности на сжатие - 62,2-69,3 МПа, предел прочности на изгиб - 23,5-25,2 МПа, водопоглощение при 4-х часовом кипячении в воде - 3,02-4,06%, коэффициент водостойкости при выдерживании образцов под водой в течение 180 суток - 0,92-0,95%, коэффициент размягчения, определяемый по отношении предела прочности на изгиб образцов, выдержанных под слоем воды в течение 6 месяцев, к пределу прочности на изгиб исходных сухих образцов - 0,94-0,96, при этом расход жидкого стекла составляет 10,5-15,5%.
3
Полимерсиликатобетонная смесь в расчете на 100 кг готовится следующим образом. Пылевидный кварц в количестве 24,5-25,5 кг, кварцевый песок в количестве 2-26 кг и кремнефтористый натрий в количестве 1,6-2,5 кг смешиваются в течение 8-10 минут в бетоносмесителе, после этого в него дозируется щебень в количестве 30,6-37,05 мас.% кг и перемешивание осуществляется в течение 5 минут. Затем в бетоносмеситель дозируется отдельно перемешанная в лопастном смесителе в течение 3-5 минут смесь из жидкого стекла (0,5-15,5 кг) с модулем 2,6-3,2 и плотностью 1,35-1,45 г/см, полимерной добавки (0,6-1,3 кг) и ПАВ (0,1-0,25 кг). Количество полимерной добавки и ПАВ и кремнефтористого натрия пропорциональны массе жидкого стекла. Окончательное смешение осуществляется в течение 8-10 минут. Формование полимерсиликатобетонной смеси осуществляется методом литья в пластиковые формы, уплотнение смеси происходит за счет вибрирования под вакуумом в течение 2 минут. Твердение в течение первых суток происходит при комнатной температуре, а затем после расформования изделия подвергаются тепловой обработке при температуре 50-60°С в течение 4-6 часов. Изделия могут быть введены в эксплуатацию через 7 дней с момента формования. Для улучшения эксплуатационных свойств и декоративности изделия могут подвергаться шлифовке и полировке.
Пример
3
12
14
Полимерсиликатобетонная смесь в расчете на 100 кг готовится следующим образом. Пылевидный кварц в количестве 25 кг, кварцевый песок в количестве 25 кг и кремнефтористый натрий в количестве 2,1 кг смешиваются в течение 8-10 минут в бетоносмесителе, после этого в него дозируется щебень в количестве 32,7 кг и перемешивание осуществляется в течение 5 минут. Затем в бетоносмеситель дозируется отдельно перемешанная в течение 3-5 минут смесь из жидкого стекла 14 кг с модулем 2,8 и плотностью 1,41 г/см, полимерной добавки (1 кг) и ПАВ (0,2 кг). Количество полимерной добавки и ПАВ пропорциональны массе жидкого стекла. Окончательное смешение осуществляется в течение 8-10 минут. Пластиковые формы заполняются бетонной смесью и осуществляется их вибрирование под вакуумом в течение 2 минут. Твердение в течение первых суток происходит при комнатной температуре, а затем после расформования изделия подвергаются тепловой обработке при температуре 50-60°С в течение 4-6 часов. Испытания на прочность, водостойкость, водопоглощение и определение коэффициента размягчения проводятся на образцах-балочках размером 40×40×160 мм через 7-10 дней с момента изготовления смеси. Готовят смеси, составы которых указаны в табл.1. Для составов 1-5 в табл.1 в качестве полимерной добавки используется ненасыщенная полиэфирная смола на терефталевой основе, а в качестве ПАВ-полиоксиэтиленгликолиевый эфир синтетических первичных высших спиртов фракций C-C.
2
2
Для состава 6 в табл.1 в качестве полимерной добавки используется тетрафуриловый эфир ортокремневой кислоты в соответствие с [1], а для состава 7 в табл.1 в качестве полимерной добавки используется смесь нефтеполимерной смолы с кубовым остатком ректификации стирола в соотношении 1:(1-1,5) в соответствие с [2]. Для составов 1-5 наполнителем являлся пылевидный кварц с удельной поверхностью 500 м/кг, а для составов 6-7 - обычно используемая диабазовая мука с удельной поверхностью 350 м/кг. В качестве щебня для всех составов используется гранитная крошка - отход камнеобрабатывающих предприятий. В табл.2 приведены свойства составов предлагаемых полимерсиликатобетонных смесей по сравнению с известными составами. Следует отметить, что полимерсиликатобетонная смесь состава 6, приготовленная в соответствие с [1], обладала неудовлетворительной удобоукладываемостью вследствие недостаточного содержания жидкой фазы.
Из приведенных в табл.2 данных следует, что предлагаемая полимерсиликатобетонная смесь обладает более высокими прочностными характеристиками (особенно по пределу прочности на изгиб) и плотностью по сравнению с известными смесями. Кроме того, водопоглощение образцов примерно вдвое ниже, чем у аналога и прототипа, что обеспечивает хорошую морозостойкость изделий. Судя по коэффициенту водостойкости, предлагаемая смесь более устойчива к коррозии в воде, чем известные составы и, как видно из сопоставления коэффициентов размягчения, в гораздо меньшем объеме теряет прочностные характеристики в водонасыщенном состоянии после длительного пребывания в воде. Все это позволяет существенно расширить область ее применения. Причем эти результаты достигаются при более низком расходе жидкого стекла, чем у прототипа (состав 7). Известная смесь (состав 6) имеет сопоставимый расход жидкого стекла, но она показывает существенно более низкие прочностные характеристики.
Таблица 1
№ состава
Содержание компонентов, мас.%
Жидкое стекло
Кремнефтористый натрий
Полимер-ная добавка
ПАВ
Наполнитель
Кварцевый песок
Щебень
Соотношение песок: щебень
1
10,5
1,6
0,6
0,25
24,5
26
36,55
0,71
2
14,0
2,1
1,0
0,2
25
25
32,7
0,76
3
15,5
2,5
1,3
0,1
25
25
30,6
0,82
4
14,0
2,1
1,0
0,2
24,5
26
33,2
0,78
5
14,5
2,2
1,0
0,2
25,5
24
32,6
0,74
6
11,5
1,7
0,1
-
25
25
36,7
0,68
7
20,0
3,0
2
-
10
30
35
0,85
Таблица 2
№
Свойства образцов полимерсиликатобетона
состава
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
Предел прочности на сжатие, МПа
Предел прочности на изгиб, МПа
Водопогло-щение, %
Коэффициент водостойкости (срок испытания 180 сут)
Коэффициент размягчения (срок испытания 6 месяцев)
1
2100
62,2
23,5
4,06
0,92
0,94
2
2100
69,3
25,2
3,56
0,94
0,96
3
2080
64,1
23,8
3,02
0,95
0,96
4
2085
69,0
24,9
3,50
0,94
0,96
5
2089
68,7
24,8
3,54
0,95
0,95
6
1778
39,2
11,6
8,5
0,88
0,82
7
1750
54,1
15,9
7,3
0,84
0,88
Источники информации
1. Ю.И.Нянюшкин, Ю.А.Землянушнов, Н.Ф.Шестеркина, Н.Б.Бланк, В.В.Козлов, Н.А.Сальникова, В.И.Стаценко, Л.Е.Очаковский. Полимерсиликатбетонная смесь. АС №1114648, С04В 24/40 от 23.09.84.
2. Я.И.Швидко, B.C.Уколов, В.П.Архипова, B.C.Эпштейн, Е.А.Чайка. Бетонная смесь. АС №1620434, С04В 28/26 от 15.01.91.