Патент на изобретение №2396233

(54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННОГО ПЕНОБЕТОНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к композициям пенобетона с применением дисперсного армирования волокнами и может быть использовано для производства изделий в стационарных условиях и непосредственно на стройплощадке. Композиция для изготовления дисперсно-армированного пенобетона включает, мас.ч: портландцемент 100, кварцевый песок с модулем крупности М_кр, равным 0,9-1,2, 60-80, базальтовое волокно 0,1-0,5, 0,3-0,6%-ный водный раствор пенообразователя «Laston» 50-70. Технический результат – повышение прочности пенобетона на сжатие и на растяжение при изгибе. 1 табл.

Изобретение относится к композициям пенобетона с применением дисперсного армирования волокнами и может быть использовано для производства изделий в стационарных условиях и непосредственно на стройплощадке.

Известна сырьевая смесь для изготовления ячеистых бетонов, включающая портландцемент, заполнитель в виде отходов камнедробления горных пород с размером зерен до 1,25 мм, пенообразователь, дисперсную арматуру и воду, при соотношении компонентов, вес.%: портландцемент 27-32; отходы камнедробления горных пород фр. менее 0,14 мм 15-20, от 0,14 до 1,25 мм 10-15; пенообразователь – ПО-ЗНП 0,10-0,25; дисперсная арматура 0,5-2,0; вода – остальное [RU 2133244 С1, дата приоритета 29.09.1997, дата публикации 20.07.1999, автор Моргун Л.В.].

Недостатком известной сырьевой смеси является низкая прочность на сжатие ячеистого бетона, обусловленная незначительным влиянием содержания дисперсной арматуры на повышение прочности бетона на сжатие вследствие использования синтетической арматуры, не обладающей достаточным сцеплением с растворной частью бетона.

Известна композиция для изготовления дисперсно-армированного пенобетона, принятая в качестве прототипа, включающая компоненты в количестве, мас.ч.: портландцемент 100; кварцевый песок 10-95; раствор пенообразователя 50-70; компонент дисперсного армирования – кокосовое волокно 1-3. [RU 2235082 С1, дата приоритета 31.03.2003, дата публикации 27.08.2004, авторы Румянцев Б.М. и др., прототип].

Недостатком прототипа является низкая прочность на сжатие и растяжение при изгибе, обусловленная низкой эффективностью армирования кокосовыми волокнами, т.к. кокосовое волокно обладает более низкой прочностью на разрыв.

Задачей изобретения является повышение прочности пенобетона на сжатие и на растяжение при изгибе.

Для решения поставленной задачи композиция для изготовления дисперсно-армированного пенобетона, включающая портландцемент, кварцевый песок, компонент дисперсного армирования и 0,3-0,6%-ный водный раствор пенообразователя, согласно изобретению в качестве компонента дисперсного армирования содержит базальтовое волокно, в качестве пенообразователя – «Laston», кварцевый песок с модулем крупности М_кр., равным 0,9-1,2, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: портландцемент 100, указанный кварцевый песок 60-80, указанный водный раствор пенообразователя 50-70, базальтовое волокно 0,1-0,5.

Сочетание базальтового волокна с кварцевым песком в указанных соотношениях позволяет получать при использовании портландцемента марки не ниже “400” стойкий к трещинообразованию пенобетон неавтоклавного твердения со средней плотностью в сухом состоянии 700-900 кг/м³, прочностью при сжатии 3,07-5,78 МПа и прочностью на растяжение при изгибе 1,62-2,27 МПа после 28 суток твердения в нормальных условиях (при 20°С).

Базальтовое волокно, изготовленное по известной технологии из расплава горных пород, содержит в основном SiO₂ – 42%, CaO – 8%, Al₂О₃ – 17% и Fе₂O₃ – 11%, что обусловливает высокую стойкость его в щелочных средах.

Базальтовое волокно обладает необходимой упругостью для равномерного распределения его в цементном растворе практически в любых количествах, имеет длину 6-18 см, диаметр 0,13-0,17 мм и характеризуется высокой прочностью на разрыв 1500 МПа.

Изготовление базальтового волокна из горных пород обуславливает шероховатую поверхность волокон. Шероховатость на поверхности волокна способствует лучшему сцеплению волокон с растворной частью бетона.

При хранении минерального волокна в нормальных условиях содержание капиллярной влаги в нем составляет не более 1%.

Цемент должен удовлетворять требованиям, предъявляемым к портландцементу и его разновидностям, и иметь марку предпочтительно “400”-“500”. Содержание С₃А не должно превышать 6%.

Кварцевый песок должен удовлетворять требованиям стандартов для производства штукатурных растворов. Предпочтительный модуль крупности песка М_кр равен 0,9-1,2. Лучшие результаты дает песок, имеющий остаток на сите с диаметром отверстий 0,63 мм не более 5 мас.% при размере зерен преимущественно в интервале 0,1-0,5 мм. Песок должен содержать SiO₂ не менее 90%, слюды не более 0,5%, илистых и глинистых примесей не более 3%.

Пенобетонная смесь готовится любым известным способом с применением совместимого с цементом пенообразователя – «Laston».

Белковый пенообразователь «Laston» производства фирмы “Laston” SPA, Италия, соответствующий ASTM 869-80, представляет собой водный раствор животной крови со стабилизаторами, кратностью пены рабочего раствора с объемной долей пенообразователя 3% не менее 8, устойчивостью пены не менее 360 сек. Пенообразователь «Laston» плотностью 1,3 г/см³ смешивают с водой до получения концентрации 0,3-0,6%, что соответствует расходу товарного пенообразователя в количестве 2 л на 50 л воды. Из полученного рабочего раствора взбивают пену до кратности 4-12, выраженной отношением объема пены к объему рабочего раствора. Готовую пену направляют в растворосмеситель и при непрерывном вращении рабочего органа засыпают в него базальтовое волокно, кварцевый песок и портландцемент в заданном соотношении. Смеситель останавливают при исчезновении белых пятен пены.

Концентрацию рабочего раствора пенообразователя, его количество на замес и кратность пены подбирают опытным путем в зависимости от заданной средней плотности пенобетона в сухом состоянии.

Полученную пенобетонную смесь заливают в формы. Залитые формы выдерживают до распалубочной прочности, вынимают образцы из форм и хранят в нормальных условиях при 20±2°С.

Испытания проводят через 28 суток твердения в нормальных условиях. Перед испытаниями образцы сушат при 95-105°С до постоянной массы. Далее определяют их среднюю плотность, предел прочности на сжатии и предел прочности на растяжение при изгибе.

Составы и свойства разработанной композиции приведены в таблице.

Из таблицы видно, что прочность на растяжение при изгибе в разработанных составах превышает прочность составов прототипа, кроме того, наблюдается прирост прочности на сжатие в разработанных составах.

Повышение прочностных характеристик позволит использовать данный материал в сейсмически опасных районах.

Показатели	Контрольный	Составы прототипа	Разработанные составы
1	2	3	1	2	3
Компоненты (мас.ч.)
Портландцемент	100	100	100	100	100	100	100
Базальтовое волокно	–	–	–	–	0,15	0,3	0,4
Кокосовое волокно	–	1,0	1,4	1,8	–	–	–
Кварцевый песок Мкр=0,9-1,2	80	95	80	65	80	80	80
Пенообразователь «Laston» плотностью водного раствора 1,3 г/см3, концентрация водного раствора 0,3-0,6%	60	–	–	–	60	70	60
Свойства пенобетона после 28 суток твердения в н.у.
Средняя плотность, кг/м3	800	900	800	700	700	800	700
Прочность при сжатии, МПа	2,47	5,5	3,25	2,75	3,07	4,12	5,78
Прочность на растяжение при изгибе, МПа	0,88	0,4	0,3	0,28	1,62	1,83	2,27

Формула изобретения

Композиция для изготовления дисперсно-армированного пенобетона, включающая портландцемент, кварцевый песок, компонент дисперсного армирования и 0,3-0,6%-ный водный раствор пенообразователя, отличающаяся тем, что в качестве компонента дисперсного армирования содержит базальтовое волокно, в качестве пенообразователя – «Laston», кварцевый песок с модулем крупности М_кр, равным 0,9-1,2, при следующем соотношении компонентов, мас.ч: