ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2287505

ФОРМОВОЧНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПЕНОБЕТОНА

Имя изобретателя: Крутиков Вячеслав Александрович (RU); Дидик Алексей Александрович (RU); Яковлев Григорий Иванович (RU); Кодолов Владимир Иванович (RU); Плеханова Татьяна Анатольевна 
Имя патентообладателя: Ижевский Государственный Технический Университет
Адрес для переписки: 426069, г.Ижевск, ул. Студенческая, 7, Ижевский Государственный Технический Университет
Дата начала действия патента: 2005.05.03 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к сырьевым смесям, и может быть использовано при производстве пенобетонных изделий различного назначения. Техническим результатом является снижение энергозатратности строительных изделий, сведение усадки к минимуму и повышение теплофизических свойств теплоизоляционных изделий. Формовочная смесь для пенобетона содержит, мас.%: портландцемент 30,0-77,0, углеродные нанотрубки металлсодержащие 0,001-2,5, пенообразователь 0,4-0,7, вода - остальное. Причем она может дополнительно содержать 0-30 мас.% заполнителя - кварцевого песка.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к сырьевым смесям, и может быть использовано при производстве пенобетонных изделий различного назначения.

Известна сырьевая смесь для изготовления легкого бетона (авторское свидетельство SU №1588734, 1990), состоящая из: портландцемент 12,0-20,0, шлакопемзовый щебень 47,0-52,0; отход огнеупорного производства 8,0-13,0; зола электростанций 5,0-9,0; древесная омыленная смола 0,035-0,45; отходы металлургической извести 1,0-3,0; остальное - вода.

Недостатком данной смеси является высокая теплопроводность, так как используется шлакопемзовый щебень, имеющий большую плотность.

Наиболее близким аналогом для заявленного изобретения является сырьевая смесь для пенобетона, включающая, мас.%: цемент 33-77, углеродные кластеры фуллероидного типа 0,0001-2,0, вода - остальное, а и пенообразователь (патент РФ №2233254, 27.07.2004).

Технической задачей изобретения является снижение энергозатратности строительных изделий и создание формовочной смеси с составом, позволяющим свести усадку к минимуму и повысить теплофизические свойства теплоизоляционных изделий.

Сущность изобретения заключается в том, что формовочная смесь для пенобетона, содержащая цемент, воду, пенообразователь, углеродные нанотрубки, содержит углеродные нанотрубки металлосодержащие при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 30,0-77,0, пенообразователь 0,4-0,7, углеродные металлсодержащие нанотрубки металлосодержащие 0,001-2,5, вода - остальное. Смесь может дополнительно содержать заполнитель - кварцевый песок 0-30 мас.%.

Введение пенообразователя в структуру цементного камня создает полые области в виде пузырьков с воздухом, указанные нанотрубки располагаются на поверхности пузырьков и служат каркасом для образования кристаллогидратов цемента, т.е. укрепляют стенки полых областей. Стенки пузырьков становятся прочными и не дают усадку, а и повышают теплоизоляционные свойства. Использование кварцевого песка увеличивает плотность смеси и прочность.

На чертеже показана микроструктура пенобетонных образцов, полученная с использованием и без использования углеродных металлсодержащих нанотрубок.

Наглядно видно, что микроструктура образца пенобетона при наличии добавки стала более однородной, размер пор примерно одинаков, в результате эффект "схлопывания" пузырьков воздуха не происходит, и уменьшается теплопроводность структуры. Заявляемое изобретение поясняется примерами.

Пример 1

В аппарат по изготовлению пенобетонной смеси высыпают цемент, затем вливают воду. В отдельной емкости готовят пену путем смешения пенообразователя и воды. После этого соединяют пену с раствором цемента, добавляют углеродные металлсодержащие нанотрубки и в щадящем режиме перемешивают (до 600 об/мин). Затем под давлением подают полученную смесь в металлические формочки кубов со стороной 100 мм. Углеродные металлсодержащие нанотрубки используют полученные из смеси поливинилового спирта с хлоридом меди (I) или (II), взятых в мольных соотношениях (20-1):1, нагреваемой до 300°С. Примеры 3 и 4 - образцы получали, как в примере 1, но с иным содержанием нанотрубок.

Пример 2 (контрольный)

Образцы получали, как в примере 1, но в отсутствие углеродных металлсодержащих нанотрубок.

Приготовленная формовочная смесь имеет минимальную усадку после укладки ее в форму, поскольку углеродные металлосодержащие нанотрубки имеют высокую удельную поверхность и высокие прочностные показатели. Кроме того, металлосодержащие наночастицы являются структурообразующим элементом, в результате чего, расположившись на поверхности пленки пузыря, они являются соизмеримым по размерам материалом, "шаблоном", для дальнейшего расположения основных структурообразующих элементов цементного вяжущего кристаллогидратов, что и повышает стойкость пенобетонной смеси, способствует снижению усадки, повышению прочности пенобетона и, как следствие, увеличению коэффициента теплопроводности.

Для экспериментальной проверки эффективности заявленной смеси были приготовлены четыре состава формовочных смесей. Все составы, в том числе и прототип, приведены в табл.1. Результаты испытаний каждого состава, а именно значения усадки смеси после выдержки изделий в естественных условиях в течение 24 ч, коэффициент теплопроводности в 28-суточном возрасте после естественного твердения, приведены в табл.1.

 

Таблица 1 Сравнительные характеристики образцов пенобетонов
№ составов	2 (К)	1	3	4
Состав образцов мас.%	цемент - 68,3 пенообразователь - 0,43 вода - 31,27	цемент - 68,3 пенообразователь - 0,43 углеродные металлсодержащие нанотрубки - 0,001 вода - 31,269	цемент - 68,3 пенообразователь - 0,43 углеродные металлсодержащие нанотрубки - 0,025 вода - 31,245	Цемент - 68,3 Пенообразова тель - 0,43 углеродные металлсодержащие нанотрубки - 0,05 Вода - 31,22
Усадка образцов, %	3,8	1,1	1,3	0,9
Средняя плотность, кг/м 3	330	300	300	300
Коэффициент теплопроводности, Вт/К·м	0,065	0,052	0,049	0,045

Из приведенных данных видно, что пенобетонные изделия, полученные из предложенных составов смеси, имеют малую усадку при твердении и пониженные коэффициенты теплопроводности. Использование изобретения позволяет получать пенобетонные изделия неавтоклавного твердения без использования такого энергоемкого процесса, как автоклавная обработка.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Формовочная смесь для пенобетона, содержащая цемент, пенообразователь, воду и углеродные нанотрубки, отличающаяся тем, что она содержит углеродные нанотрубки металлсодержащие, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент	30,0-77,0
Пенообразователь	0,4-0,7
Указанные нанотрубки	0,001-2,5
Вода	Остальное

2. Формовочная смесь по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит 0-30 мас.% заполнителя - кварцевого песка.

Версия для печати
Дата публикации 17.01.2007гг

---

---