CS201629B1

CS201629B1 - Mixture for producing silicate insulation with low volume massiveness

Info

Publication number: CS201629B1
Application number: CS567677A
Authority: CS
Inventors: Bohuslav Bures; Vladimir Franc; Jiri Jochman; Frantisek Kasnik; Josef Pridal
Original assignee: Bohuslav Bures; Vladimir Franc; Jiri Jochman; Frantisek Kasnik; Josef Pridal
Priority date: 1977-08-31
Filing date: 1977-08-31
Publication date: 1980-11-28

Description

Vynález se týká směsi pro výrobu silikátové izolace o nízké objemové' hmotnosti vykazující pevnost v tlaku minimálně 0,5 MPa a objemovou hmotnost 180 až 250 kg/m³, připravované hydrotermálním opracováním.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low bulk density silicate insulation composition having a compressive strength of at least 0.5 MPa and a bulk density of 180 to 250 kg / m ³ prepared by hydrothermal treatment.

Je znáima příprava a použití silikátových tepelně izolačních hmot, tvořených v podstatě vodnatými křemičitany vápenatými, vykazujícími homogenní, mikroporézní struktury a obsahujících obvykle určitý podíl vláken, zejména anorganických, jako příkladně azbest. Tyto hmoty se připravují hydrotermálním zpracováním směsi vápenaté a křemičité složky spolu s vlákny a za přítomnosti velkého objemu vody, zejména spojeným s předběžnou reakcí zmíněných složek při teplotách pod 100 °C. Objemné gely, které při tomto předreagování vznikají, jsou předpokladem dosažení požadovaných vlastností při nízké objemové hmotnosti a umožňují tváření metodou filtračního lisování. Jakostní výrobky určitého chemického složení a s ustálenými fyzikálními vlastnostmi se vyznačují strukturou, tvořenou v podstatě mikrokrystalickými hydrosilikáty tobermoritem 5 CaO . 6 SiO₂ .It is known to prepare and use silicate thermal insulating materials consisting essentially of aqueous calcium silicates having homogeneous, microporous structures and containing usually a certain proportion of fibers, especially inorganic fibers, such as asbestos. These compositions are prepared by hydrothermally treating a mixture of the calcium and silica components together with the fibers and in the presence of a large volume of water, particularly associated with the preliminary reaction of said components at temperatures below 100 ° C. The bulky gels that result from this pre-reaction are a prerequisite for achieving the desired properties at a low bulk density and allow filter pressing to form. Quality products of a certain chemical composition and with stable physical properties are characterized by a structure consisting essentially of microcrystalline hydrosilicates tobermorite 5 CaO. 6 SiO ₂ .

. 5 H₂O, xonotlitem 5 CaO . 5 SiO₂ . H₂O, anebo jejich směsemi. Výrobky tohoto typu vykazují velmi nízkou tepelnou vodivost a vzhledem k přítomnosti mfcovýztuže rovněž dobré fyzikálně-mechanické vlastnosti, zej201629 ména pevnost v tahu za. ohybu, a to i při velmi nízkých objemových hmotnostech (až 175 kg/m³). Jsou z těchto důvodů široce používány v oblasti průmyslových izolací a v náročných stavebních aplikacích.. 5 H ₂ O, xonotlit 5 CaO. 5 SiO ₂ . H ₂ O, or mixtures thereof. Products of this type exhibit very low thermal conductivity and, due to the presence of reinforcement, also have good physico-mechanical properties, in particular less tensile strength. bending, even at very low density (up to 175 kg / m ³ ). For these reasons, they are widely used in industrial insulation and in demanding construction applications.

Dále je znám tepelně a zvukově-izolační plyinosilikát, připravovaný z křemičitého písku, vápna a hliníkového prášku v objemových hmotnostech 250 až 300 kg/m³ (pevnost v tlaku 0,6 MPa) a 300 až 350 kg/m³ (pevnost v tlaku 0,8 MPa). Je určen především pro tepelnou izolaci plechových střech, jako zvukoabsorbční materiál apod. Jsou rovněž známy výrobky na bázi perlitu a cementového pojivá s přísadou azbestu a výrobky připravované z perlitu a vápna, anebo perlitu vápno-křemičitého pojivá hydrotermálním zpracováním, tzv. silikátperlit. Cementoperlitové hmoty s přísadou azbestu vykazují objemovou hmotnost 200 až 400 kg/m³ a pevnost za ohybu 0,2 až 0,36 MPa a jsou používány především k tepelné izolaci energetických agregátů, jako parních turbin apod. Hmoty na bázi perlitu a vápna, připravované lisováním v polosuchém stavu, dosahují při poměru vápno : perlit 1 :6 minimální objemovou hmotnost 250 kg/m³ a pevnost v tlaku 0,7 až 0,8 MPa. Hmoty připravované z perlitu a vápmokřemiČitého (pojivá vibračním formováním dosahují při poměru vápnokřemičité pojivo : perlit 1 : 5 minimální objemovou hmotnost 350 kg/m³ a pevnost v tlaku 1,0 MPa. Jsou používány jako tepelně-izolační materiál ve stavebních aplikacích a jako průmyslové izolace. Rovněž jsou známy plynosilikáty na bázi perlitu a vápnopískového pojivá o objemové hmotnosti cca 300 kg/m³ a pevnosti v tlaku pod 0,5 MPa.It is also known thermal and acoustic insulating plyinosilicate, prepared from silica sand, lime and aluminum powder in bulk density of 250 to 300 kg / m ³ (compressive strength 0.6 MPa) and 300 to 350 kg / m ³ (compressive strength) 0.8 MPa). It is designed especially for thermal insulation of sheet metal roofs, as sound-absorbing material, etc. There are also known products based on perlite and cement binder with the addition of asbestos and products prepared from perlite and lime, or lime-silicate binders by hydrothermal treatment, so-called silicateperlite. Cementoperlite materials with the addition of asbestos have a bulk density of 200 to 400 kg / m ³ and a bending strength of 0.2 to 0.36 MPa and are used primarily for thermal insulation of energy aggregates such as steam turbines, etc. Perlite and lime based materials prepared at a lime: perlite ratio of 1: 6, they achieve a minimum bulk density of 250 kg / m ³ and a compressive strength of 0.7 to 0.8 MPa. Composites made from perlite and silicate (bonded by vibration molding at a lime / silicate binder: perlite ratio of 1: 5 have a minimum bulk density of 350 kg / m ³ and a compressive strength of 1.0 MPa. They are used as thermal insulation material in construction and industrial applications Also known are perlite and lime sand binders having a density of approximately 300 kg / m ³ and a compressive strength below 0.5 MPa.

Jak patrno, dosahuje se u hmot prostých vláknité výztuže (azbestu), to je u izolačního pórobetonu a u silikátperlitu spodní hranice objemových hmotností v rozmezí 250 až 300 kg/m³, při ještě vyhovujících fyzikálněmechanických vlastnostech z hlediska manipulačních, montážních a provozních pevností. Další snižování objemové hmotnosti vede u těchto hmot k výraznému poklesu pevnosti v tahu za ohybu i v tlaku, což vyvolává vysokou zmetkovitost, rozrušování materiálu při dopravě a montáži a znemožňuje praktickou aplikaci. Použití vláknité mikrovýztuže, jmenovitě azbestu, klade určité nároky z hlediska výrobní technologie, ovlivňuje v jisté míře ekonomiku a není vždy žádoucí vzhledem k otázkám ochrany prostředí a hygieny práce.As can be seen, in the case of asbestos-free materials, i.e., insulating aerated concrete and in the case of silicateperlite, the lower limit of bulk density is in the range of 250 to 300 kg / m ³ , while still satisfying physico-mechanical properties in terms of handling, assembly and operational strengths. Further reduction of the bulk density of these materials leads to a significant decrease in flexural and compressive strength, which results in high rejects, material breakage during transport and assembly, and makes practical application impossible. The use of fibrous micro-reinforcement, namely asbestos, places certain demands on production technology, affects the economy to some extent and is not always desirable with regard to environmental protection and occupational hygiene issues.

Pro některé účely je žádoucí použít levný tepelně-izolační materiál s co nejnižší objemovou hmotností, tj. pod 250 kg/m³, při postačujících pevnostních vlastnostech pro danou aplikaci, jakož i vyhovujících manipulačních a montážních pevnostech. Příkladem jsou izolační výplně sendvičových střešních dílců, dále izolace umožňující maximální odlehčenost při naprosté nehořlavosti v porovnání s organickými pěnovými umělými hmotami, jakož i zvýšenou tuhostí a odolností vůči tlakovému zatížení ve srovnání s plstěmi minerálních vláken apod.For some purposes it is desirable to use a low cost thermal insulating material with as low bulk density as possible, i.e. below 250 kg / m ³ , with sufficient strength properties for the application as well as satisfactory handling and assembly strengths. Examples are insulating fillers for sandwich roof panels, insulation allowing maximum lightweight with total fire resistance compared to organic foam plastics, as well as increased rigidity and resistance to compressive load compared to mineral fiber felt, etc.

Uvedené nedostatky odstraňuje směs pro výrobu silikátové izolace o nízké objemové hmotnosti, vykazující pevnost v tlaku minimálně 0,5 MPa a objemovou hmotnost 180 až 250 kg/m³, připravované hydrotermálním zpracováním podle vynálezu, jehož podstata je v tom, že sestává z 35 až 50 hmot. % křemeliny, popřípadě v kombinaci s mletým křemičitým pískem o specifickém povrchu minimálně 7000 cm²/g, s výhodou nad 10 000 cm²/g, z 20 až 25 hmotnostních % portlandského cementu, z 20 až 25 hmotnostních % vápna, 10 až 15 hmotnostních % expandovaného perlitu a z 0,15 až 0,2 hmotnostních % hliníkového prášku. Směs pro výrobu silikátové izolace o nízké objemové hmotnosti může obsahovat do 5 hmotnostních % úletu z výroby krystalického křemíku nebo ferrosilicia na úkor sníženého obsahu křemeliny a do 5 hmotnostních % vláknité složky, s výhodou krátkovláknitého azbestu, vztaženo na celkový obsah pevných složek. Je účelné použít předem mletou křemičitou složku, v případě použití křemičitého písku na specifický povrch minimálně 7000 cm²/g, nejlépe nad 10 000 cm²/g a mleté vápno a provést společně krátkodobé domletí směsi obou složek s cementem. Do takto připravené směsi se vmíchá expandovaný perlit a směs se homogenizuje. Perlit je vhodný netříděný, o střední objemové hmotnosti 150 kg/m³.The above-mentioned drawbacks are overcome by a low bulk density silicate insulation composition having a compressive strength of at least 0.5 MPa and a bulk density of 180 to 250 kg / m ³ prepared by the hydrothermal treatment of the invention, which consists of 50 wt. % kieselguhr, optionally in combination with ground quartz sand having a specific surface area of at least 7000 cm ² / g, preferably above 10 000 cm ² / g, from 20 to 25 wt.% Portland cement, from 20 to 25 wt.% lime, 10 to 15 wt. % of expanded perlite and from 0.15 to 0.2% by weight of aluminum powder. The low bulk silicate insulation composition may contain up to 5% by weight of the crystalline silicon or ferrosilicon production at the expense of reduced kieselguhr and up to 5% by weight of the fibrous component, preferably short-fiber asbestos, based on the total solids content. It is expedient to use a pre-ground silica component, in the case of using quartz sand to a specific surface of at least 7000 cm ² / g, preferably above 10 000 cm ² / g and ground lime and to carry out a short grinding of the two components with cement. Expanded perlite is mixed into the mixture thus prepared and homogenized. Perlite is suitable unsorted, with a mean density of 150 kg / m ³ .

Postupuje se příkladně tak, že se jemně mletá křemelina smísí s cementem a mletým vápnem a provede se domletí v kulovém mlýnu na příslušnou jemnost. Nato se přidá expandovaný perlit a směs se zhomogenizuje. Výsledná směs se rozmíchá v příslušném množství vody, přidá se hliníkový prášek a hmota se odleje do formy a podrobí autoklávovému zpracování při tlaku 1,3 MPa a výdrži 6 hod. Výsledný produkt se suší, řeže a případně podrobuje kalibraci a dalšímu zpracování.For example, the finely ground diatomaceous earth is mixed with cement and ground lime and ground in a ball mill to the appropriate fineness. Expanded perlite is then added and the mixture is homogenized. The resulting mixture is stirred in an appropriate amount of water, aluminum powder is added and the mass is poured into a mold and subjected to an autoclave at 1.3 MPa and held for 6 hours. The resulting product is dried, cut and optionally subjected to calibration and further processing.

Použití přísady jemně disperzního, nekrystalickěho, vysoce aktivního kysličníku křemičitého, jakým jsou úlety z výroby krystalického křemíku, popřípadě ferrosilicia, v množství do 5 hmotnostních %, s výhodou 4 hmotností %, umožňuje dosáhnout zvýšení pevnosti v tlaku výrobku až o 0,15 MPa. Přísada dobře rozvolněné vláknité složky, jako krátkovláknitého azbestu,, umožňuje pro určité aplikace dosáhnout zlepšení některých fyzikálněmeohanických vlastností, jako pevnosti v tahu za ohybu.The use of an additive of finely dispersed, non-crystalline, highly active silica, such as fumes from the production of crystalline silicon or ferrosilicon, in an amount of up to 5% by weight, preferably 4% by weight, makes it possible to achieve an increase in compressive strength of the product up to 0.15 MPa. The addition of a well-disintegrated fibrous component, such as short-fiber asbestos, makes it possible, for certain applications, to achieve an improvement in some physico-mechanical properties, such as flexural tensile strength.

Výhoda směsi pro výrobu silikátové izolace o nízké objemové hmotnosti je v tom, že je možno ji vyrábět při relativně nízkých vlastních nákladech ve velkých objemech v podstatě s využitím zařízení používaného pro výrobu pórobetonu, přičemž mimořádně nízká objemová hmotnost při dostačující pevnosti a tuhosti umožňuje její použití pro lehké konstrukce, vyžadující maximální odlehčenost použitých prvků, jakož i v tom, že suroviny pro získání této směsi pro výrobu izolační hmoty jsou dostupné a relativně levné.The advantage of the low bulk density silicate insulation composition is that it can be manufactured at relatively low in-house cost in large volumes using essentially the apparatus used for the production of aerated concrete, while the extremely low bulk density with sufficient strength and stiffness allows its use for lightweight structures requiring maximum lightness of the elements used, and in that the raw materials for obtaining this compound for the production of the insulating material are available and relatively inexpensive.

Příklady provedeníExamples

Příklad 1Example 1

Byla použita směs, Obsahující 39 hmotnostních % křemeliny o obsahu SiO₂ ve vysušeném vzorku 82% a zbytku na sítě 0,063 %, 25 hmotnostních % portlandského cementu, 25 hmotnostních % mletého vápna, 11 hmotnostních % expandovahého perlitu zn. 150 a 0,2 hmotnostní % hliníkového prášku (vztaženo na celkovou hmotnost pevných složek). Směs bez perlitu a hliníkového prášku byla domleta 5 minut v kulovém mlýnu; propad sítem 0,063 činil 83,8 %. Nato byla provedena homogenizace s periitem po dobu 15 minut a směs byla po rozmíchání ve vodě při vodním součiniteli 1,67 a přidáním hliníkového prášku odlita do forem a autoklávována při 1,3 MPa. Objemová hmotnost vysušeného prvku činila 241 kg/m³, pevnost v tlaku 0,64 MPa.A mixture comprising 39% by weight of diatomaceous earth on the content of _SiO2 in the dried sample and the remainder 82% to 0,063%, 25 wt% Portland cement, 25 weight% ground lime, 11% by weight of perlite expandovahého Ref. 150 and 0.2 part by weight % aluminum powder (based on the total weight of the solids). The mixture without perlite and aluminum powder was ground in a ball mill for 5 minutes; the sieve drop of 0.063 was 83.8%. Thereafter, it was homogenized with a periite for 15 minutes, and after stirring in water at a water coefficient of 1.67 and adding aluminum powder, the mixture was poured into molds and autoclaved at 1.3 MPa. The bulk density of the dried element was 241 kg / m ³ , the compressive strength was 0.64 MPa.

Příklad 2Example 2

Postupováno bylo stejně jako v příkladu 1, pouze byly ke směsi přidány 3 hmotnostní % úletu z výroby krystalického křemíku, na al úfcor příslušného snížení obsahu křemeliny. Objemová hmotnost výsledného vysušeného prvku činila 244-kg/m³, pevnost v tlaku 0,77 MPa.The procedure was the same as in Example 1, except that 3% by weight of the particulate matter from the production of crystalline silicon was added to the mixture to reduce the kieselguhr content accordingly. The bulk density of the resulting dried element was 244-kg / m ³ , the compressive strength was 0.77 MPa.

Příklad 3Example 3

Postupováno bylo stejně jako v příkladu 1, pouze jako křemičitá složka byla použita směs 20 % křemeliny a 80 % křemičitého písku, mletého na specifický povrch 10 600 om^{1 2}/g, v celkovém množství 36 hmotnostních % a přísada expandovaného perlitu činila 14 hmotnostních %. Propad sítem 0,063 domleté směsi činil 85,6%. Objemová hmotnost výsledného prvku činila 247 kg/m³, pevnost v tlaku 0,72 MPa.Procedure was as in Example 1 except that a silica component with a mixture of 20% diatomaceous earth and 80% of silica sand, ground to a specific surface of 10 600 M ^{1 2} / g, a total amount of 36 wt% and additive expanded perlite was 14 wt% . The sieve drop of the 0.063 milled mixture was 85.6%. The bulk density of the resulting element was 247 kg / m ³ , the compressive strength was 0.72 MPa.

Příklad 4Example 4

Postupováno bylo stejně jako v příkladu 1, složení směsi bylo pozměněno na 44 hmotnostních % křemeliny, 20 hmotnostních % vápna; obsah ostatních složek byl nezměněn. Objemová hmotnost výsledného prvku činila 226 kg/m³, pevnost v tlaku 0,83 MPa.The procedure was as in Example 1, the composition of the mixture was changed to 44 wt. the contents of the other ingredients were unchanged. The bulk density of the resulting element was 226 kg / m ³ , the compressive strength was 0.83 MPa.

Příklad 5Example 5

Složení výchozí směsi činilo 49 hmotnostních % křemeliny, 20 hmotnostních % cementu, 20 hmotnostních % vápna, 11 hmotnostních % expandovaného perlitu, 0,2 hmotnostní % hliníkového prášku. Postupováno bylo jako v příkladu 1; objemová hmotnost výsledného prvku činila 224 kg/m³, pevnost v tlaku 0,55 MPa.The composition of the starting mixture was 49 wt% diatomaceous earth, 20 wt% cement, 20 wt% lime, 11 wt% expanded perlite, 0.2 wt% aluminum powder. The procedure was as in Example 1; the density of the resulting element was 224 kg / m ³ , the compressive strength was 0.55 MPa.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A composition for the production of a low density silicate insulation having a compressive strength of at least 0.5 MPa and a bulk density of 180 to 250 kg / m ³ , prepared by hydrothermal treatment, characterized in that it consists of 35 to 50% by weight of diatomaceous earth, optionally in combination with ground quartz sand having a specific surface area of at least 7000 cm ² / g, preferably. above 10 000 cm ² / g, from 20 to 25% by weight of Portland cement, from 20 to 25% by weight of lime, from 10 to 15% by weight of expanded perlite and from 0.15 to 0.5. % by weight of aluminum powder.

2. A composition according to claim 1, comprising up to 5% by weight of the particulate matter from the production of crystalline silicon or ferrosilicon at the expense of reduced kieselguhr and up to 5% by weight of the fibrous component, preferably short-fiber asbestos; based on the total solids content.