CZ27023U1

CZ27023U1 - Směs pro přípravu pěnových materiálů na bázi čediče

Info

Publication number: CZ27023U1
Application number: CZ2014-29195U
Authority: CZ
Inventors: Pavel Vorlický
Original assignee: Pavel Vorlický
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2014-06-10

Description

Směs pro přípravu pěnových materiálů na bázi čediče

Oblast techniky

Technické řešení se týká směsi pro přípravu pěnových materiálů na bázi čediče, vytvořené ve formě práškové, sypké, granulované, vláknité nebo tuhé pórovité struktury a určené pro použití zejména ve formě pevných bloků, desek, obkladů a granulových výplní ve stavebnictví, v zahradní architektuře, v průmyslu a při uplatnění v exteriérech a interiérech staveb.

Dosavadní stav techniky

V současné době se ve stavebnictví projevuje rostoucí potřeba lehčených tepelně izolačních hmot vykazujících protipožární odolnost, jsou odolné proti vlhkosti a působení dalších přírodních vlivů a mají dobré tepelně izolační vlastnosti. Je známa řada řešení surovinové skladby směsí pro výrobu stavebních hmot, využívajících kromě přírodních surovin i různé recyklované odpadní organické i anorganické materiály, například plasty nebo drcené sklo. Jíž mnoho desetiletí se používá pro odlehčení staveb pěnové sklo různého složení a vlastností závislých na účelu stavby, když možné příklady výroby a složení tohoto skla jsou popsány například ve spisech CS 54 217, CS 67 056, CS 91152, CS 137 756, CS 160 742, CN 102 875 027, RU 2 351554, EP 2 657 302 nebo EP 2 647 605. Ve spise EP 1 723 087 je pak popisováno složení suroviny pro výrobu granulátu z pěnového skla obsahujícího jako základ drcené sklo s přídavkem vodního skla a nadouvadla a případně oxid vápenatý (CaO), oxid hlinitý (A1₂O₃), oxid hořečnatý (MgO) nebo oxid boritý (B₂O₃). Složení vícevrstvého pěnového skla je pak popsáno například ve spise US 4 833 015, kde jako nadouvadlo pro vrstvy sodného, borosilikátového nebo hliníkosilikátového skla jsou použity vápenec, uhličitan vápenatý (CaCO₃) nebo uhlík (C) a jako pojivo vodní sklo.

V mnoha případech se pro výrobu stavebních hmot v posledních letech využívá i práškový nebo vláknitý čedič různé velikosti zrn, který svými fyzikálními i chemickými vlastnostmi zaručuje splnění požadovaných parametrů lehčené hmoty. Ve spise DE 3 314 796 je např. popisováno složení žáruvzdorné keramické pěnové hmoty vyráběné ze směsi rozdrceného čediče nebo andezitu, kde jako nadouvadlo je použit karbid křemíku (SiC)a jako pojivo borax (Na₂[B₄O₅(OH)₄].8H₂O) nebo kyselina boritá (H₃BO₃). Spis DE 19 702 254 popisuje výrobu a složení hmoty pro použití ve formě lehkých stavebních bloků s vysokou pórovitostí, vytvořenou na bázi geopolymerů, kde jako nadouvadlo je použit karbid křemíku (SiC), jako pojivo vodní sklo, přičemž základní směs je doplněna o amorfní oxid křemičitý (SiO₂) nebo oxid hlinitý (A1₂O₃). Další příklad použití čediče ve stavebnictví je patrný například ze spisu LT 5 966 týkající se složení pórobetonu vyrobeného ze směsi vápna, portlandského cementu, písku, hliníkového prášku, pucolánu a čedičového vlákna s případným doplněním vody. Složení stavební hmoty pro výrobu lehčeného betonu je rovněž popsáno ve spise RU 2 379 266, kde je směs tvořena portlandským cementem, polystyrenem, čedičovým vláknem, pryskyřicí, expandovaným vermikulitem a plastifikátory, přičemž je určena k rozmíchání ve vodě. Složení ultralehkého pěnového betonu a jeho výroba je dále popsána ve spise CN 102 863 193, kde je čedičová pěna ve vodě smíchána cementovou pastou za přidání hydroxyethylmethylcelulozy, načež se směs nechá ve formě vytvrdnout za vzniku lehkého materiálu vykazujícího nízkou tepelnou vodivost, vysokou pevnost v tlaku a značnou požární odolnost, takže je vhodný k použití pro vnější tepelné izolační systémy. Konečně je pak znám pěnový stavební materiál popsaný ve spise RO 126 204, vykazující buněčnou strukturu s uzavřenými póry, který je určený pro použití ve stavebních konstrukcích a který je tvořen směsí čedičového prášku o velikosti zrn 80 až 100 pm a nadouvadla ve formě uhličitanu vápenatého (CaCO₃) o velikosti zrn 40 až 60 pm. Složky materiálu se mícháním zhomogenizují, následně se směs zahřeje na teplotu 900 °C a po prodlevě 15 až 30 minut se ochladí rychlostí 60 až 100 °C/min na teplotu okolí.

-1 CZ 27023 Ul

Snahou předkládaného technického řešení je představit a uvést do užívání novou snadno vyrobitelnou směs pro přípravu pěnových materiálů na bázi čediče, určenou především pro stavebnictví a vykazující vysokou užitnou hodnotu vzhledem k vynaloženým výrobním nákladům.

Podstata technického řešení

Stanoveného cíle je dosaženo technického řešení, kterým je směs pro přípravu pěnových materiálů na bází čediče, kde podstatou řešení je, že směs obsahuje 20 až 94 % hmotnostních čedičové drti ve formě prachu či vláken, 0,5 až 70 % hmotnostních drti recyklovaného skla, 3 až 30 % hmotnostních nadouvadla a 2 až 15 % hmotnostních vodního skla.

Ve výhodném provedení technického řešení se zrnitost čedičové drti pohybuje v rozmezí 15 až 1000 pm, zrnitost recyklovaného skla v rozmezí 15 až 1000 pm a zrnitost nadouvadla v rozmezí hodnot 15 až 500 pm, přičemž zrnitost nadouvadla je menší než je zrnitost čedičové drti a zrnitost recyklovaného skla.

Konečně je výhodné, když nadouvadlo je vybráno ze skupiny uhlíkový prach nebo struska nebo popílek s obsahem uhličitanu hořečnatého nebo uhličitanu vápenatého.

Novým technickým řešením se dosahuje vyššího účinku v tom, že pěnový materiál vyrobený z předkládané směsi je vodotěsný i parotěsný při zaručení nehořlavosti a biologické odolnosti proti působení hmyzu, hlodavců í napadení plísněmi a houbami. Dalšími jeho přednostmi je jeho vysoká pevnost v tlaku, tuhost a tvarová stálost bez závislosti na působení vnějšího prostředí nebo stárnutí. Materiály vyrobené z předkládané směsi pak vykazují chemickou odolnost proti atmosférické korozi a látkám obsaženým ve vzduchu, přičemž jsou také odolné proti působení ropných produktů. Rovněž je výhodné, že výrobky z dané směsi jsou snadno opracovatelné běžnými nástroji, například pilami, takže je možné jejich tvar přizpůsobit konkrétnímu zabudování do stavebních bloků. Konečně je nutné uvést, že výrobky z dané směsi jsou ekologicky nezávadné bez vlivu na životní prostředí, přičemž k jejich výrobě je využito recyklovatelného odpadního materiálu ve formě drceného skla.

Příklady provedení technického řešení

Konkrétní možné uplatnění směsí pro výrobu pěnových materiálů je dáno následujícími příklady jejich složení, přičemž zrnitost jednotlivých složek se pohybuje v rozmezí hodnot:

- čedičový prach či vlákna 15 až 1000 pm

- nadouvadlo 15 až 500 pm

- recyklované drcené sklo 15 až 1000 pm

- vodní sklo 2 až 15 pm, přičemž je žádoucí, aby nadouvadlo z důvodu lepšího rozložení ve směsi vykazovalo menší zrnitost, než má čedičový základ a recyklovaná skelná drť.

Příklad 1:

- čedičový prach či vlákna

- recyklované sklo

- nadouvadlo (uhlíkový prach)

- vodní sklo

Příklad 2:

- čedičový prach či vlákna % hmotnostních 0,5 % hmotnostních 25 % hmotnostních 4,5 % hmotnostních % hmotnostních

-2CZ 27023 Ul

- recyklované sklo - nadouvadlo (uhlíkový prach) - vodní sklo	40 % hmotnostních 15 % hmotnostních 5 % hmotnostních
Příklad 3: - čedičový prach či vlákna - recyklované sklo - nadouvadlo (karbid křemíku) - vodní sklo	10.5 % hmotnostních 70 % hmotnostních 15 % hmotnostních 4.5 % hmotnostních
Příklad 4: - čedičový prach či vlákna - recyklované sklo - nadouvadlo (uhlíkový prach) - vodní sklo	43 % hmotnostních 12 % hmotnostních 30 % hmotnostních 15 % hmotnostních
Příklad 5: - čedičový prach či vlákna - recyklované sklo - nadouvadlo (struska) - vodní sklo	70 % hmotnostních 20 % hmotnostních 5 % hmotnostních 5 % hmotnostních
Příklad 6: - čedičový prach či vlákna - recyklované sklo - nadouvadlo (popílek) - vodní sklo	94 % hmotnostních 1 % hmotnostních 3 % hmotnostní 2 % hmotnostní
Příklad 7: - čedičový prach či vlákna - recyklované sklo - nadouvadlo (popílek) - vodní sklo	20 % hmotnostních 60 % hmotnostních 15 % hmotnostních 5 % hmotnostních

Směs ve složení podle technického řešení je možno uplatnit při dvou způsobech výroby stavebních materiálů popsaných níže.

Při výrobě se nejdříve smíchá rozemletá čedičová drť, recyklované sklo, nadouvadlo a pojivo ve formě vodní báze Na₂SiO3, tedy vodní sklo ve speciálním míchacím zařízení za vzniku homogenní směsi. Takto připravená hmota se dále zpracovává v granulovacím zařízení za vzniku granulátu o velikosti 1 až 8 mm. Granulát se následně přemístí na tavící pás nebo do forem majících požadovaný tvar výsledného produktu. Na tavícím pásu dochází při teplotě tavení čediče a skla, tedy cca 1300 °C, k tavení granulátu za reakce nadouvadla vytvářejícího CO₂, který rovnoměrně proniká do materiálu, čímž dochází k výraznému zvětšení objemu hmoty a snížení její měrné objemové hmotnosti. Doba výdrže na teplotě tavení je závislá na množství používaného nadou-3CZ 27023 Ul vadla a viskozitě materiálu, pohybuje se v rozmezí 15 až 60 minut, a nesmí být překročena, aby nedocházelo k propouštění plynu až na povrch materiálu. Následně se materiál ochladí na teplotu nižší než je teplota tavení (do 600 °C) rychlostí 50 až 100 °C/min. Tím se zajistí, aby nedocházelo při volném ochlazování k vytěsňování plynu z materiálu, čímž by došlo k destrukci požadované buněčné struktury. Struktura materiálu se takto stabilizuje a pod bodem tavení už nedochází k jejímu výraznému ovlivnění. Poté se materiál volně ochlazuje v peci, aby nedocházelo k vysokému vnitřnímu pnutí, které je závislé na velikosti materiálu. Zchlazený materiál se dále opracovává broušením a řezáním na požadovaný vzhled výsledného produktu.

Pri druhém způsobu uplatnění směsi pro výrobu stěnových stavebních dílců probíhá první fáze výroby až do tavení granulátu na tavícím pásu stejně. Po napěnění materiálu vlivem působení CO₂ se vzniklý produkt válcuje, kdy tavenina probíhá mezi dvěma válci. To vede ke zploštění a protažení pórů ve směru válcování a celkovému zjemnění struktury materiálu za rovnoměrného rozdělení pórů. Po válcování musí následovat rychlé ochlazení za rychlosti 50 až 100°C/min, čímž se docílí zachování buněčné struktury. Takto se ochlazuje až do teploty 600 °C. Pod touto teplotou se materiál nechá volně ochladit. Vzniklý produkt má mnohem lepší mechanické vlastnosti, zvýší se mez kluzu, a tím i jeho pevnost, hlavně pevnost v tahu ve směru válcování. Produkt má díky válcování menší tloušťku, proto ho lze použít jako stěnové dílce apod.

Průmyslová využitelnost

Směs pro přípravu pěnových materiálů na bázi čediče je určena zejména k využití ve stavebnictví, v zahradní architektuře, v průmyslu a při uplatnění v exteriérech a interiérech staveb, neboť produkty z ní vyrobené jsou snadno opracovatelné, vykazují tvarovou stálost, jsou odolné vůči povětrnostním vlivům i chemickým látkám a vykazují dobré tepelně i zvukově izolační vlastnosti.

Claims

1. Směs pro přípravu pěnových materiálů na bázi čediče, vyznačující se tím, že obsahuje 20 až 94 % hmotnostních čedičové drti ve formě prachu či vláken, 0,5 až 70 % hmotnostních drti recyklovaného skla, 3 až 30 % hmotnostních nadouvadla a 2 až 15 % hmotnostních vodního skla.

2. Směs podle nároku 1, vyznačující se tím, že zrnitost čedičové drti se pohybuje v rozmezí 15 až 1000 pm, zrnitost recyklovaného skla v rozmezí 15 až 1000 pm a zrnitost nadouvadla v rozmezí hodnot 15 až 500 pm, přičemž zrnitost nadouvadla je menší, než je zrnitost čedičové drti a zrnitost recyklovaného skla.

3. Směs podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m , že nadouvadlo je vybráno ze skupiny uhlíkový prach, nebo struska, nebo popílek s obsahem uhličitanu hořečnatého nebo uhličitanu vápenatého.