PL234161B1

PL234161B1 - Kompozytowy materiał włóknisto-cementowy z dodatkiem popiołu lotnego i jego zastosowanie

Info

Publication number: PL234161B1
Application number: PL415125A
Authority: PL
Inventors: Krzysztof Schabowicz; Tomasz Gorzelańczyk; Aleksander Kapelko
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2020-01-31
Also published as: PL415125A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kompozytowy materiał włóknisto-cementowy z dodatkiem popiołu lotnego o podwyższonych parametrach fizyko-mechanicznych. Przedmiotem wynalazku jest również zastosowanie kompozytowego materiału włóknisto-cementowego z dodatkiem popiołu lotnego jako budowlanego elementu konstrukcyjnego, zwłaszcza wykończeniowego w postaci płyty włóknisto-cementowej.

Kompozytowy materiał cementowy z dodatkiem włókien wzmacniających znany jest z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.400447, który przeznaczony jest na płytki dekoracyjne i ich wykończenie. Materiał składa się z cementu wiążącego w ilości 17,0-32,5% wagowych, piasku w ilości 48,5-76,0% wagowych, perlitu w ilości 0,5-3% wagowych, włókien wzmacniających w ilości 0,6-1% wagowych, polimeru akrylowego w ilości 0,3-1% wagowych, polimeru na bazie estrów polikarboksylatu w ilości 0,05-1% wagowych, pigmentu w ilości 0,55-1,5% wagowych oraz wody w ilości 5,0-11,5% wagowych.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.389572 znany jest konstrukcyjno-izolacyjny materiał budowlany, który zawiera cement portlandzki w ilości 350-500 kg, piasek płukany o granulacie do 2 mm w ilości 30-250 kg, kruszywo popiołowe o gr. 0-4 mm w ilości 5-100 kg, perlit w ilości 0,5-10 kg, zeolit w ilości 0,5-50 kg, kruszywo bazaltowe w ilości 0,5-50 kg, pył styropianowy w ilości 15-300 l, włókno polipropylenowe o grubości ca 2 mm w ilości 0,2-1 kg, środek spieniający w ilości 0,4-1,5 l, nitkal w ilości 0,5-2,5 l, gruntofor w ilości 0,5-1,5 l, wodę o temp. 6-16°C w ilości 200-250 l. Wytworzona mieszanka zostaje chemicznie i mechanicznie spieniona, podlegając w dalszej technologii dowolnemu budowlanemu formowaniu.

Kompozycja do wytwarzania płyty budowlanej wzmocnionej włóknem i płyta budowlana ujawnione zostały w europejskim opisie patentowym nr EP1992597. Płyta budowlana jako składniki spoiwa zawiera 30-40% wagowych cementu, 32-40% wagowych krzemionki, wzmacniane włókna celulozowe 4-10% wagowych. Ponadto kompozycja w stanie suchym zawiera 8-12% wagowych miki, 4-8% wagowych wollastonitu, oraz co najmniej jeden związek zdolny do uwalniania aluminium Al³⁺ w warunkach utwardzania w autoklawie, przy czym kompozycja ta zawiera 0,02-2,2% wagowych Al³⁺. Związek zdolny do uwalniania aluminium Al³⁺ wybrany jest z grupy składającej się z wodorotlenku glinu, boksytu lub bemitu, a także ich mieszanin. Spoiwo na bazie cementu jest wybrane z grupy składającej się z cementu portlandzkiego, cementu wielkopiecowego, cementu portlandzkiego z trasem, klinkieru i ich mieszanin. Stosunek wagowy cementu do krzemionki mieści się w zakresie od 48 : 52 do 53 : 47.

W polskim opisie patentowym nr PL 168 612 ujawniono sposób wytwarzania wyrobów z włóknocementu pozbawionego włókien azbestowych, który polega na tym, że łączy się następujące składniki: włókna celulozowe w ilości od 2 do 5% wag., proszki mikrokrzemionkowe, sepiolitowe lub kaolinowe albo popiół lotny w ilości od 5 do 10% wag., włókna wzmacniające w ilości od 1 do 3% wag., środki likwidujące naprężenia wynikające z rozszerzalności gotowych wyrobów w ilości od 5 do 10% wag., flokulator w wodzie, wraz z cementem portlandzkim 325, formuje się wyroby i poddaje się je sezonowaniu, polegającemu na końcowym kondycjonowaniu termicznym w komorze o kontrolowanej temperaturze.

Pomimo istnienia wielu rozwiązań dostępnych w stanie techniki dotyczących materiałów kompozytowych zaistniała potrzeba opracowania nowego składu materiału kompozytowego z dodatkiem popiołu lotnego, który charakteryzuje się podwyższonymi parametrami fizyko-mechanicznymi.

Istota kompozytowego materiału włóknisto-cementowego z dodatkiem popiołu lotnego zawierającego popiół lotny, włókna celulozowe, włókna wzmacniające, cement oraz flokulant, według wynalazku polega na tym, że zawiera cement w ilości od 54,00% do 60,00% wagowych, popiół lotny w ilości od 24,35% do 35,62% wagowych, włókna celulozowe w ilości od 8,11% do 12,16% wagowych, włókna PVA w ilości od 0,67% do 0,83%, stearynian aluminium w ilości od 0,20 do 0,80% oraz flokulant w ilości od 0,01% do 0,03% wagowych, przy czym włókna celulozowe korzystnie zawierają celulozę pozyskaną z makulatury w ilości nieprzekraczającej 50% wagowych.

Korzystnie cement wybrany jest z grupy: cement portlandzki CEM I 32,5 N, cement portlandzki CEM I 32,5 R, cement portlandzki CEM I 42,5 N lub cement portlandzki CEM I 42,5 R.

Istotą wynalazku jest również zastosowanie kompozytowego materiału włóknisto-cementowego z dodatkiem popiołu lotnego do wytwarzania budowlanego elementu konstrukcyjnego, zwłaszcza wykończeniowego w postaci płyty włóknisto-cementowej o polepszonych parametrach fizykochemicznych.

Kompozytowy materiał, według wynalazku, może być stosowany przede wszystkim do wytwarzania płyt jak również można z niego wytwarzać wyroby trójwymiarowe np. płyty faliste oraz dachówki. W wyniku przeprowadzonych badań nieoczekiwanie okazało się, że uzyskany nowy skład materiału

PL 234 161 Β1 włóknisto-cementowego według wynalazku cechuje się polepszoną wytrzymałością, jest stabilny wymiarowo, nie wymaga ciągłej konserwacji i jest odporny szczególnie na działanie wilgoci oraz grzybów pleśniowych.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest bliżej w przykładach realizacji nie ograniczając jego zakresu.

Przykład 1

Kompozytowy materiał włóknisto-cementowy wytwarzany jest z popiołu lotnego w ilości 29,62% wagowych, włókien celulozowych w ilości 9,00% wagowych, włókien PVA w ilości 0,75% wagowych, cementu portlandzkiego (CEM I 32,5 N) w ilości 60,00% wagowych, stearynianu aluminium w ilości 0,60% wagowych i flokulanta w ilości 0,03% wagowych.

Materiał w stanie suchym nadaje się na zastosowania zewnętrzne.

Przykład 2

Kompozytowy materiał włóknisto-cementowy wytwarzany jest z popiołu lotnego w ilości 32,62% wagowych, włókien celulozowych w ilości 9,00% wagowych, włókien PVA w ilości 0,75% wagowych, cementu portlandzkiego (CEM I 42,5 R) w ilości 57,00% wagowych, stearynianu aluminium w ilości 0,60% wagowych i flokulanta w ilości 0,03% wagowych.

Materiał w stanie suchym nadaje się na zastosowania zewnętrzne.

Przykład 3

Kompozytowy materiał włóknisto-cementowy wytwarzany jest z popiołu lotnego w ilości 35,62% wagowych, włókien celulozowych w ilości 9,00% wagowych, włókien PVA w ilości 0,75% wagowych, cementu portlandzkiego (CEM I 42,5 N) w ilości 54,00% wagowych, stearynianu aluminium w ilości 0,60% wagowych i flokulanta w ilości 0,03% wagowych.

Materiał w stanie suchym nadaje się na zastosowania zewnętrzne.

Przykład 3

Materiał w stanie suchym nadaje się na zastosowania zewnętrzne.

Przykład 4

Otrzymany materiał włóknisto-cementowy o składzie z przykładu 2 w postaci gotowej płyty włóknisto-cementowej poddano badaniom w zakresie właściwości fizyko-mechanicznych. Dla porównania takim samym badaniom poddano standardową płytę do zastosowania na zewnątrz.

Przeprowadzono następujące badania takie jak: wilgotność, nasiąkliwość, szczelność, gęstość objętościowa oraz wytrzymałość na zginanie płyty w stanie suchym na podstawie porównania ze standardową płytą zewnętrzną. Uzyskano następujące wyniki dotyczące właściwości fizyko-mechanicznych, które przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1

Cechy fizyko-mechaniczne materiału płyt	Płyta standardowa zewnętrzna	Płyta z popiołem lotnym według wynalazku
Wilgotność	0,012	Zmniejszenie wilgotności o 8-10%
Nasiąkliwość	0,108	Zmniejszenie nasiąkliwości o 8-12%
Szczelność	0,827	Zwiększenie szczelności o 79%
Gęstość objętościowa	1600 kg/m³	Zmniejszenie gęstości objętościowej o 7-11%
Wytrzymałość na zginanie płyty w stanie suchym	29,50 MPa	Wzrost wytrzymałości na zginanie o 10-15%

PL 234 161 B1

Dzięki właściwościom pucolanowym zastosowanego popiołu lotnego w obecności w roztworze z hydrolizy faz krzemianowych cementu portlandzkiego uzyskuje się większą szczelność materiału o 7-9%, mniejszą nasiąkliwość wodą od 8% do 12%, przy jednoczesnym wzroście wytrzymałości od 10% do 15% w stosunku do materiału kompozytowego niezawierającego w swoim składzie popiołu lotnego.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Kompozytowy materiał włóknisto-cementowy z dodatkiem popiołu lotnego, zawierający włókna celulozowe, włókna wzmacniające, cement oraz flokulant, znamienny tym, że zawiera cement w ilości od 54,00% do 60,00% wagowych, popiół lotny w ilości od 24,35% do 35,62% wagowych, włókna celulozowe w ilości od 8,11% do 12,16% wagowych, włókna PVA w ilości od 0,67% do 0,83%, stearynian aluminium w ilości od 0,20 do 0,80% oraz flokulant w ilości od 0,01% do 0,03% wagowych, przy czym włókna celulozowe korzystnie zawierają celulozę pozyskaną z makulatury w ilości nieprzekraczającej 50% wagowych.
2. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że cement wybrany jest z grupy: cement portlandzki CEM I 32,5 N, cement portlandzki CEM 1 32,5 R, cement portlandzki CEM I 42,5 N lub cement portlandzki CEM I 42,5 R.
3. Zastosowanie kompozytowego materiału włóknisto-cementowego z dodatkiem popiołu lotnego określonego w zastrz. 1 jako budowlanego elementu konstrukcyjnego, zwłaszcza wykończeniowego w postaci płyty włóknisto-cementowej.