RU2409529C1 - Heat-insulating composite material - Google Patents
Heat-insulating composite material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2409529C1 RU2409529C1 RU2009122275A RU2009122275A RU2409529C1 RU 2409529 C1 RU2409529 C1 RU 2409529C1 RU 2009122275 A RU2009122275 A RU 2009122275A RU 2009122275 A RU2009122275 A RU 2009122275A RU 2409529 C1 RU2409529 C1 RU 2409529C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- peat
- heat
- composite material
- gypsum
- urea
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Building Environments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоизоляционным материалам, а более конкретно к стеновым конструкционно-теплоизоляционным материалам с повышенной теплозащитой, изготовленным из местных сырьевых материалов, которые могут найти применение в строительстве малоэтажных зданий промышленного и сельскохозяйственного назначения, жилых домов, а также при изготовлении межкомнатных и межквартирных перегородок.The invention relates to heat-insulating materials, and more particularly to wall structural and heat-insulating materials with increased thermal protection, made from local raw materials, which can be used in the construction of low-rise buildings for industrial and agricultural purposes, residential buildings, as well as in the manufacture of interior and interroom partitions.
Известно изобретение «Композиция для изготовления архитектурно-строительных изделий» (патент РФ на изобретение №2039721). Материал этих изделий представляет собой композицию, включающую гипс, ортофосфорную кислоту, пигмент и органическую кислоту. В качестве органической кислоты используется 2%-ный водный раствор лимонной кислоты.The invention is known "Composition for the manufacture of architectural and construction products" (RF patent for the invention No. 2039721). The material of these products is a composition comprising gypsum, phosphoric acid, pigment and organic acid. As an organic acid, a 2% aqueous solution of citric acid is used.
Недостаток вышеназванных изделий - высокая стоимость за счет использования ортофосфорной кислоты, а также повышенная плотность изделий, что не позволяет использовать их в качестве теплоизоляционных.The disadvantage of the above products is the high cost due to the use of phosphoric acid, as well as the increased density of the products, which does not allow them to be used as heat insulation.
Известны материалы, из которых изготавливают мелкоштучные стеновые блоки, состоящие из гипсового вяжущего и древесного заполнителя («Стеновые материалы и изделия»: Учебное пособие / В.Ф.Завадский, А.Ф.Косач, П.П.Дерябин. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2005. - 254 с.).Known materials from which are made small piece wall blocks consisting of gypsum binder and wood aggregate ("Wall materials and products": Textbook / V.F. Zavadsky, A.F. Kosak, P.P. Deryabin. - Omsk: Publishing House -in SibADI, 2005 .-- 254 p.).
Недостатком такого материала является невысокая прочность 2,5-3,5 МПа при повышенной средней плотности - 1100 кг/м3.The disadvantage of this material is the low strength of 2.5-3.5 MPa with an increased average density of 1100 kg / m 3 .
Известен стеновой материал на основе отходов деревообработки и гипсокарбамидного вяжущего (жур. «Известия вузов. Строительство», №12, 1999 г, с.40-43, «Стеновой материал на основе отходов деревообработки и гипсокарбамидного вяжущего»), который принят за прототип заявляемого композиционного материала. Материал содержит древесный заполнитель, а в качестве вяжущего использованы карбамидоформальдегидная смола (КФС) и строительный гипс с добавкой фторангидрита, который позволяет исключить введение отвердителя для КФС. Прочность на сжатие материала по прототипу составляет от 4,3 до 5,6 МПа, средняя плотность - 540-645 кг/м3.Known wall material based on woodworking waste and a gypsum carbamide binder (journal. "University News. Construction", No. 12, 1999, p.40-43, "Wall material based on woodworking waste and a gypsum carbamide binder"), which is taken as the prototype of the claimed composite material. The material contains wood aggregate, and urea-formaldehyde resin (KFS) and gypsum with the addition of fluorohydrite are used as a binder, which eliminates the introduction of a hardener for KFS. The compressive strength of the material according to the prototype is from 4.3 to 5.6 MPa, the average density is 540-645 kg / m 3 .
Основным недостатком данного материала является его высокая энергоемкость, связанная с тепловой обработкой образцов при температуре 120°С.The main disadvantage of this material is its high energy intensity associated with the heat treatment of samples at a temperature of 120 ° C.
Поставлена задача - повысить прочностные характеристики материала с сохранением низкой средней плотности, соответствующей конструкционно-теплоизоляционным материалам, с одновременным снижением энергозатрат на его изготовление.The task is to increase the strength characteristics of the material while maintaining a low average density corresponding to structural heat-insulating materials, while reducing energy costs for its manufacture.
Технический результат заключается в структурообразовании низинного торфа, выполняющего одновременно функцию и заполнителя, и вяжущего, и в упрочнении материала в процессе сушки.The technical result consists in the structure formation of lowland peat, which simultaneously performs the function of both aggregate and binder, and in hardening the material during drying.
Заявляемый в качестве изобретения материл, как и прототип, содержит строительный гипс, карбамидоформальдегидную смолу, фторангидрит как отвердитель карбамидоформальдегидной смолы, органический заполнитель и воду. В отличие от прототипа в качестве органического заполнителя он содержит измельченный низинный торф при следующем соотношении компонентов (масс.%): строительный гипс - 32-51, низинный торф - 10,26-24, карбамидоформальдегидная смола - 12,0-12,93, фторангидрит - 2,39-2,58, вода - 24-28.The inventive material, as well as the prototype, contains gypsum, urea-formaldehyde resin, fluorohydrite as a hardener of urea-formaldehyde resin, organic aggregate and water. Unlike the prototype, it contains crushed lowland peat as an organic aggregate in the following ratio of components (mass%): gypsum - 32-51, lowland peat - 10.26-24, urea-formaldehyde resin - 12.0-12.93, fluorohydrite - 2.39-2.58, water - 24-28.
Оптимальным соотношением компонентов в материале является следующее: строительный гипс - 40%, фторангидрит - 2,56%, карбамидоформальдегидная смола - 12,82%, торф - 17,5%, вода - 27,12%.The optimal ratio of components in the material is as follows: building gypsum - 40%, fluorohydrite - 2.56%, urea-formaldehyde resin - 12.82%, peat - 17.5%, water - 27.12%.
Заявляемый композиционный материал предложенного состава из уровня техники не выявлен, что подтверждает его новизну.The inventive composite material of the proposed composition from the prior art has not been identified, which confirms its novelty.
Соотношение заявляемой композиции получено в ходе экспериментов при решении задачи, направленной на получение прочного теплоизоляционного материала из отходов и дешевого сырья. Установлено, что при увеличении содержания торфа более 24 масс.% прочностные характеристики материала снижаются за счет уменьшения площади контакта между торфяным и гипсовым вяжущим, а также менее полной обмазки торфяных частиц гипсовым и карбамидным связующим. При увеличении содержания гипсового вяжущего более 51% существенно повышается плотность изделий. Расход карбамидоформальдегидной смолы рассчитывается исходя из содержания серной кислоты во фторангидрите.The ratio of the claimed composition was obtained during experiments in solving the problem aimed at obtaining durable heat-insulating material from waste and cheap raw materials. It has been found that with an increase in peat content of more than 24 wt.%, The strength characteristics of the material decrease due to a decrease in the contact area between the peat and gypsum binder, as well as a less complete coating of peat particles with a gypsum and urea binder. With an increase in the content of gypsum binder over 51%, the density of the products increases significantly. The consumption of urea-formaldehyde resin is calculated based on the content of sulfuric acid in fluorohydrite.
Известно, что для склеивания частиц торфа оптимальной является температура 90-100°С.It is known that the temperature of 90-100 ° C is optimal for bonding peat particles.
Это важный фактор, влияющий на процесс формирования структуры торфовяжущего. В зависимости от диапазона температур обработки в торфяном вяжущем развиваются реакции конденсации ароматических веществ (с последующим их спеканием), плавления и размягчения смол, битумов, некоторых водорастворимых соединений и лигнина. При нагревании торфа в стесненных условиях происходит термическое расщепление растительных остатков, выделение органических кислот, поликонденсация образующихся химических соединений и их взаимодействие с лигнином. Это способствует получению прочных изделий, без введения специальных вяжущих.This is an important factor affecting the formation of the peat binder structure. Depending on the temperature range of treatment in a peat binder, condensation of aromatic substances (followed by sintering), melting and softening of resins, bitumen, some water-soluble compounds and lignin develop. When peat is heated in cramped conditions, thermal decomposition of plant residues, the release of organic acids, polycondensation of the resulting chemical compounds and their interaction with lignin occur. This contributes to the production of durable products, without the introduction of special binders.
Повышение температуры до 90-100°С при сушке торфа увеличивает его пластичность при уплотнении, а также снижает коэффициент внешнего трения материала о стенки формы. При этой температуре происходит «упрочнение через разрушение» строительного гипса, при котором частично дегидратированный гипс связывает воду, выделяемую при поликонденсации смолы, интенсифицируя процесс ее отверждения. Дополнительно при этой температуре происходит процесс структурообразования торфяного вяжущего. Торф в заявляемой композиции проявляет два свойства: помимо заполнителя он одновременно является вяжущим.Raising the temperature to 90-100 ° C during drying of peat increases its plasticity during compaction, and also reduces the coefficient of external friction of the material on the mold wall. At this temperature, “hardening through destruction” of building gypsum occurs, in which partially dehydrated gypsum binds the water released during the polycondensation of the resin, intensifying the process of its curing. Additionally, at this temperature, the process of structure formation of peat binder occurs. Peat in the claimed composition exhibits two properties: in addition to the aggregate, it is simultaneously an astringent.
При повышении содержания торфа в материале, как показали исследования, с 10,26 до 24,0 масс.% происходит повышение прочности при низкой средней плотности, что не является очевидным и подтверждает соответствие критерию «изобретательский уровень», поскольку повышение прочности не приводит к повышению средней плотности, хотя все компоненты, входящие в состав материала, обладают вяжущими свойствами. Это связанно с уменьшением расхода строительного гипса в системе; с проявлением вяжущих свойств торфа при тепловой обработке; с процессом поликонденсации КФС. Дальнейшее снижение прочности при расходе торфа более 24% связано с тем, что при высоком содержании частицы торфа недостаточно склеиваются между собой и с полимерным связующим (КФС). При этом повышенный расход полимерного связующего напрямую связан с повышением расхода отвердителя (фторангидрита), что приводит к повышению плотности и снижению прочности изделий.With an increase in the peat content in the material, studies have shown that from 10.26 to 24.0 wt.% There is an increase in strength at a low average density, which is not obvious and confirms compliance with the criterion of "inventive step", since an increase in strength does not lead to an increase medium density, although all the components that make up the material have astringent properties. This is due to a decrease in the consumption of gypsum in the system; with the manifestation of the astringent properties of peat during heat treatment; with the process of polycondensation CFS. A further decrease in strength at a peat consumption of more than 24% is due to the fact that, at a high content, peat particles are not sufficiently bonded to each other and to a polymer binder (KFS). At the same time, an increased consumption of a polymer binder is directly related to an increase in the consumption of hardener (fluorohydrite), which leads to an increase in density and a decrease in the strength of products.
Известны материалы как с использованием гипсового вяжущего (например, композиции по патентам РФ на изобретение №2188805, №2182567), так и торфяного вяжущего (например, изобретение по патенту РФ №2273620). Первые обладают повышенной прочностью и плотностью (до 1300 кг/м3), вторые - пониженной прочностью и плотностью (средняя плотность - 150-200 кг/м3, прочность при сжатии - 1,55-1,92 МПа).Materials are known both with the use of a gypsum binder (for example, compositions according to the RF patents for the invention No. 2188805, No. 2182567) and peat binder (for example, the invention according to the RF patent No. 2273620). The former have increased strength and density (up to 1300 kg / m 3 ), the latter have reduced strength and density (average density - 150-200 kg / m 3 , compressive strength - 1.55-1.92 MPa).
Известны гипсоторфяные теплоизоляционные материалы без использования полимерного связующего, в которых торф играет роль заполнителя (Завадский В.Ф. Стеновые материалы и изделия: Учебное пособие / В.Ф.Завадский. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2005. - 182-187 с.). Известны торфяные композиции, в которых низинный торф является заполнителем (патенты РФ на изобретение №833920, №1759813). В заявляемой композиции, как было показано выше, торф является одновременно и заполнителем, и вяжущим.Known gypsum peat insulation materials without the use of a polymer binder, in which peat acts as a filler (Zavadsky V.F. Wall materials and products: Textbook / V.F. Zavadsky. - Omsk: SibADI Publishing House, 2005. - 182-187 p. .). Peat compositions are known in which low-lying peat is a filler (RF patents for invention No. 833920, No. 1759813). In the inventive composition, as shown above, peat is both a filler and a binder.
Процесс приготовления теплоизоляционного композиционного материала состоит из следующих операций: дозирование компонентов, их смешивание, формование и сушка. Смешивание происходит путем раздельного перемешивания компонентов: заполнителя, строительного гипса и воды, отвердителя и смолы. В качестве карбамидоформальдегидной смолы может быть использована, например, карбамидоформальдегидная малотоксичная смола КФМТ-15. После получения однородной массы все компоненты перемешиваются до получения удобоукладываемой смеси. Формование изделий проводится методом трамбования с последующей тепловой обработкой при 90-100°С и в естественных условиях твердения. Изделия по прототипу подвергают тепловой сушке в течение 4 часов при 120°С, что требует больших затрат энергии, чем для изделий заявляемой композиции.The process of preparing a heat-insulating composite material consists of the following operations: dosing the components, mixing, molding and drying. Mixing occurs by separately mixing the components: aggregate, gypsum and water, hardener and resin. As urea-formaldehyde resin can be used, for example, urea-formaldehyde low toxicity resin KFMT-15. After obtaining a homogeneous mass, all components are mixed until a workable mixture is obtained. The products are molded by tamping followed by heat treatment at 90-100 ° C and in natural hardening conditions. Products of the prototype are subjected to heat drying for 4 hours at 120 ° C, which requires more energy than for the products of the claimed composition.
Для определения оптимального расхода вяжущего при формовании теплоизоляционного материала было изготовлено несколько серий опытных образцов размером 4×4×4 см с различным содержанием вяжущего в пределах заявляемого изобретения. Опытные образцы формовались методом трамбования, извлекались из форм после пятнадцатиминутной выдержки и подвергались сушке с последующим хранением при комнатной температуре на воздухе.To determine the optimal binder consumption during molding of the heat-insulating material, several series of prototypes 4 × 4 × 4 cm in size with different binder contents within the scope of the claimed invention were made. The test samples were molded by tamping, removed from the molds after fifteen minutes of exposure and were dried, followed by storage at room temperature in air.
Основные физико-механические характеристики заявляемого теплоизоляционного композиционного материала для 5 составов приведены в таблице 1, где Rсж - прочность материала на сжатие, МПа; ρ - плотность материала, кг/м3, ФТА - фторангидрит, КФС - карбамидоформальдегидная смола. Составы №1 и №5 выходят за пределы заявляемой композиции.Basic physical and mechanical characteristics of the claimed heat-insulating composite material for 5 formulations are shown in Table 1, wherein R SJ - compressive material strength, MPa; ρ - density of the material, kg / m 3 , FTA - fluorohydrite, KFS - urea-formaldehyde resin. Compositions No. 1 and No. 5 are beyond the scope of the claimed composition.
Основные физико-механические характеристики композиции по прототипу составляют: прочность - 4,3…5,6 МПа; плотность - 540…645 кг/м3.The main physical and mechanical characteristics of the composition of the prototype are: strength - 4.3 ... 5.6 MPa; density - 540 ... 645 kg / m 3 .
Как видно из приведенных данных в таблице 1, прочность заявляемого композиционного материала выше (составы №2-4), чем у прототипа, при сохранении низких показателей средней плотности, которые соответствуют показателям плотности прототипа (и даже ниже, например, для состава №4 в таблице 1).As can be seen from the data in table 1, the strength of the inventive composite material is higher (compositions No. 2-4) than the prototype, while maintaining low average density, which correspond to the density of the prototype (and even lower, for example, for composition No. 4 in table 1).
Для состава №2 средняя плотность заявляемой композиции выше, чем у прототипа, однако, ниже средней плотности, установленной для конструкционно-теплоизоляционных материалов, т.е. ниже 900 кг/м3.For composition No. 2, the average density of the claimed composition is higher than that of the prototype, however, below the average density established for structural heat-insulating materials, i.e. below 900 kg / m 3 .
Результаты испытаний свидетельствуют, что предложенные строительные изделия могут быть использованы при возведении стен в строительстве жилых зданий для межкомнатных и межквартирных перегородок и обладают достаточно высокими прочностными и теплоизоляционными свойствами.The test results indicate that the proposed building products can be used in the construction of walls in the construction of residential buildings for interior and apartment partitions and have sufficiently high strength and thermal insulation properties.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009122275A RU2409529C1 (en) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | Heat-insulating composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009122275A RU2409529C1 (en) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | Heat-insulating composite material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2409529C1 true RU2409529C1 (en) | 2011-01-20 |
Family
ID=46307608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009122275A RU2409529C1 (en) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | Heat-insulating composite material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2409529C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2500643C1 (en) * | 2012-04-24 | 2013-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Промдобавка" | Method to produce composite loose gypsum material |
-
2009
- 2009-06-10 RU RU2009122275A patent/RU2409529C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КУДЯКОВ А.И. и др. "Стеновой материал на основе отходов деревообработки и гипсокарбамидного вяжущего". Известия вузов. Строительство, Новосибирский архитектурно-строительный университет, 1999, N12, с.40-42. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2500643C1 (en) * | 2012-04-24 | 2013-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Промдобавка" | Method to produce composite loose gypsum material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6251908B2 (en) | ||
| RU2307813C2 (en) | Peat-and-wood composition for manufacture of structural and heat-insulating building materials | |
| CN104003668A (en) | Hydrophobic fiber-reinforced calcium silicate board and manufacturing method thereof | |
| CN102229487A (en) | Baking-free insulating brick and production method thereof | |
| RU2409529C1 (en) | Heat-insulating composite material | |
| RU2447044C2 (en) | Construction material (versions) and method of making articles from said material (versions) | |
| KR101132971B1 (en) | Manufacturing method of loess brick for interior | |
| KR102062047B1 (en) | Eco-friendly composition for manufacturing interior and exterior building material and frame | |
| US2594280A (en) | Cement bonded natural cellulose aggregate impregnated with cured synthetic resin and method of making the same | |
| US10266451B2 (en) | Method for producing a calcium hydroxide-based construction material and resulting construction material | |
| KR101835633B1 (en) | Fragrant eco brick | |
| KR100572511B1 (en) | Manufacturing method of ocher block | |
| KR101871045B1 (en) | Manufacture Method of Eco-friendly fuctional Wood | |
| US20220185729A1 (en) | Novel Cellulose-Based Concrete Mix and Processes | |
| RU2458016C1 (en) | Crude mixture for producing heat-insulating materials | |
| KR102369992B1 (en) | Manufacturing Method of Non-Baked Reinforced Enzyme Brick | |
| CN104261735A (en) | Hollow slat and preparation method thereof | |
| RU2784102C1 (en) | Building composite based on the bones of technical hemp | |
| RU2542025C1 (en) | Nanostructured wood-mineral composite material | |
| KR20190120990A (en) | Foot mat for bathroom using diatomaceous earth and monodeco and method for manufacturing the same | |
| RU2470886C1 (en) | Mixture for producing porous aggregate | |
| RU2284306C1 (en) | Raw mix for producing sawdust-concrete material | |
| Sahmenko et al. | Production Technology of Ecological High Performance Fibre Composite Construction Materials | |
| KR100582291B1 (en) | Maufacturing Methode of Loess mortar | |
| CN106220055A (en) | A kind of prevent interior wall from getting damp the protective plate and preparation method thereof of condensation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110611 |