RU2447040C2 - Composition for making composite foamed polystyrene concrete and method of making said composition - Google Patents
Composition for making composite foamed polystyrene concrete and method of making said composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2447040C2 RU2447040C2 RU2010123702/03A RU2010123702A RU2447040C2 RU 2447040 C2 RU2447040 C2 RU 2447040C2 RU 2010123702/03 A RU2010123702/03 A RU 2010123702/03A RU 2010123702 A RU2010123702 A RU 2010123702A RU 2447040 C2 RU2447040 C2 RU 2447040C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- additive
- air
- composition
- concrete
- binder
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к производству пористых строительных материалов, в частности легких бетонов, полученных с использованием пенообразователей путем добавления пористых веществ, применяемых в изготовлении композитных строительных блоков.The group of inventions relates to the production of porous building materials, in particular lightweight concrete, obtained using foaming agents by adding porous substances used in the manufacture of composite building blocks.
Известна сырьевая смесь для приготовления пенобетона, включающая минеральное вяжущее, мелкий заполнитель, пенообразующую добавку и воду (см. патент на изобретение RU 2038340, МПК С04В 38/08). В качестве пенообразующей добавки содержит сгущенные сточные воды дрожжевого производства на основе сульфатов и хлоридов щелочных металлов и дополнительно молотую негашеную известь. Сырьевая смесь также содержит пластифицирующую добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%: минеральное вяжущее 45,4-47,9; мелкий заполнитель 35-36,5; указанная добавка 3,5-8,0; молотая негашеная известь 0,3-0,4; пластифицирующая добавка 0,3-0,4; вода остальное. Плотность пенобетона 500-750 кг/м3, прочность 0,5-1,2 МПа, поризующий эффект 22-25%.A known raw material mixture for the preparation of foam concrete, including a mineral binder, a fine aggregate, a foaming additive and water (see patent for invention RU 2038340, IPC С04В 38/08). As a foaming additive, it contains condensed wastewater from yeast production based on sulphates and chlorides of alkali metals and additionally ground quicklime. The raw material mixture also contains a plasticizing additive in the following ratio of components, wt.%: Mineral binder 45.4-47.9; fine aggregate 35-36.5; the specified additive is 3.5-8.0; ground quicklime 0.3-0.4; plasticizing additive 0.3-0.4; water the rest. The density of the foam concrete is 500-750 kg / m 3 , the strength is 0.5-1.2 MPa, the damaging effect is 22-25%.
Однако в состав указанной сырьевой смеси входят сточные воды на основе сульфатов и хлоридов щелочных металлов, доступные только при относительной близости дрожжевого производства.However, the composition of the specified raw material mixture includes wastewater based on sulfates and chlorides of alkali metals, available only with the relative proximity of yeast production.
Известна сырьевая смесь для изготовления ячеистого бетона, содержащая портландцемент, кремнеземистый компонент, суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, алюминиевую пудру и добавку (см. патент на изобретение RU 2062772, МПК С04В 38/02). В качестве добавки смесь содержит измельченный гидратированный цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 28-50, кремнеземистый компонент 46,65-49,37, суперпластификатор С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом 0,28-0,5, алюминиевая пудра 0,07-0,35, измельченный гидратированный цемент 3,0-22,0.A known raw material mixture for the manufacture of cellular concrete containing Portland cement, a siliceous component, C-3 superplasticizer based on the sodium salts of the condensation product of naphthalene sulfonic acid with formaldehyde, aluminum powder and an additive (see patent for invention RU 2062772, IPC С04В 38/02). As an additive, the mixture contains ground hydrated cement in the following ratio of components, wt.%: Portland cement 28-50, siliceous component 46.65-49.37, superplasticizer C-3 based on sodium salts of the condensation product of naphthalene sulfonic acid with formaldehyde 0.28-0 5, aluminum powder 0.07-0.35, crushed hydrated cement 3.0-22.0.
Однако использование данной сырьевой смеси и технологии связано с повышенным расходом цемента - более половины всей массы.However, the use of this raw mix and technology is associated with increased consumption of cement - more than half of the total mass.
Известны состав для изготовления полистиролбетонных изделий и способ его получения, раскрытый в патенте на изобретение RU 2223931, МПК С04В 38/08. Состав содержит портландцемент, гранулированный вспененный полистирол, воздухововлекающую добавку - смолу древесную омыленную, пластифицирующую добавку лигносульфонат или суперпластификатор С3 и воду. Способ включает подачу в бетоносмеситель расчетного количества гранулированного вспененного полистирола, смачивание его частью воды затворения при перемешивании, введение цемента, оставшейся части воды затворения, воздухововлекающей и пластифицирующей добавок, перемешивание смеси, формование изделий и их термообработку. Воздухововлекающую добавку - смолу древесную омыленную -предварительно разводят водой в соотношении (1:5)-(1:10) до 8-12%-ной концентрации по сухому веществу и выдерживают до 48 часов при температуре 15-35°С. Для смачивания гранулированного вспененного полистирола, имеющего насыпную плотность 25-30 кг/м3, фракций диаметром 3-5 мм, используют 1/3 часть воды затворения и перемешивают в течение 0,5-1,5 минут. После введения в смеситель портландцемента марки 400-500 смесь перемешивают 30-60 секунд, затем в смеситель подают оставшиеся 2/3 части воды затворения, предварительно разведенную смолу древесную омыленную и пластифицирующую добавку, смесь перемешивают не менее 2 минут и прогревают за счет теплоты гидратации цемента до температуры 35-75°С и получения слитной поризованной однородной структуры.A known composition for the manufacture of polystyrene concrete products and a method for its production, disclosed in the patent for invention RU 2223931, IPC SB 38/08. The composition contains Portland cement, granular foamed polystyrene, an air-entraining additive - saponified wood resin, a plasticizing additive, lignosulfonate or C3 superplasticizer and water. The method includes feeding a calculated amount of granular foamed polystyrene into the concrete mixer, wetting it with part of the mixing water with stirring, introducing cement, the remaining part of mixing water, air-entraining and plasticizing additives, mixing the mixture, molding the products and their heat treatment. An air-entraining additive - saponified wood resin - is preliminarily diluted with water in the ratio (1: 5) - (1:10) to an 8-12% concentration on a dry matter basis and incubated for up to 48 hours at a temperature of 15-35 ° C. To wet granular foamed polystyrene having a bulk density of 25-30 kg / m 3 fractions with a diameter of 3-5 mm, use 1/3 of the mixing water and mix for 0.5-1.5 minutes. After the Portland cement grade 400-500 is introduced into the mixer, the mixture is stirred for 30-60 seconds, then the remaining 2/3 parts of mixing water, pre-diluted saponified wood resin and plasticizing additive are fed into the mixer, the mixture is stirred for at least 2 minutes and heated due to the heat of hydration of the cement to a temperature of 35-75 ° C and obtaining a fused porous homogeneous structure.
Однако указанный состав имеет малую прочность, что влечет необходимость использования металлического армирующего каркаса при изготовлении полистиролбетонных изделий. К тому же способ получения смеси является сложным и трудоемким.However, this composition has low strength, which entails the need to use a metal reinforcing frame in the manufacture of polystyrene concrete products. In addition, the method of obtaining the mixture is complex and time consuming.
Наиболее близкими к заявляемой группе технических решений являются состав армированной полистиролбетонной смеси и способ ее приготовления, раскрытые в описании изобретения по патенту RU 2309134, МПК С04В 38/10. В состав для получения армированной полистиролбетонной смеси входит, кг/м3: портландцемент - 160-170, вспененный гранулированный полистирол с размером гранул 2,8-3,0 мм - 15-17, базальтовое волокно с длиной волокон 15-20 мм и диаметром 12-15 мкм - 0,50-0,70, смола древесная омыленная - 0,35-0,50, пластифицирующая добавка - С-3 - 1,50-2,50, гидрофобизирующая добавка - 0,4-0,5, структурообразующая добавка - полиакриламид - 0,40-0,60, регулятор твердения - лигнопан Б-2 - 0,35-0,50, вода - 50-55. Способ приготовления армированной полистиролбетонной смеси включает смешивание компонентов состава для ее получения. При этом предварительно перемешивают пенополистирол, базальтовое волокно и добавки, введенные совместно с частью воды затворения. Затем при перемешивании вводят портландцемент, продолжают перемешивать в течение 5-15 с, после чего добавляют воду и перемешивают 25-40 с.Closest to the claimed group of technical solutions are the composition of the reinforced polystyrene concrete mixture and the method for its preparation, disclosed in the description of the invention according to the patent RU 2309134, IPC С04В 38/10. The composition for obtaining a reinforced polystyrene concrete mixture includes, kg / m 3 : Portland cement - 160-170, foamed granular polystyrene with a particle size of 2.8-3.0 mm - 15-17, basalt fiber with a fiber length of 15-20 mm and a diameter 12-15 microns - 0.50-0.70, saponified wood resin - 0.35-0.50, plasticizing additive - C-3 - 1.50-2.50, water-repellent additive - 0.4-0.5 , structure-forming additive - polyacrylamide - 0.40-0.60, hardening regulator - lignopane B-2 - 0.35-0.50, water - 50-55. A method of preparing a reinforced polystyrene concrete mixture involves mixing the components of the composition to obtain it. In this case, expanded polystyrene, basalt fiber and additives introduced together with part of the mixing water are pre-mixed. Then Portland cement is introduced with stirring, stirring is continued for 5-15 seconds, after which water is added and 25-40 seconds are mixed.
Недостатки прототипа заключаются в том, что состав содержит большое количество дорогостоящих химических реагентов, а способ характеризуется малой производительностью по причине наличия подготовительных процедур.The disadvantages of the prototype are that the composition contains a large number of expensive chemicals, and the method is characterized by low productivity due to the availability of preparatory procedures.
Задача, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, состоит в снижении содержания дорогостоящих компонентов в составе пенополистиролбетона с сохранением качественных характеристик при уменьшении количества операций в способе получения состава.The problem to which the claimed group of inventions is directed is to reduce the content of expensive components in the composition of expanded polystyrene concrete while maintaining qualitative characteristics while reducing the number of operations in the method of obtaining the composition.
Технический результат, обеспечиваемый группой изобретений, заключается в повышении прочности изделий из пенополистиролбетона заявляемого состава.The technical result provided by the group of inventions is to increase the strength of products from expanded polystyrene concrete of the claimed composition.
Заявленный технический результат достигается тем, что состав для изготовления композитного пенополистиролбетона, содержащий воду, гидравлическое вяжущее - цемент, легкий наполнитель - вспененный гранулированный полистирол, армирующую добавку, воздухововлекающую добавку, пластифицирующую добавку, противоусадочную добавку - базальтовое волокно, согласно решению дополнительно содержит воздушное вяжущее, тяжелый наполнитель - песок, пенообразующую добавку и железосодержащий порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%: вода 21,6-29,4; гидравлическое вяжущее 25,2-38,0; воздушное вяжущее 0,5-1,3; тяжелый наполнитель 35,5-43,9; легкий наполнитель 0,2-0,4; железосодержащий порошок 0,06-0,12; пенообразующая добавка 0,05-0,12; воздухововлекающая добавка 0,004-0,012; пластифицирующая добавка 0,08-0,12; противоусадочная добавка 0,002-0,005; армирующая добавка 0,002-0,005. В качестве воздухововлекающей добавки он содержит ацетонформальдегидную смолу АЦФ-85. В качестве пластифицирующей добавки он содержит пластификатор Полипласт СП-1. В качестве армирующей добавки он содержит фибру полипропиленовую. В качестве воздушного вяжущего он содержит известковые отходы. В качестве пенообразующей добавки он содержит пенообразователь ПБ 2000. В качестве железосодержащего порошка он содержит пиритные огарки.The claimed technical result is achieved in that the composition for the manufacture of composite polystyrene foam concrete containing water, a hydraulic binder - cement, a light filler - foamed granular polystyrene, a reinforcing additive, an air-entraining additive, a plasticizing additive, an anti-shrink additive - basalt fiber, according to the solution additionally contains an air binder, heavy filler - sand, a foaming additive and iron-containing powder in the following ratio of components, wt.%: water 21.6-2 9.4; hydraulic binder 25.2-38.0; air binder 0.5-1.3; heavy filler 35.5-43.9; lightweight filler 0.2-0.4; iron-containing powder 0.06-0.12; foaming additive 0.05-0.12; air entraining additive 0.004-0.012; plasticizing additive 0.08-0.12; anti-shrink additive 0,002-0,005; reinforcing additive of 0.002-0.005. As an air-entraining additive, it contains ACF-85 acetone-formaldehyde resin. As a plasticizing additive, it contains a plasticizer Polyplast SP-1. As a reinforcing additive, it contains polypropylene fiber. As an air binder, it contains lime waste. As a foaming additive, it contains a PB 2000 blowing agent. As an iron-containing powder, it contains pyrite cinder.
Заявленный технический результат достигается тем, что в способе получения композитного пенополистиролбетона, включающем смешивание компонентов состава, согласно решению при смешивании компонентов состава по п.1 предварительно перемешивают до получения однородной массы в течение 2-5 мин гидравлическое и воздушное вяжущие вещества, тяжелый и легкий наполнители, пластифицирующую, воздухововлекающую, противоусадочную и армирующую добавки, железосодержащий порошок и воду, после чего в полученную однородную массу добавляют пенообразующую добавку и вторично перемешивают массу в течение 0,5-3 мин, затем повышают давление воздуха вокруг полученной массы и перемешивают еще раз в течение 1-2 мин, подвергая массу вибрационным воздействиям длительностью 10-25 с. По окончании перемешивания и вибрационного воздействия и перед укладкой композитного пенополистиролбетона в фору или опалубку полученную массу подвергают воздействию магнитного поля. Вибрационное воздействие осуществляют с частотой 45-50 Гц и амплитудой 0,3-0,5 мм двукратно с перерывом 10-25 с.The claimed technical result is achieved by the fact that in the method for producing a composite polystyrene foam concrete comprising mixing the components of the composition, according to the solution, when mixing the components of the composition according to claim 1, the hydraulic and air binders, heavy and lightweight fillers are preliminarily mixed to obtain a homogeneous mass for 2-5 minutes , plasticizing, air-entraining, anti-shrink and reinforcing additives, iron-containing powder and water, after which a foaming agent is added to the obtained homogeneous mass and a second additive mixture stirred for 0.5-3 min, then increased air pressure around the resulting mass and stirred again for 1-2 minutes, subjecting the mass vibratory impacts duration of 10-25 seconds. At the end of mixing and vibration exposure and before laying the composite polystyrene foam concrete in a head start or formwork, the resulting mass is subjected to a magnetic field. Vibration exposure is carried out with a frequency of 45-50 Hz and an amplitude of 0.3-0.5 mm twice with an interval of 10-25 s.
Композитный пенополистиролбетон содержит основные компоненты: воду, гидравлическое вяжущее вещество (цемент марки М500-ДО или портландцемент) и воздушное вяжущее вещество (известь или известковые отходы). Введение извести как добавки к цементу сокращает расход цемента и одновременно увеличивает щелочность раствора, обеспечивая энергичное протекание реакции газообразования. Для снижения водоцементного соотношения состав содержит пластифицирующую добавку (суперпластификатор Полипласт СП-1 или пластификатор С-3). Для обеспечения вспенивания бетонной смеси в нее добавлена пенообразующая добавка (например, пенообразователь марки ПБ 2000, ПБ 2007 или ПО-6), а для улучшения микропоризации, ускорения твердения, водоредуцирующего действия - воздухововлекающая добавка (например, ацетонформальдегидная смола АЦФ-75, АЦФ-85 или смола древесная смыленная). Введение в состав смолы АЦФ позволяет достичь хороших физико-механических свойств пенополистиролбетона: повышенную прочность при сжатии и изгибе, высокую морозостойкость, износостойкость, водонепроницаемость, хорошую адгезионную способность составляющих его частиц. Количество вовлеченного в состав смеси воздуха, а следовательно, и плотность пенополистиролбетона зависят от количества пенообразующей и воздухововлекающей добавок, а также давления воздуха в окружающей смесь среде. Состав содержит наполнители объема: легкий наполнитель - вспененный гранулированный полистирол (пенопласт), и тяжелый наполнитель - молотый кварцевый, речной, горный либо строительный песок, прошедший через дезинтегратор (зазор между двумя параллельно расположенными вращающимися барабанами, соответствующий среднему диаметру частиц песка). При дроблении кварца на дезинтеграторе происходит разупорядочение его кристаллической решетки, у свежеизмельченных частиц песка более высокая поверхностная энергия, что определяет их большую активность в сравнении с аморфными (немолотыми). Для улучшения прочностных характеристик бетона состав содержит армирующую добавку - полипропиленовую, полиэтиленовую фибру и другие виды полиолефиновых волокон, служащих центрами для роста кристаллов бетона. Фибра придает цементному камню повышенную стойкость к растрескиванию, изгибающим и разрывным нагрузкам, позволяет создать необходимый запас прочности, сохраняя целостность конструкции, даже после появления сквозных трещин. С целью снижения усадки и придания дополнительной прочности на ранних стадиях твердения пенополистиролбетона его состав дополнительно содержит противоусадочную добавку - базальтовое волокно, к положительным свойствам которого относится устойчивость к окислению. В пенополистиролбетонную смесь дополнительно введен железосодержащий порошок, например измельченная железная стружка либо порошок окисла железа (пиритные огарки), для обеспечения возможности реструктуризации жидкого бетона под воздействием внешнего магнитного поля, при этом предпочтительным является использование пиритных огарков, которые при доступности и низкой стоимости помимо обладания необходимыми магнитными свойствами являются катализатором химических реакций.Composite polystyrene concrete contains the main components: water, a hydraulic binder (cement grade M500-DO or Portland cement) and an air binder (lime or lime waste). The introduction of lime as an additive to cement reduces the consumption of cement and at the same time increases the alkalinity of the solution, providing a vigorous gas reaction. To reduce the water-cement ratio, the composition contains a plasticizing additive (superplasticizer Polyplast SP-1 or plasticizer S-3). To ensure foaming of the concrete mixture, a foaming additive is added to it (for example, PB 2000, PB 2007 or PO-6 blowing agent), and to improve microporization, hardening, water-reducing action, an air-entraining additive (for example, acetone-formaldehyde resin ACF-75, ACP- 85 or washed wood resin). The introduction of the ACF resin into the resin composition makes it possible to achieve good physical and mechanical properties of expanded polystyrene concrete: increased compressive and bending strength, high frost resistance, wear resistance, water resistance, and good adhesive ability of its constituent particles. The amount of air involved in the composition of the mixture, and therefore the density of polystyrene foam concrete, depends on the amount of foaming and air-entraining additives, as well as the air pressure in the environment surrounding the mixture. The composition contains volume fillers: a light filler - foamed granular polystyrene (polystyrene), and a heavy filler - ground quartz, river, mountain or building sand passed through a disintegrator (the gap between two parallel rotating drums corresponding to the average diameter of the sand particles). When quartz is crushed on a disintegrator, its crystal lattice is disordered; freshly ground sand particles have a higher surface energy, which determines their greater activity compared to amorphous (non-ground) ones. To improve the strength characteristics of concrete, the composition contains a reinforcing additive - polypropylene, polyethylene fiber and other types of polyolefin fibers, which serve as centers for the growth of concrete crystals. The fiber gives the cement stone increased resistance to cracking, bending and tensile loads, allows you to create the necessary margin of safety, maintaining the integrity of the structure, even after the appearance of through cracks. In order to reduce shrinkage and give additional strength in the early stages of hardening of expanded polystyrene concrete, its composition additionally contains an anti-shrink additive - basalt fiber, the oxidation resistance being a positive property. An iron-containing powder, for example, crushed iron shavings or iron oxide powder (pyrite cinder), is additionally introduced into the polystyrene-concrete mixture to allow liquid concrete to be restructured under the influence of an external magnetic field, while it is preferable to use pyrite cinder, which, if available and low in cost, in addition to having the necessary magnetic properties are a catalyst for chemical reactions.
Характеристики компонентов состава:Characteristics of the components of the composition:
Смола АЦФ - целевой продукт химического производства, предназначенный в качестве эффективной добавки полуфункционального назначения, совмещающей свойства пластификации, воздухововлечения, ускорения твердения. Изготавливается по ТУ 228-006-49090685-2002.ACF resin is the target product of chemical production, intended as an effective additive for semi-functional purposes, combining the properties of plasticization, air entrainment, and hardening acceleration. It is made according to TU 228-006-49090685-2002.
Полипласт СП-1 - пластифицирующая добавка к бетонам, относящаяся к классу суперпластификаторов. Представляет собой смесь натриевых солей полиметилнафталинсульфокислот различной молекулярной массы. Изготавливается по ТУ 5870-005-58042865-05.Polyplast SP-1 is a plasticizing additive to concrete, belonging to the class of superplasticizers. It is a mixture of sodium salts of polymethylnaphthalene sulfonic acids of various molecular weights. It is made according to TU 5870-005-58042865-05.
ПБ-2000 - пенообразователь для получения пенобетонов различных марок. Изготавливается по ТУ 2481-185-057-446-85-01. Марки ПБ-2000 и ПБ-2000-У представляют собой водный раствор солей алкисульфатов первичных жирных спиртов со стабилизирующими добавками. Изготавливается по ТУ 2481-185-05744685-01.PB-2000 is a foaming agent for producing foam concrete of various grades. It is made according to TU 2481-185-057-446-85-01. The PB-2000 and PB-2000-U brands are an aqueous solution of salts of primary fatty alcohol alkoxylates with stabilizing additives. It is made according to TU 2481-185-05744685-01.
Известковые отходы - содержащие известь карбонатные отходы, например карбонатные шламы химической подготовки воды предприятий энергетики. Состав карбонатных шламов предприятий энергетики представлен, главным образом, карбонатом кальция. В карбонатном шламе присутствуют в основном углекислый кальций СаСО3 72-75%, гидрооксид магния Mg(OH)2 5,0-5,5%, оксид кремния SiO2 2,0-2,5%, а также оксиды железа и алюминияLime waste - lime-containing carbonate waste, for example carbonate sludge from chemical treatment of water in energy enterprises. The composition of the carbonate sludge of energy enterprises is represented mainly by calcium carbonate. The carbonate sludge contains mainly calcium carbonate CaCO 3 72-75%, magnesium hydroxide Mg (OH) 2 5.0-5.5%, silicon oxide SiO 2 2.0-2.5%, as well as iron and aluminum oxides
Пиритные огарки - отходы переработки серного колчедана (пирита) в серную кислоту. Химический состав пиритных огарков (%): Fe2O3 56-77, SiO2 9-22, Аl2O3 1-18, CaO 0,8-5, MgO 0,1-0,2, SO3 1-11, потери после прокаливания - до 5,5. По минералогическому составу они представляют собой смесь оксидов железа с непрореагировавшим пиритом и оксидами других металлов. В незначительных количествах содержатся примеси сернокислых солей щелочно-земельных металлов, свинца, цинка, меди, кобальта. Гранулометрический состав огарков характеризуется сравнительно высокой дисперсностью, основная масса зерен (более 90%) имеет крупность не боле 0,14 мм.Pyrite cinder is a waste from the processing of sulfur pyrite (pyrite) into sulfuric acid. The chemical composition of pyrite cinder (%): Fe 2 O 3 56-77, SiO 2 9-22, Al 2 O 3 1-18, CaO 0.8-5, MgO 0.1-0.2, SO 3 1- 11, losses after calcination - up to 5.5. By mineralogical composition, they are a mixture of iron oxides with unreacted pyrite and other metal oxides. Minor amounts contain impurities of sulfate salts of alkaline earth metals, lead, zinc, copper, cobalt. The granulometric composition of the cinder is characterized by a relatively high dispersion, the bulk of the grains (more than 90%) has a fineness of no more than 0.14 mm.
Указанный состав позволяет получить композитный пенополистиролбетон с плотностью от 500 до 900 кг/м3 в зависимости от соотношения компонентов и давления воздуха, вовлекаемого в смесь. Для приготовления смеси плотностью 700-900 кг/м3 в миксере объемом 1 м3 входящие в ее состав компоненты берут в следующем количестве, кг:The specified composition allows you to get a composite polystyrene foam with a density of from 500 to 900 kg / m 3 depending on the ratio of components and air pressure involved in the mixture. To prepare a mixture with a density of 700-900 kg / m 3 in a mixer with a volume of 1 m 3 the components included in its composition are taken in the following quantity, kg:
Для приготовления смеси плотностью 500-700 кг/м3 в миксере объемом 1 м3 входящие в ее состав компоненты берут в следующем количестве, кг:To prepare a mixture with a density of 500-700 kg / m 3 in a mixer with a volume of 1 m 3 the components included in its composition are taken in the following quantity, kg:
Таким образом, состав для приготовления композитного пенополистиролбетона включает в себя компоненты в следующем соотношении, мас.%:Thus, the composition for the preparation of composite expanded polystyrene concrete includes components in the following ratio, wt.%:
В качестве примера изготовлен состав, содержащий определенный набор ингредиентов, относящихся к компонентам, указанным в составе смеси, взятых в следующем соотношении, мас.%: вода 24,6; цемент марки М500-Д0 32,8; известковые отходы 1,2; песок кварцевый 40,8; гранулы вспененного полистирола 0,3; пиритные огарки 0,09; пенообразователь ПБ 2000 0,08; смола АЦФ 0,012; пластификатор Полипласт СП-1 0,11; фибра полипропиленовая 0,004; базальтовое волокно 0,004.As an example, a composition is made containing a specific set of ingredients related to the components indicated in the composition of the mixture, taken in the following ratio, wt.%: Water 24.6; cement grade M500-D0 32.8; lime waste 1,2; silica sand 40.8; granules of expanded polystyrene 0.3; pyrite cinder 0.09; Foaming agent PB 2000 0.08; ACP resin 0.012; plasticizer Polyplast SP-1 0,11; polypropylene fiber 0.004; basalt fiber 0.004.
Способ получения композитного пенополистиролбетона осуществляют следующим образом. Компоненты смеси помещают в высокоскоростной вертикальный смеситель (миксер), представляющий собой герметичный корпус объемом 1 м3 с загрузочным отверстием в верхней части для загрузки ингредиентов, снабженный перемешивающим устройством (вертикальным валом с лопастями). Корпус миксера выполнен с возможностью дозированного подвода воды и сжатого воздуха по трубопроводам, а указанные в составе компоненты в заявленных пропорциях подают к загрузочному отверстию при помощи шнека и ленточного транспортера. Компоненты загружают в следующей последовательности. Вначале в смеситель по трубопроводу вводят воду в объеме 130 л. После заполнения смесителя водой добавляют вяжущие компоненты: при помощи шнека плавно загружают в отверстие корпуса гидравлическое вяжущее (цемент) в количестве 170 кг, а также и воздушное вяжущее (известковые отходы) в количестве 4 кг. Затем по ленточному транспортеру к загрузочному отверстию подводят тяжелый наполнитель (песок) в количестве 200 кг с добавленными в него пластифицирующей добавкой (суперпластификатором в количестве 0,6 кг), воздухововлекающей добавкой (смолой АЦФ в количестве 0,03 кг), противоусадочной добавкой (базальтовым волокном с длиной волокон 15-20 мм и диаметром 12-15 мкм в количестве 0,02 кг), армирующей добавкой (полипропиленовой фиброй в количестве 0,02 кг) и железосодержащим порошком (пиритными огарками в количестве 0,5 кг). Смола АЦФ, обладающая пластифицирующим эффектом, модифицирует структуру пенобетона на молекулярном уровне - на поверхности добавляемых в смеситель частиц образуется сольватная оболочка, обеспечивающая их легкое скольжение относительно друг друга. При этом снижается водопотребление на 30% по сравнению с известными составами, за счет чего повышаются поризация пенополистиролбетона на микро- и макроуровнях, устойчивость до набора прочности и конечная прочность. Базальтовое волокно служит для образования центров кристаллизации и направленного роста кристаллов бетона, что позволяет избежать усадки смеси при твердении и, соответственно, образования трещин на ранних стадиях созревания пенополистиролбетона. Полипропиленовая фибра выполняет армирующие функции, допуская снижение плотности бетона без ущерба прочности. Затем по ленточному транспортеру к загрузочному отверстию подводят легкий наполнитель (2 кг полистирола в гранулах диаметром 3-5 мм). Гранулы полистирола позволяют гарантированно получить поры в бетонной смеси, причем строго определенного размера и в строго определенном количестве, и, следовательно, придать изделиям из пенополистиролбетона высокие теплозвукоизоляционные свойства. После добавления легкого наполнителя все компоненты перемешивают в миксере со скоростью 800-1000 об/мин в течение 3-4 мин. В результате происходит интенсивный разогрев смеси за счет трения между твердыми компонентами, ускоряющий происходящие химические реакции, а также дополнительный мокрый помол составляющих смесь частиц, активизирующий взаимодействие их поверхностей, что позволяет получить высокогомогенную пенополистиролбетонную смесь. Затем в смеситель через загрузочное отверстие заливают пенообразователь, с которым продолжают перемешивание в течение 1 мин, после чего по трубопроводу в смеситель подают воздух до установления значения давления в смесителе на уровне 0,8-1 кгс/см2. Производят дальнейшее перемешивание при постоянном высоком давлении в течение 1 мин, в процессе которого осуществляют двукратное вибрационное воздействие на бетонную смесь длительностью по 20 с с частотой 45-50 Гц и амплитудой 0,3-0,5 мм для дополнительной активации взаимодействия частиц смеси и улучшения поризации. Затем полученную смесь пенополистиролбетона выдавливают из смесителя по полиэтиленовому шлангу диаметром 80 мм, прикрепленному к перекрываемому отверстию в нижней части смесителя, за счет собственного веса и избыточного давления воздуха в смесителе. Вокруг полиэтиленового шланга рядом с выходом из смесителя расположен кольцевой электромагнит, благодаря которому создают магнитное поле, через которое пропускают приготовленную смесь. Величина напряженности поля кольцевого электромагнита, создаваемого внутри полиэтиленового шланга, превышает среднюю напряженность поля на поверхности Земли, составляющую около 50 мкТл и составляет 70 мкТл. Под воздействием поля на пиритные огарки (либо на другие магнетики, входящие в состав) происходит магнитная обработка смеси с образованием структур, что придает дополнительную прочность изделиям из смеси заявляемого состава, полученную заявляемым способом, к тому же в воде, под действие магнитного поля появляется больше свободных ионов, которые позволяют существенно ускорить гидратацию и кристаллизацию цемента. Из полиэтиленового шланга пенополистиролбетон подают в форму или опалубку и выдерживают 24 ч до набора прочности. При использовании смесителя, имеющего больший объем, для повышения производительности аналогичным образом смешивают компоненты, взятые в увеличенном количестве, сохраняя пропорции, заявленные в составе. Для получения пенополистиролбетона с другим объемным весом изменяются количества вводимых компонентов: для увеличения плотности смеси увеличивают долю содержания цемента, песка и воды, а для уменьшения плотности смеси увеличивают долю содержания пенообразователя, полистирола, а также повышают давление воздуха в смесителе.A method of obtaining a composite polystyrene concrete is as follows. The components of the mixture are placed in a high-speed vertical mixer (mixer), which is a sealed enclosure with a volume of 1 m 3 with a loading hole in the upper part for loading ingredients, equipped with a mixing device (vertical shaft with blades). The mixer body is made with the possibility of a metered supply of water and compressed air through pipelines, and the components indicated in the composition in the stated proportions are fed to the loading hole using a screw and a conveyor belt. The components are loaded in the following sequence. First, 130 liters of water are introduced into the mixer through a pipeline. After filling the mixer with water, binders are added: with the help of a screw, a hydraulic binder (cement) in the amount of 170 kg, as well as an air binder (lime waste) in the amount of 4 kg are smoothly loaded into the housing opening. Then, a heavy filler (sand) in the amount of 200 kg with the plasticizing additive (superplasticizer in the amount of 0.6 kg), air-entraining additive (ACF resin in the amount of 0.03 kg), anti-shrink additive (basalt fiber with a fiber length of 15-20 mm and a diameter of 12-15 microns in an amount of 0.02 kg), a reinforcing additive (polypropylene fiber in an amount of 0.02 kg) and an iron-containing powder (pyrite cinder in an amount of 0.5 kg). The ACF resin, which has a plasticizing effect, modifies the structure of foam concrete at the molecular level - a solvate shell forms on the surface of the particles added to the mixer, which ensures their easy sliding relative to each other. At the same time, water consumption is reduced by 30% compared with the known compounds, due to which the porosity of expanded polystyrene concrete at micro and macro levels increases, resistance to curing and ultimate strength. Basalt fiber serves to form centers of crystallization and directed growth of concrete crystals, which avoids shrinkage of the mixture during hardening and, accordingly, the formation of cracks in the early stages of maturation of polystyrene foam concrete. Polypropylene fiber performs reinforcing functions, allowing a decrease in the density of concrete without compromising strength. Then, a light filler (2 kg of polystyrene in granules with a diameter of 3-5 mm) is fed to the feed opening through a conveyor belt. Polystyrene granules make it possible to obtain pores in a concrete mixture with a strictly defined size and in a strictly defined quantity, and, therefore, give high-sound and thermal insulation properties to products made of expanded polystyrene concrete. After adding a light filler, all components are mixed in a mixer at a speed of 800-1000 rpm for 3-4 minutes. As a result, intense heating of the mixture occurs due to friction between the solid components, accelerating the ongoing chemical reactions, as well as additional wet grinding of the particles that make up the mixture, activating the interaction of their surfaces, which makes it possible to obtain a highly homogeneous polystyrene-foam concrete mixture. Then, a foaming agent is poured into the mixer through the loading hole, with which stirring is continued for 1 min, after which air is piped into the mixer until the pressure in the mixer is established at the level of 0.8-1 kgf / cm 2 . Further mixing is carried out at a constant high pressure for 1 min, during which a double vibratory effect is applied to the concrete mixture for 20 s each with a frequency of 45-50 Hz and an amplitude of 0.3-0.5 mm to further activate the interaction of the particles of the mixture and improve porization. Then, the resulting expanded polystyrene concrete mixture is squeezed out of the mixer through a polyethylene hose with a diameter of 80 mm attached to the blocked hole in the lower part of the mixer due to its own weight and excess air pressure in the mixer. Around the polyethylene hose near the outlet of the mixer there is a ring electromagnet, due to which a magnetic field is created through which the prepared mixture is passed. The magnitude of the field strength of the ring electromagnet created inside the polyethylene hose exceeds the average field strength on the Earth's surface, which is about 50 μT and is 70 μT. Under the influence of the field on pyrite cinder (or on other magnets included in the composition), the magnetic treatment of the mixture occurs with the formation of structures, which gives additional strength to products from a mixture of the claimed composition obtained by the claimed method, moreover, in water, more appears under the action of the magnetic field free ions, which can significantly accelerate the hydration and crystallization of cement. Styrofoam concrete is fed from a polyethylene hose into a mold or formwork and is held for 24 hours until it cures. When using a mixer having a larger volume, in order to increase productivity, components taken in an increased amount are similarly mixed, while maintaining the proportions stated in the composition. To obtain expanded polystyrene concrete with a different bulk density, the quantities of input components are changed: to increase the density of the mixture, increase the proportion of cement, sand and water, and to decrease the density of the mixture, increase the proportion of foam, polystyrene, and also increase the air pressure in the mixer.
Сравнительные характеристики образцов пенополистиролбетонаComparative characteristics of polystyrene concrete samples
Сравнительные показатели прочности на сжатие при равной плотности прототипа и полученных образцов:Comparative indicators of compressive strength at an equal density of the prototype and the obtained samples:
Использование заявленной группы изобретений позволит удешевить производство пенобетона за счет снижения количества производимых операций и повышения производительности до 8 м3 на одного рабочего за один час, а также за счет использования дешевого полистирола в качестве наполнителя. Указанный состав пенобетона и способ его получения позволяют увеличить прочность конечного изделия на 20-30% при снижении расхода цемента на 10-15%. К тому же применение данного технического решения в строительстве промышленно-гражданских объектов позволит получить материал с хорошими прочностными, теплоизоляционными и экологическими характеристиками. Заявляемый состав композитного пенополистиролбетона отличается долговечностью, так как входящий в него вспененный гранулированный полистирол не подвержен воздействию окружающей среды, а следовательно, время нахождения полистирола в затвердевшем пенобетоне не ограничено.The use of the claimed group of inventions will make it possible to reduce the cost of production of foam concrete by reducing the number of operations and increasing productivity to 8 m 3 per worker in one hour, as well as by using cheap polystyrene as a filler. The specified composition of the foam concrete and the method of its production can increase the strength of the final product by 20-30% while reducing cement consumption by 10-15%. In addition, the use of this technical solution in the construction of industrial and civil facilities will allow to obtain a material with good strength, heat insulation and environmental characteristics. The inventive composition of the composite polystyrene foam is durable, since the foam granular polystyrene included in it is not exposed to the environment, and therefore, the residence time of the polystyrene in the hardened foam concrete is unlimited.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010123702/03A RU2447040C2 (en) | 2010-06-10 | 2010-06-10 | Composition for making composite foamed polystyrene concrete and method of making said composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010123702/03A RU2447040C2 (en) | 2010-06-10 | 2010-06-10 | Composition for making composite foamed polystyrene concrete and method of making said composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010123702A RU2010123702A (en) | 2011-12-20 |
| RU2447040C2 true RU2447040C2 (en) | 2012-04-10 |
Family
ID=45403826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010123702/03A RU2447040C2 (en) | 2010-06-10 | 2010-06-10 | Composition for making composite foamed polystyrene concrete and method of making said composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2447040C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2580678C1 (en) * | 2014-12-02 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский институт Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" | Concrete mix |
| RU2603143C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-11-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" (ВСГУТУ) | Composition of mixture for making foamed polystyrene concrete |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113336568B (en) * | 2021-05-06 | 2022-08-19 | 山东瀛洲节能环保科技有限公司 | Fireproof heat-insulation type concrete brick |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2062772C1 (en) * | 1993-12-27 | 1996-06-27 | Якутский научно-исследовательский и проектный институт алмазодобывающей промышленности "Якутнипроалмаз" | Raw mixture for cellular concrete making |
| RU2198151C2 (en) * | 2001-01-16 | 2003-02-10 | ОАО "ВНИИстром им. П.П. Будникова" | Polystyrene foam-concrete production process |
| RU2201907C2 (en) * | 2001-03-02 | 2003-04-10 | ОАО "ВНИИстром им. П.П. Будникова" | Method of polystyrene concrete foam preparing |
| RU2223931C1 (en) * | 2003-01-28 | 2004-02-20 | Наумейко Анатолий Васильевич | Polystyrene/concrete products' manufacture process |
| RU2309134C1 (en) * | 2006-11-28 | 2007-10-27 | Борис Алексеевич Пузанов | Reinforced polystyrene-concrete mix, a mix preparation process, a process for manufacturing heat-insulation articles, a panel and block (embodiments) |
-
2010
- 2010-06-10 RU RU2010123702/03A patent/RU2447040C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2062772C1 (en) * | 1993-12-27 | 1996-06-27 | Якутский научно-исследовательский и проектный институт алмазодобывающей промышленности "Якутнипроалмаз" | Raw mixture for cellular concrete making |
| RU2198151C2 (en) * | 2001-01-16 | 2003-02-10 | ОАО "ВНИИстром им. П.П. Будникова" | Polystyrene foam-concrete production process |
| RU2201907C2 (en) * | 2001-03-02 | 2003-04-10 | ОАО "ВНИИстром им. П.П. Будникова" | Method of polystyrene concrete foam preparing |
| RU2223931C1 (en) * | 2003-01-28 | 2004-02-20 | Наумейко Анатолий Васильевич | Polystyrene/concrete products' manufacture process |
| RU2309134C1 (en) * | 2006-11-28 | 2007-10-27 | Борис Алексеевич Пузанов | Reinforced polystyrene-concrete mix, a mix preparation process, a process for manufacturing heat-insulation articles, a panel and block (embodiments) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2580678C1 (en) * | 2014-12-02 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский институт Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" | Concrete mix |
| RU2603143C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-11-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" (ВСГУТУ) | Composition of mixture for making foamed polystyrene concrete |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010123702A (en) | 2011-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dong et al. | Development of high strength one-part geopolymer mortar using sodium metasilicate | |
| He et al. | Effect of wollastonite microfibers as cement replacement on the properties of cementitious composites: A review | |
| AU2002302913B2 (en) | Low density calcium silicate hydrate strength accelerant additive for cementitious products | |
| KR100741637B1 (en) | The environmental related reinforcing block using non-cement materials | |
| US7537655B2 (en) | Slag concrete manufactured aggregate | |
| AU2006257360B2 (en) | Providing freezing and thawing resistance to cementitious compositions | |
| US20020117086A1 (en) | Low shrinkage, high strength cellular lightweight concrete | |
| AU2002302913A1 (en) | Low density calcium silicate hydrate strength accelerant additive for cementitious products | |
| Hosseini et al. | Use of nano-SiO 2 to improve microstructure and compressive strength of recycled aggregate concretes | |
| WO2004050582A1 (en) | Composition of materials for use in cellular lightweight concrete and methods thereof | |
| KR101343803B1 (en) | Concrete composition using the blast-furnace slag and method for the preparation thereof | |
| CA2416493A1 (en) | Low shrinkage, high strength cellular lightweight concrete | |
| CN109250980A (en) | A kind of steel slag concrete and preparation method thereof | |
| SK167898A3 (en) | Sprayable binder and its application | |
| NL2008605C2 (en) | Concrete and mortar pre-mixture. | |
| JP2021181402A (en) | System and method for preparing and applying non-portland cement-based material | |
| Khater | Development and characterization of sustainable lightweight geopolymer composites | |
| RU2447040C2 (en) | Composition for making composite foamed polystyrene concrete and method of making said composition | |
| KR101018009B1 (en) | Manufacturing method of cement zero concrete using mixed waste glass powder and fly ash as binder | |
| Palankar et al. | Air-cured alkali activated binders for concrete pavements | |
| Krivenko et al. | Practical experience of construction of concrete pavement using non-conditional aggregates | |
| KR101286445B1 (en) | Manufacturing method of magnesium fluorosilicate using ferro-nickel slag by mechanochemistry | |
| FI126073B (en) | AQUATIC SUSPENSION OF INORGANIC PARTICLES, PROCEDURES FOR PREPARING SUSPENSION AND USE OF SUSPENSION | |
| KR101117780B1 (en) | Method for manufacturing porous material of calcium silicate using cement kiln by-pass dust | |
| Askari Dolatabad et al. | Rheological and mechanical properties of light weight self-compacting concrete containing Sirjan iron mine waste |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190611 |