RU2637542C1 - Теплоизоляционный раствор пониженной плотности - Google Patents

Теплоизоляционный раствор пониженной плотности Download PDF

Info

Publication number
RU2637542C1
RU2637542C1 RU2016141748A RU2016141748A RU2637542C1 RU 2637542 C1 RU2637542 C1 RU 2637542C1 RU 2016141748 A RU2016141748 A RU 2016141748A RU 2016141748 A RU2016141748 A RU 2016141748A RU 2637542 C1 RU2637542 C1 RU 2637542C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
density
perlite sand
additive
composite binder
pore
Prior art date
Application number
RU2016141748A
Other languages
English (en)
Inventor
Лилия Хасановна Загороднюк
Валерий Станиславович Лесовик
Евгений Сергеевич Глаголев
Дмитрий Алексеевич Сумской
Елена Вячеславовна Канева
Анна Сергеевна Кучерова
Дмитрий Юрьевич Попов
Василий Васильевич Воронов
Ольга Анатольевна Павленко
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"
Priority to RU2016141748A priority Critical patent/RU2637542C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2637542C1 publication Critical patent/RU2637542C1/ru

Links

Images

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
    • C04B28/02—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 hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland 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
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/12—Waste materials; Refuse from quarries, mining or the like
    • 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
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • 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
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • 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
    • C04B2111/29—Frost-thaw resistance
    • 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
    • C04B2111/40—Porous or lightweight materials
    • 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)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к теплоизоляционным растворам, и может быть использовано при создании теплоизоляции для гражданского и промышленного строительства. Технический результат - получение теплоизоляционного раствора пониженной плотности с низким коэффициентом теплопроводности, обеспечивающим высокую теплозащиту и морозостойкость конструктивных элементов зданий и сооружений. Теплоизоляционный раствор пониженной плотности, включающий композиционное вяжущее, перлитовый песок, комплексные функциональные добавки и воду, отличающийся тем, что содержит микросферы - пенополистирольные шарики плотностью 10 кг/м3 и диаметром не более 5 мм; композиционное вяжущее состоит из портландцемента, отходов производства перлитового песка с удельной поверхностью 3000 м2/кг и пластифицирующей добавки MELMENT F10 при их соотношениях 0,793:0,195:0,012 по массе и получено совместным помолом в вихревой струйной мельнице ВСМ-01; в качестве комплексных функциональных добавок используются: порообразующая - ASCO 93 и диспергируемая - GENAPOL PF 80, при следующем соотношении компонентов, масс. %: композиционное вяжущее - 10-14, микросферы - 7,8-9,8, перлитовый песок - 70-72, порообразующая добавка ASCO 93 - 0,02, диспергируемая добавка GENAPOL PF 80 - 0,03,
вода - остальное. 1 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к теплоизоляционным растворам, и может быть использовано при создании теплоизоляции для гражданского и промышленного строительства.
Известна композиция для приготовления облегченного кладочного раствора (Патент RU на изобретение №2528323 от 22.10.2012 г.), состоящая из портландцемента, модифицирующей добавки (суперпластификатор С-3), воды и облегченного наполнителя, характеризующаяся тем, что в качестве наполнителя используют полые стеклянные микросферы при следующем соотношении компонентов, масс. %:
портландцемент - 37,5-67,2;
полые стеклянные микросферы - 6,7-18,7;
суперпластификатор С-3 - 0,28-0,5;
вода - 25,5-43,5.
Недостатком данной композиции является высокая плотность 700…1400 кг/м3 и низкая теплозащита строительных конструкций вследствие высокого коэффициента теплопроводности в сухом состоянии 0,12…0,29 Вт/(м⋅°С).
Наиболее близким техническим решением к изобретению является сухая теплоизоляционная смесь на композиционном вяжущем с плотностью от 285 до 305 кг/м3 и коэффициентом теплопроводности от 0,06 до 0,07 Вт/(м⋅°С), (Шкарин А.В. Сухие теплоизоляционные смеси на композиционных вяжущих: дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.23.05:-Белгород., 2013. - 252 с.), включающая портландцемент, перлитовый песок, воду и добавки. В качестве пластифицирующей добавки использовался Melflux; редиспергируемой - VINNAPAS; порообразующей - Esapon, масс. %:
композиционное вяжущее - 7-8;
перлитовый песок - 78-80;
пластифицирующая добавка Melflux - 1,4;
редиспергируемая добавка VINNAPAS - 1,5;
порообразующая добавка Esapon - 0,1.
вода - 10-11.
Однако эта композиция отличается большей плотностью от 285 до 305 кг/м3, более высоким коэффициентом теплопроводности от 0,06 до 0,07 Вт/(м⋅°С) и меньшей морозостойкостью - 73-75 циклов.
Задачей предлагаемого изобретения является получение теплоизоляционного раствора пониженной плотности с низким коэффициентом теплопроводности, обеспечивающим высокую теплозащиту и морозостойкость конструктивных элементов зданий и сооружений.
Это достигается тем, что теплоизоляционный раствор пониженной плотности содержит микросферы - пенополистирольные шарики плотностью 10 кг/м3 и диаметром не более 5 мм; композиционное вяжущее, состоящее из портландцемента, отходов производства перлитового песка с удельной поверхностью 3000 м2/кг и пластифицирующей добавки MELMENT F10 при их соотношениях 0,793:0,195:0,012 по массе и полученное совместным помолом в вихревой струйной мельнице ВСМ-01; перлитовый песок; комплексные функциональные добавки: порообразующая - ASCO 93 и диспергируемая - GENAPOL PF 80, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
композиционное вяжущее - 10-14;
микросферы - 7,8-9,8;
перлитовый песок - 70-72;
порообразующая добавка ASCO 93 - 0,02,
диспергируемая добавка GENAPOL PF 80 - 0,03.
вода - остальное.
Характеристика компонентов:
Для получения теплоизоляционного раствора пониженной плотности использовали:
1. Композиционное вяжущее, состоящее из:
- портландцемента ЦЕМ I 42,5 Н (ГОСТ 31108-2003) ЗАО «Белгородский цемент»;
- отходов производства перлитового песка ОАО «Осколснаб», которые представляют собой тонкоизмельченный материал с удельной поверхностью Syд=3000 м2/кг и химическим составом, масс. %: SiO2 - 75,8; Al2O3 - 12,73; Fe2O3 - 1,47; СаО - 2,46; K2O - 4,09; Na2O - 3,01; MgO - 0,21; TiO2 - 0,23.
- пластифицирующей добавки MELMENT F10, производитель BASF Construction Solutions (Trostberg, Германия), химический состав: MELMENT F10 - сульфонированный порошковый продукт поликонденсации на основе меламина, полученный методом распылительной сушки, насыпная плотность; 450-750 г/л; [Электронный ресурс: http://www.chem.eurohim.ru/catalog/dobavki-dlya-suhih-stroitelnyh-smesej/dobavki-dlya-suhih-stroitelnyh-smesej/superplastifikatory/melment ]
2. Микросферы-пенополистирольные шарики плотностью 10 кг/м3 и диаметром до 5 мм (ТУ 2214-126-05766801-2003);
3. В качестве наполнителя использовался перлитовый песок марок М75 или M150 (ГОСТ 10832-91) производства ОАО «Осколснаб»; минералогический состав перлитового песка представлен стеклом с незначительными примесями; химический состав, масс. %: SiO2 - 75,8; Al2O3 - 12,73; Fe2O3 - 1,47; СаО - 2,46; прочие - 7,54.
4. Комплексные функциональные добавки:
- порообразующая добавка ASCO 93, состав: анионный ПАВ на базе высокомолекулярного олефинсульфоната, активное вещество - мин. 93%, сульфат натрия - макс. 5%, растворимые в петролейном эфире вещества (РЕЕ) - макс. 3%, содержание воды - баланс 2-3%; [Электронный ресурс: http://www.chem.eurohim.ru/catalog/dobavki-dlya-suhih-stroitelnyh-smesej/dobavki-dlya-uhih -stroitelnyh-smesej/poroobrazovateli/asco-93 ];
- диспергируемая добавка GENAPOL PF 80, продукт полимеризации из окиси пропилена и окиси этилена, размер частиц >500 μm - max. 20%, размер частиц > 800 μm - max. 0,8%; [Электронный ресурс: http://www.chem.eurohim.ru./catalog/dobavki-dlya-suhih-stroitelnyh-smesej/dobavki-dlya-suhih-stroitelnyh-smesej/dispergatory/genapol ].
5. Вода - ГОСТ 23732-79.
На начальном этапе получили композиционное вяжущее, состоящее из портландцемента, отходов производства перлитового песка, с добавлением пластифицирующей добавки MELMENT F10 при их соотношении 0,793:0,195:0,012 по массе, совместным помолом в вихревой струйной мельнице ВСМ-01 до удельной поверхности 600 м2/кг, масс. %:
цемент - 79,3;
отходы производства перлитового песка - 19,5;
пластифицирующая добавка MELMENT F10 - 1,2.
Очередность подачи компонентов в вихревую струйную мельницу не имеет значения.
Для исследований физико-механических и теплотехнических свойств теплоизоляционного раствора пониженной плотности было приготовлено 27 составов образцов.
Пример (таблица 1, состав 1).
Приготовление теплоизоляционного раствора пониженной плотности производили по стандартной методике, соответствующей ГОСТ 28013-98, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
композиционное вяжущее (указанное выше) - 10;
микросферы - 7,8;
перлитовый песок - 70;
комплексные функциональные добавки:
порообразующая добавка ASCO 93 - 0,02;
диспергируемая добавка GENAPOL PF80 - 0,03;
вода - 12,15.
Формование образцов - кубиков размером 30×30×30 мм, осуществлялось по ГОСТ10180-2012.
Выдержка образцов проводилась в камере нормального твердения по ГОСТ 30744-2001 в течение 28 суток.
Физико-механические и теплотехнические показатели полученных изделий определяли по стандартным методикам: среднюю плотность по ГОСТ 12730.1-78; прочность при сжатии по ГОСТ 310.4-81; теплопроводность по ГОСТ 7076-99; морозостойкость по ГОСТ 10060-2012.
Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Figure 00000001
Figure 00000002
По итогам анализа проведенных исследований был получен технический результат - снижение средней плотности и теплопроводности предлагаемого состава теплоизоляционного раствора, а также повышение прочности и морозостойкости. Средняя плотность полученных образцов в высушенном состоянии 240-260 кг/м3, прочность при сжатии составляет 1,3-1,43 МПа, коэффициент теплопроводности в сухом состоянии 0,051-0,059 Вт/(м⋅°С), а морозостойкость 80-100 циклов.
Микроскопические исследования композиционного вяжущего, состоящего из портландцемента, отходов производства перлитового песка и пластифицирующей добавки MELMENT F10 при их соотношениях 0,793:0,195:0,012 по массе и полученного совместным помолом в вихревой струйной мельнице ВСМ-01, показали, что его микроструктура имеет свои особенности, обусловленные составом композиционного вяжущего и формой частиц (фигура 1). В вихревой струйной мельнице они истирались не только между собой, но и в струйных потоках о внутреннюю стенку мельницы, раздавливались между мелющимися телами и футеровкой камеры. Зерна отходов производства перлитового песка имеют преобладающий размер частиц 22 мкм, что в два раза меньше размера частиц портландцемента. Форма частиц полученного композиционного вяжущего создает дополнительные подложки для формирования кристаллогидратов кальция, которые обволакивают пористый сферический наполнитель, создавая усиленный каркас, воспринимающий на себя нагрузку от внутренних напряжений, возникающих из-за деформации структуры как на стадии твердения (влажностная усадка, контракция, химическое расширение), так и в период эксплуатации (температурные и влажностные деформации). Кроме того, сферический пористый наполнитель в составе полученного теплоизоляционного раствора способствует релаксации механических напряжений, возникающих в цементном камне вследствие его усадочных деформаций, обеспечивающей повышение прочности и морозостойкости. Применение предлагаемого теплоизоляционного раствора пониженной плотности позволит уменьшить толщину наружной теплоизоляции стен зданий и сооружений, следовательно, повысить энергоэффективность строительных конструкций, а также обеспечить повышение трещиностойкости и долговечности. Существенно снизить материальные затраты при строительстве.

Claims (7)

  1. Теплоизоляционный раствор пониженной плотности, включающий композиционное вяжущее, перлитовый песок, комплексные функциональные добавки и воду, отличающийся тем, что содержит микросферы - пенополистирольные шарики плотностью 10 кг/м3 и диаметром не более 5 мм; композиционное вяжущее состоит из портландцемента, отходов производства перлитового песка с удельной поверхностью 3000 м2/кг и пластифицирующей добавки MELMENT F10 при их соотношениях 0,793:0,195:0,012 по массе и получено совместным помолом в вихревой струйной мельнице ВСМ-01; в качестве комплексных функциональных добавок используются: порообразующая - ASCO 93 и диспергируемая -GENAPOL PF 80, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
  2. композиционное вяжущее - 10-14;
  3. микросферы - 7,8-9,8;
  4. перлитовый песок - 70-72;
  5. порообразующая добавка ASCO 93 - 0,02,
  6. диспергируемая добавка GENAPOL PF 80 - 0,03,
  7. вода - остальное.
RU2016141748A 2016-10-24 2016-10-24 Теплоизоляционный раствор пониженной плотности RU2637542C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141748A RU2637542C1 (ru) 2016-10-24 2016-10-24 Теплоизоляционный раствор пониженной плотности

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141748A RU2637542C1 (ru) 2016-10-24 2016-10-24 Теплоизоляционный раствор пониженной плотности

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2637542C1 true RU2637542C1 (ru) 2017-12-05

Family

ID=60581520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016141748A RU2637542C1 (ru) 2016-10-24 2016-10-24 Теплоизоляционный раствор пониженной плотности

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2637542C1 (ru)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528323C2 (ru) * 2012-10-22 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") Cпособ приготовления облегченного кладочного раствора и композиция для облегченного кладочного раствора
WO2014162097A1 (fr) * 2013-04-04 2014-10-09 Saint-Gobain Weber Composition de mortier isolant

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528323C2 (ru) * 2012-10-22 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") Cпособ приготовления облегченного кладочного раствора и композиция для облегченного кладочного раствора
WO2014162097A1 (fr) * 2013-04-04 2014-10-09 Saint-Gobain Weber Composition de mortier isolant

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Шкарин А.В. Сухие теплоизоляционные смеси на композиционных вяжущих, авто диссертации на соискание ученой степени ктн, Белгород, 2013. *
Шкарин А.В. Сухие теплоизоляционные смеси на композиционных вяжущих, автореферат диссертации на соискание ученой степени ктн, Белгород, 2013. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Raj et al. Mechanical and durability properties of hybrid fiber reinforced foam concrete
Adhikary et al. Development of flowable ultra-lightweight concrete using expanded glass aggregate, silica aerogel, and prefabricated plastic bubbles
Hanif et al. Green lightweight cementitious composite incorporating aerogels and fly ash cenospheres–Mechanical and thermal insulating properties
Hanif et al. Properties investigation of fiber reinforced cement-based composites incorporating cenosphere fillers
Karakurt et al. Utilization of natural zeolite in aerated concrete production
US9353008B2 (en) Structural lightweight concrete or mortar, method for manufacturing same and use thereof as self-placing concrete
US20110290153A1 (en) Environment friendly composite construction materials
AU2013403634B2 (en) Lightweight concretes and mortars
CN110526657B (zh) 一种顶棚用抗流挂轻质石膏及其制备方法
Kong et al. Chemical reactivity of lightweight aggregate in cement paste
Agrawal et al. Physiochemical and engineering characteristics of cenosphere and its application as a lightweight construction material-A review
JP2009096657A (ja) 左官用セメントモルタル
RU2378218C2 (ru) Сырьевая композиция для изготовления строительных материалов и изделий
Ibrahim et al. Geopolymer lightweight bricks manufactured from fly ash and foaming agent
Widodo et al. Experimental study on the potential use of pumice breccia as coarse aggregate in structural lightweight concrete
CN102701705B (zh) 一种薄灰缝用轻质高强砌筑材料及其制备方法
KR101105275B1 (ko) 고강도 내화 콘크리트 조성물 및 이에 의해 제조되는 콘크리트
JP2009084092A (ja) モルタル質修復材
KR101390132B1 (ko) 1종 조강형 시멘트를 사용한 고강도 콘크리트 조성물 및 콘크리트
Ślosarczyk et al. Lightweight alkali-activated composites containing sintered fly ash aggregate and various amounts of silica aerogel
Wan et al. Effect of SiO2 aerogel on the properties of inorganic cementing materials
RU2637542C1 (ru) Теплоизоляционный раствор пониженной плотности
Hanif et al. Utilizing fly ash cenosphere and aerogel for lightweight thermal insulating cement-based composites
CN102995777A (zh) 一种陶粒增强表面的复合型膨胀玻化微珠保温砂浆板材及其制备方法
Brandt et al. Properties of fiber reinforced cement composites with cenospheres from coal ash