RU2788951C2 - Method for production of mineral foam obtained from foaming thick suspension with high yield strength - Google Patents
Method for production of mineral foam obtained from foaming thick suspension with high yield strength Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788951C2 RU2788951C2 RU2020118755A RU2020118755A RU2788951C2 RU 2788951 C2 RU2788951 C2 RU 2788951C2 RU 2020118755 A RU2020118755 A RU 2020118755A RU 2020118755 A RU2020118755 A RU 2020118755A RU 2788951 C2 RU2788951 C2 RU 2788951C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slurry
- cement
- mineral foam
- present
- foaming
- Prior art date
Links
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 97
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 97
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 238000005187 foaming Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 12
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 138
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims abstract description 96
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 77
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims abstract description 26
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Substances OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000004034 viscosity adjusting agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 230000000996 additive Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 claims abstract description 11
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L MANGANESE CHLORIDE Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229940099607 manganese chloride Drugs 0.000 claims abstract description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 199
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 45
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 27
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 claims description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 23
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 21
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 claims description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 16
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 14
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 9
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 claims description 8
- 230000003068 static Effects 0.000 claims description 5
- LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N (2R,3R,4S,5R,6S)-4,5-dimethoxy-2-(methoxymethyl)-3-[(2S,3R,4S,5R,6R)-3,4,5-trimethoxy-6-(methoxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2R,3R,4S,5R,6R)-4,5,6-trimethoxy-2-(methoxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxane Chemical compound CO[C@@H]1[C@@H](OC)[C@H](OC)[C@@H](COC)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](OC)[C@@H](OC)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](OC)[C@H](OC)O[C@@H]2COC)OC)O[C@@H]1COC LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N 0.000 claims description 4
- VUKAUDKDFVSVFT-UHFFFAOYSA-N 2-[6-[4,5-bis(2-hydroxypropoxy)-2-(2-hydroxypropoxymethyl)-6-methoxyoxan-3-yl]oxy-4,5-dimethoxy-2-(methoxymethyl)oxan-3-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)-5-methoxyoxane-3,4-diol Chemical compound COC1C(OC)C(OC2C(C(O)C(OC)C(CO)O2)O)C(COC)OC1OC1C(COCC(C)O)OC(OC)C(OCC(C)O)C1OCC(C)O VUKAUDKDFVSVFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001479 Hydroxyethyl methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 claims description 4
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 4
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 6
- 229910021380 MnCl2 Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 41
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 13
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 10
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 9
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 9
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 8
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 description 8
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 7
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 6
- 235000015450 Tilia cordata Nutrition 0.000 description 6
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 description 6
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 6
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 6
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 6
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 5
- 239000003570 air Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 4
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 4
- 230000002209 hydrophobic Effects 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 230000002522 swelling Effects 0.000 description 4
- 229960003563 Calcium Carbonate Drugs 0.000 description 3
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L Calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 3
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 2
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-N Peroxydisulfuric acid Chemical compound OS(=O)(=O)OOS(O)(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-N Peroxymonosulfuric acid Chemical compound OOS(O)(=O)=O FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N Stearic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 2
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 2
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 2
- 150000004973 alkali metal peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000000368 destabilizing Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000011381 foam concrete Substances 0.000 description 2
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 2
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 2
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 2
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 230000003075 superhydrophobic Effects 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H Aluminium sulfate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 241000219430 Betula pendula Species 0.000 description 1
- 229960005069 Calcium Drugs 0.000 description 1
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N Calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N Carbonic acid Chemical class OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 235000015076 Shorea robusta Nutrition 0.000 description 1
- 240000007944 Shorea robusta Species 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004965 Silica aerogel Substances 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- HVBSAKJJOYLTQU-UHFFFAOYSA-N Sulfanilic acid Chemical compound NC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 HVBSAKJJOYLTQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036909 Volume distribution Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid Chemical compound OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001253 acrylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004974 alkaline earth metal peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J aluminum;tetrahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000005018 casein Substances 0.000 description 1
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000011494 foam glass Substances 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 1
- 239000005337 ground glass Substances 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008258 liquid foam Substances 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- 229910000529 magnetic ferrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical class 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 1
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011178 precast concrete Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000008262 pumice Substances 0.000 description 1
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008259 solid foam Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing Effects 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229950000244 sulfanilic acid Drugs 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Настоящее изобретение относится к непрерывному способу для производства минеральной пены с низкой плотностью и превосходной стабильностью. Минеральная пена по настоящему изобретению является особенно подходящей для ее размещения на вертикальных поверхностях, например в качестве слоя теплоизоляции на стенах.The present invention relates to a continuous process for the production of mineral foam with low density and excellent stability. The mineral foam of the present invention is particularly suitable for placement on vertical surfaces, for example as a thermal insulation layer on walls.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Минеральная пена, которую также называют цементной пеной, объединяет выгодные свойства, такие как очень низкий удельный вес по сравнению с традиционным бетоном или другими строительными материалами.Mineral foam, also called cement foam, combines advantageous properties such as a very low specific gravity compared to traditional concrete or other building materials.
Она содержит сетку пузырьков, более или менее удаленных друг от друга, которые являются газовыми карманами, содержащимися в твердой оболочке из минерального связующего вещества. Благодаря порам или пустотам, которые она содержит, эта пена является значительно более легким материалом, чем традиционный бетон.It contains a network of bubbles, more or less spaced apart, which are pockets of gas contained in a hard shell of mineral binder. Due to the pores or voids it contains, this foam is a significantly lighter material than traditional concrete.
Минеральная пена может быть произведена путем смешивания двух жидких компонентов, то есть цементного раствора и жидкости, содержащей газообразующий агент, чтобы получить вспенивающуюся густую суспензию, которая расширяется и формирует вспененную густую суспензию, а затем схватывается и затвердевает, чтобы стать упомянутой минеральной пеной. Расширение является прямым следствием образования пузырьков после смешивания этих двух жидкостей. Mineral foam can be produced by mixing two liquid components, i.e., a cement slurry and a liquid containing a blowing agent, to obtain a foaming slurry, which expands and forms a foamed slurry, and then sets and solidifies to become said mineral foam. The expansion is a direct consequence of the formation of bubbles after mixing the two liquids.
Производство минеральной пены включает в себя стадию производства вспенивающейся густой суспензии, которая должна быть устойчивой. Схватывание жидкой пены в твердую пену является чувствительным. Следовательно, явлениями дестабилизации пены во время схватывания, такими как, например, коалесценция, эффект Оствальда или дренаж, необходимо управлять, в частности с помощью способа производства. Эти трудности возрастают, когда способ производства является непрерывным, в котором конечный продукт получается непрерывным образом. Однако непрерывные способы производства лучше всего подходят для промышленной среды, и рекомендуются на предприятиях или на рабочих площадках. The production of mineral foam includes the step of producing a foaming thick slurry which must be stable. The setting of liquid foam into solid foam is sensitive. Therefore, foam destabilization phenomena during setting, such as, for example, coalescence, the Ostwald effect or drainage, must be controlled, in particular by the production method. These difficulties increase when the mode of production is continuous, in which the final product is obtained in a continuous manner. However, continuous production methods are best suited for industrial environments and are recommended in factories or job sites.
Одна из трудностей в непрерывном производстве минеральной пены в промышленном контексте таким образом состоит в том, чтобы произвести устойчивую пену, нейтрализующую эти явления дестабилизации. Под непрерывным производством мы имеем в виду непрерывное смешивание жидких компонентов, упомянутых выше, то есть цементного раствора и жидкости, содержащей газообразующий агент. One of the difficulties in the continuous production of mineral foam in an industrial context in this way is to produce a stable foam that counteracts these destabilizing phenomena. By continuous production we mean the continuous mixing of the liquid components mentioned above, i.e. the cement slurry and the fluid containing the blowing agent.
В дополнение к этому, когда эта минеральная пена используется в качестве изолирующего материала, выгодно помещать вспенивающуюся густую суспензию на основание, особенно на вертикальную поверхность. Тогда становится существенным, чтобы вспенивающаяся густая суспензия прилипала к этому основанию, и чтобы она оставалась единым целым с этим основанием вплоть до ее отверждения. На самом деле, когда пена находится в жидком состоянии, она может течь под действием силы тяжести, и важно, чтобы при ее нахождении на основании упомянутая пена не текла или не падала под действием силы тяжести. In addition, when this mineral foam is used as an insulating material, it is advantageous to place the foaming thick slurry on the base, especially on a vertical surface. It then becomes essential that the foaming thick slurry adheres to this base and that it remains integral with this base until it cures. In fact, when the foam is in a liquid state, it can flow under the influence of gravity, and it is important that when it is on the base, said foam does not flow or fall under the influence of gravity.
Вспенивающаяся густая суспензия может продолжать расширяться после того, как она была помещена на основание. The foaming thick slurry may continue to expand after it has been placed on the base.
Патентная заявка WO 2017/041189 раскрывает порошок, подходящий для производства минеральной пены, который также содержит гидрофобные минеральные частицы. Однако она не уточняет, может ли процесс быть непрерывным или может ли густая суспензия помещаться на стену. Плотность минеральной пены является также более высокой, чем 170 кг/м3.Patent application WO 2017/041189 discloses a powder suitable for the production of mineral foam, which also contains hydrophobic mineral particles. However, it does not specify whether the process can be continuous or whether the thick slurry can be placed on a wall. The density of the mineral foam is also higher than 170 kg/m 3 .
Патентная заявка EP2822913 описывает процесс приготовления минеральной пены путем смешивания цементного раствора и газообразующей жидкости с прекурсором катализатора, где связующее вещество представляет собой смесь цемента и извести. Однако плотность этой минеральной пены составляет по меньшей мере 250 кг/м3. Patent application EP2822913 describes a process for preparing mineral foam by mixing a cement slurry and a blowing liquid with a catalyst precursor, where the binder is a mixture of cement and lime. However, the density of this mineral foam is at least 250 kg/m 3 .
Патентная заявка WO 2016/102838 раскрывает минеральную пену, приготовляемую непрерывно путем смешивания газообразующей жидкости и цементного раствора в присутствии прекурсоров катализатора. Также включаются Минеральные добавки с конкретным контактным углом (частично гидрофобные). Плотность этой минеральной пены составляет 70-450 кг/м3. Однако при нанесении на стену толщина одного слоя вспененной густой суспензии не может превышать 4 см. Patent application WO 2016/102838 discloses a mineral foam prepared continuously by mixing a blowing liquid and a cement slurry in the presence of catalyst precursors. Also included are mineral additives with specific contact angle (partially hydrophobic). The density of this mineral foam is 70-450 kg/m 3 . However, when applied to the wall, the thickness of one layer of foamed thick suspension cannot exceed 4 cm.
Настоящее изобретение стремится предложить способ для непрерывного производства в промышленном контексте минеральной пены, особенно подходящей для ее размещения на вертикальных поверхностях. The present invention seeks to provide a method for the continuous production in an industrial context of mineral foam, particularly suitable for placement on vertical surfaces.
Настоящее изобретение также стремится предложить минеральную пену, которая имела бы превосходные свойства стабильности, а также превосходные теплофизические свойства, и в частности очень низкую теплопроводность. The present invention also seeks to provide a mineral foam that has excellent stability properties as well as excellent thermal properties, and in particular very low thermal conductivity.
В соответствии с настоящим изобретением после смешивания цементного раствора и газообразующей жидкости газообразующий агент начинает реагировать, образуя пузырьки в густой суспензии. Благодаря конкретным особенностям цементного раствора и газообразующей жидкости, используемых в настоящем изобретении, пузырьки, которые формируются во вспенивающейся густой суспензии, не коалесцируют и остаются однородно распределенными внутри получаемой вспененной густой суспензии. Непосредственным результатом является вспенивающаяся густая суспензия, которая остается устойчивой до тех пор, пока цемент не схватится и не затвердеет, то есть в которой воздушные пузырьки однородно распределяются в объеме цементной пены. Окончательным результатом является минеральная пена низкой плотности, подходящая, например, для термоизолирующих сооружений и строительных элементов. In accordance with the present invention, after mixing the cement slurry and the blowing liquid, the blowing agent begins to react to form bubbles in the thick slurry. Due to the particular characteristics of the slurry and blowing fluid used in the present invention, the bubbles that form in the foaming slurry do not coalesce and remain uniformly distributed within the resulting foamed slurry. The immediate result is a foaming thick slurry that remains stable until the cement has set and hardened, i.e. in which air bubbles are uniformly distributed throughout the bulk of the cement foam. The final result is a low density mineral foam suitable for example for thermal insulation structures and building elements.
Конкретные реологические характеристики цементного раствора, газообразующей жидкости, вспенивающейся густой суспензии, и получаемой вспененной густой суспензии являются критическими особенностями настоящего изобретения:The specific rheological characteristics of the cement slurry, blowing fluid, foamable slurry, and the resulting foamed slurry are critical features of the present invention:
- реология цементного раствора регулируется так, чтобы облегчить ее перекачку и смешивание с газообразующей жидкостью, поскольку смесь должна быть быстро гомогенизирована. Это может быть достигнуто путем регулирования соотношения воды и цемента в цементном растворе, а также путем выбора обычно используемой водопоглощающей добавки. - the rheology of the cement slurry is controlled so as to facilitate its pumping and mixing with the gas-forming liquid, since the mixture must be quickly homogenized. This can be achieved by adjusting the ratio of water to cement in the slurry, as well as by selecting the commonly used water absorbent.
- когда цементный раствор и газообразующая жидкость смешиваются, вспенивающаяся густая суспензия и получаемая вспененная густая суспензия обладают возможностью иметь такое реологическое поведение, которое препятствовало бы коалесценции газовых пузырьков и не позволяло им выходить наружу до схватывания цемента. - when the cement slurry and the blowing liquid are mixed, the foaming slurry and the resulting foamed slurry have the ability to have such rheological behavior that would prevent the coalescence of gas bubbles and prevent them from escaping before the cement sets.
- поскольку одним из главных применений минеральной пены является ее использование для термоизолирующих вертикальных поверхностей, в частности стен, это реологическое поведение позволяет пене прилипать к поверхности, на которую она наносится, а не стекать вниз под действием своего собственного веса. - since one of the main applications of mineral foam is its use for thermally insulating vertical surfaces, in particular walls, this rheological behavior allows the foam to adhere to the surface on which it is applied, rather than flow down under its own weight.
Все эти особенности сильно связаны с вязкостью и пределом текучести цементного раствора, газообразующей жидкости, и получаемой вспененной густой суспензии. All of these features are strongly related to the viscosity and yield strength of the cement slurry, the blowing fluid, and the resulting foamed slurry.
Также было неожиданно найдено, что добавление модификатора вязкости к газообразующей жидкости приводит к значительному увеличению предела текучести вспененной густой суспензии, а также помогает поддерживать распределение размеров малых пузырьков в минеральной пене даже при низкой плотности. Эта последняя характеристика оказывает сильное влияние на реологию вспененной густой суспензии, поскольку более мелкие размеры пузырьков увеличивают поверхность раздела воздух-жидкость внутри вспененной густой суспензии, что в свою очередь увеличивает ее предел текучести. It has also surprisingly been found that the addition of a viscosity modifier to the blowing liquid results in a significant increase in the yield strength of the foamed slurry and also helps to maintain the small bubble size distribution in the mineral foam even at low density. This latter characteristic has a strong effect on the rheology of the foamed slurry, as finer bubble sizes increase the air-liquid interface within the foamed slurry, which in turn increases its yield strength.
Также было неожиданно найдено, что при использовании солей марганца, и в частности хлорида марганца MnCl2, в качестве предпочтительного прекурсора катализатора, реология цементного раствора, вспенивающейся густой суспензии и вспененной густой суспензии улучшается для желаемого применения. Также было найдено, что оптимальным для кинетики формирования газовых пузырьков является однократное смешивание цементного раствора и газообразующей жидкости. It has also been unexpectedly found that by using manganese salts, and in particular manganese chloride MnCl 2 , as the preferred catalyst precursor, the rheology of the slurry, foaming slurry and foaming slurry is improved for the desired application. It was also found that the optimum for the kinetics of the formation of gas bubbles is a single mixing of the cement slurry and the blowing liquid.
Следовательно, способ в соответствии с настоящим изобретением достигает следующих преимуществ:Therefore, the method according to the present invention achieves the following advantages:
- минеральная пена производится непрерывным образом;- mineral foam is produced continuously;
- вспенивающаяся густая суспензия может наноситься и прилипать к основанию независимо от положения этого основания и независимо от сил тяжести;- foaming thick suspension can be applied and adhere to the base, regardless of the position of the base and regardless of gravity;
- при нанесении на основание толщина одного слоя вспененной густой суспензии составляет по меньшей мере 5 см, и может в частности составлять вплоть до 11 см;- when applied to the base, the thickness of one layer of foamed thick suspension is at least 5 cm, and can in particular be up to 11 cm;
- вспенивающаяся густая суспензия может наноситься на полную высоту стены за одну стадию нанесения; - foaming thick suspension can be applied to the full height of the wall in one application stage;
- окончательная плотность минеральной пены (после схватывания цемента и высыхания пены) является низкой, то есть составляет 70-170 кг/м3. - the final density of the mineral foam (after the cement has set and the foam has dried) is low, ie 70-170 kg/m 3 .
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к способу для непрерывного производства минеральной пены низкой плотности, содержащему следующие стадии:The present invention relates to a process for the continuous production of low density mineral foam, comprising the following steps:
(i) приготовление цементного раствора, содержащего: (i) preparing a cement slurry containing:
- цемент;- cement;
- ультратонкие частицы, у которых значение D50 составляет от 10 до 600 нм;- ultrafine particles, in which the D50 value is from 10 to 600 nm;
- водопоглощающую добавку;- water-absorbing additive;
- соли марганца; и- manganese salts; and
- воду;- water;
(ii) добавление к цементному раствору, полученному после стадии (i), газообразующей жидкости, содержащей:(ii) adding to the cement slurry obtained after step (i) a gas generating liquid containing:
- газообразующий агент; и- blowing agent; and
- модификатор вязкости, который является полимером, выбираемым из анионного биополимера, амфифильного биополимера, щелочного разбухающего акрилового полимера, а также их смеси;- a viscosity modifier, which is a polymer selected from an anionic biopolymer, an amphiphilic biopolymer, an alkaline swelling acrylic polymer, and mixtures thereof;
для того, чтобы получить вспенивающуюся густую суспензию;in order to obtain a foaming thick suspension;
(iii) нанесение вспенивающейся густой суспензии, полученной на стадии (ii), на основание;(iii) applying the foaming slurry obtained in step (ii) to the base;
(iv) оставление вспенивающейся густой суспензии для расширения на основании.(iv) leaving the foamy slurry to expand on the base.
Предпочтительно минеральная пена имеет плотность в сухом состоянии от 50 до 180 кг/м3, более предпочтительно от 60 до 170 кг/м3, и еще более предпочтительно от 70 до 150 кг/м3.Preferably the mineral foam has a dry density of 50 to 180 kg/m 3 , more preferably 60 to 170 kg/m 3 , and even more preferably 70 to 150 kg/m 3 .
Предпочтительно цемент смеси стадии (i) представляет собой CEM I, предпочтительно имеющий удельную площадь поверхности по Блэйну выше 5000 см2/г.Preferably the cement of the mixture of step (i) is CEM I, preferably having a Blaine specific surface area above 5000 cm 2 /g.
В частности, газообразующий агент, содержащийся в газообразующей жидкости, добавляемой на стадии (ii), имеет концентрацию меньше чем 15 мас.% по массе газообразующей жидкости, и предпочтительно меньше чем 8 мас.%. In particular, the blowing agent contained in the blowing liquid added in step (ii) has a concentration of less than 15% by weight based on the weight of the blowing liquid, and preferably less than 8% by weight.
Предпочтительно газообразующий агент, содержащийся в газообразующей жидкости, добавляемой на стадии (ii), представляет собой раствор перекиси водорода, раствор пероксомоносерной кислоты, раствор пероксодисерной кислоты, раствор пероксидов щелочных металлов, раствор пероксидов щелочноземельных металлов, раствор органического пероксида, суспензию частиц алюминия или их смеси, и предпочтительно представляет собой раствор перекиси водорода. Preferably, the blowing agent contained in the blowing liquid added in step (ii) is a hydrogen peroxide solution, a peroxomonosulfuric acid solution, a peroxodisulfuric acid solution, an alkali metal peroxide solution, an alkaline earth metal peroxide solution, an organic peroxide solution, a suspension of aluminum particles, or mixtures thereof. , and preferably is a solution of hydrogen peroxide.
В частности модификатор вязкости, содержащийся в газообразующей жидкости, добавляемой на стадии (ii), представляет собой амфифильный биополимер, предпочтительно выбираемый из метилцеллюлозы, метилгидроксиэтилцеллюлозы и гидроксипропилметилцеллюлозы. In particular, the viscosity modifier contained in the blowing liquid added in step (ii) is an amphiphilic biopolymer, preferably selected from methylcellulose, methylhydroxyethylcellulose and hydroxypropylmethylcellulose.
Предпочтительно цементный раствор стадии (i) дополнительно содержит минеральную добавку, у которой значение D50 частиц составляет от 0,1 до 4 мм.Preferably, the cement slurry of step (i) further comprises a mineral admixture in which the D50 value of the particles is between 0.1 and 4 mm.
Предпочтительно цементный раствор стадии (i) дополнительно содержит волокна.Preferably, the slurry of step (i) further comprises fibers.
Предпочтительно цементный раствор стадии (i) получается путем сначала смешивания заранее приготовленной смеси цемента, ультратонких частиц и опционально минеральной добавки, а затем добавления водопоглощающей добавки, солей марганца и воды. Preferably, the cement slurry of step (i) is obtained by first mixing a premix of cement, ultrafine particles and optionally a mineral additive, and then adding a water absorbent, manganese salts and water.
В частности, газообразующая жидкость на стадии (ii) добавляется к цементному раствору по меньшей мере через две точки добавления, и предпочтительно добавление представляет собой введение.In particular, the blowing liquid in step (ii) is added to the cement slurry through at least two addition points, and preferably the addition is an injection.
Предпочтительно основание, используемое на стадии (iii), является стеной.Preferably the base used in step (iii) is a wall.
Настоящее изобретение также относится к основанию, покрытому способом настоящего изобретения по меньшей мере одним слоем минеральной пены, причем толщина упомянутого одного слоя составляет по меньшей мере 5 см. The present invention also relates to a substrate covered by the method of the present invention with at least one layer of mineral foam, said single layer being at least 5 cm thick.
Настоящее изобретение дополнительно относится к применению упомянутого основания, покрытого способом настоящего изобретения, для изоляции, в частности для тепловой или звукоизоляции.The present invention further relates to the use of said base coated with the method of the present invention for insulation, in particular for thermal or sound insulation.
Наконец, настоящее изобретение относится к устройству для непрерывного производства минеральной пены в соответствии со способом по пп. 1-10 формулы изобретения, содержащему канал (8), который содержит первую секцию канала (9), выполненную с возможностью транспортировки вспенивающейся густой суспензии, с длиной L1 и диаметром D1, начинающуюся от точки добавления (5) газообразующей жидкости и заканчивающуюся соединением со второй секцией канала (10), которая является выходом устройства, причем L1 составляет 2-20 м, D1 составляет 5-25 мм, и отношение L1/D1 составляет 100-1500. Finally, the present invention relates to a device for the continuous production of mineral foam in accordance with the method according to claims. 1-10 of the claims, containing a channel (8), which contains the first section of the channel (9), made with the possibility of transporting a foaming thick suspension, with a length L1 and a diameter D1, starting from the point of addition (5) of the blowing liquid and ending with a connection with the second channel section (10), which is the outlet of the device, and L1 is 2-20 m, D1 is 5-25 mm, and the ratio L1/D1 is 100-1500.
Предпочтительно в упомянутом устройстве нет никакого статического смесителя после точки добавления (5).Preferably in said device there is no static mixer after the addition point (5).
Предпочтительно упомянутое устройство дополнительно содержит устройство для множества введений, расположенное в точке добавления (5) между первым каналом (4) и вторым каналом (8) и выполненное с возможностью добавления газообразующей жидкости.Preferably, said device further comprises a multi-injection device located at the addition point (5) between the first channel (4) and the second channel (8) and configured to add a gas generating liquid.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Фиг. 1 иллюстрирует один примерный вариант осуществления устройства для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 1 illustrates one exemplary embodiment of an apparatus for carrying out a method in accordance with the present invention.
Фиг. 2 иллюстрирует принцип измерения контактного угла между капелькой воды и поверхностью.Fig. 2 illustrates the principle of measuring the contact angle between a water droplet and a surface.
Фиг. 3 представляет собой диаграмму напряжения сдвига в зависимости от скорости сдвига для композиций, полученных в примере 2.Fig. 3 is a plot of shear stress versus shear rate for the compositions made in Example 2.
Фиг. 4 показывает изображения оснований, покрытых одним слоем различных вспененных густых суспензий в соответствии со способом, описанным в примере 4, где Фиг. 4a показывает основание, покрытое одним слоем вспененной густой суспензии 1, Фиг. 4b показывает основание, покрытое одним слоем вспененной густой суспензии 2, Фиг. 4c показывает основание, покрытое одним слоем вспененной густой суспензии 3, и Фиг. 4d показывает основание, покрытое одним слоем вспененной густой суспензии 4. Fig. 4 shows images of bases coated with a single layer of various foamed slurries according to the method described in Example 4, where FIG. 4a shows the base covered with one layer of foamed
Фиг. 5 показывает основание, покрытое одним слоем вспененной густой суспензии в соответствии со способом, описанным в примере 6.Fig. 5 shows a base coated with one layer of foamed slurry according to the method described in example 6.
Фиг. 6 иллюстрирует один примерный вариант осуществления устройства для множества введений в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 6 illustrates one exemplary embodiment of a multiple insertion device in accordance with the present invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE PRESENT INVENTION
В настоящем изобретении термин «вспенивающаяся густая суспензия» относится к смеси цементного раствора и газообразующей жидкости, в которой газообразующий агент реагирует с образованием пузырьков, до схватывания и затвердевания цемента. Термин «вспененная густая суспензия» относится к смеси цементного раствора и газообразующей жидкости, когда весь газообразующий агент прореагировал и образовал пузырьки, до схватывания и затвердевания цемента. In the present invention, the term "foaming slurry" refers to a mixture of cement slurry and blowing liquid in which the blowing agent reacts to form bubbles until the cement sets and hardens. The term "foamed slurry" refers to a mixture of cement slurry and blowing fluid, when all of the blowing agent has reacted and formed bubbles, before the cement sets and hardens.
В настоящем изобретении термин минеральная пена описывает вспененную густую суспензию, когда цемент схватился и затвердел. In the present invention, the term mineral foam describes a foamed, thick slurry when the cement has set and hardened.
Цементный раствор стадии (i)Cement mortar stage (i)
Цементный раствор настоящего изобретения содержит цемент, ультратонкие частицы, у которых значение D50 составляет от 10 до 600 нм, водопоглощающую добавку, соли марганца и воду. Он может также опционально содержать волокна и/или минеральные добавки. The cement slurry of the present invention contains cement, ultrafine particles whose D50 value is from 10 to 600 nm, a water absorbent, manganese salts, and water. It may also optionally contain fibers and/or mineral additives.
Цементом, подходящим для производства минеральной пены в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно является портландцемент. The cement suitable for the production of mineral foam in accordance with the present invention is preferably Portland cement.
Портландцемент представляет собой смесь размолотого портландцементного клинкера, источника сульфата кальция, такого как гипс или ангидрит, опционально минеральные компоненты и незначительные добавки, как описано в стандарте на цемент NF EN 197-1, опубликованном в апреле 2012 г. Portland cement is a mixture of ground Portland cement clinker, a source of calcium sulfate such as gypsum or anhydrite, optional mineral components and minor additives as described in the cement standard NF EN 197-1 published in April 2012.
Предпочтительно упомянутый размолотый клинкер имеет следующий минералогический состав в мас.% по общей массе клинкера:Preferably, said milled clinker has the following mineralogical composition in wt. % based on the total mass of the clinker:
- 50-80 мас.% C3S (алита),- 50-80 wt.% C3S (alita),
- 4-40 мас.% C2S (белита),- 4-40 wt.% C2S (belite),
- 0-20 мас.% C4AF (феррита, или алюмоферрита, или браунмиллерита),- 0-20 wt.% C4AF (ferrite, or aluminoferrite, or brownmillerite),
- 0-15 мас.% C3А (алюмината),- 0-15 wt.% C3A (aluminate),
а также вторичные минеральные компоненты. as well as secondary mineral components.
Минералогические компоненты клинкера обозначаются в соответствии с общепринятой в цементной промышленности системой обозначений:The mineralogical components of clinker are designated in accordance with the generally accepted notation in the cement industry:
- C обозначает CaO,- C stands for CaO,
- A обозначает Al2O3,- A stands for Al 2 O 3 ,
- F обозначает Fe2O3, и- F is Fe 2 O 3 , and
- S обозначает SiO2.- S stands for SiO 2 .
Все типы цемента, описанные в стандарте NF EN 197-1 (апрель 2012 г.) (CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV, CEM V), могут использоваться для приготовления цементного раствора. Также цемент может быть смесью CEM I и минеральных добавок, причем их смешивание выполняется непосредственно перед или во время приготовления цементного раствора. All types of cement described in NF EN 197-1 (April 2012) (CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV, CEM V) can be used to prepare cement mortar. Also, the cement can be a mixture of CEM I and mineral additives, and their mixing is carried out immediately before or during the preparation of the cement slurry.
Предпочтительно цемент, подходящий для настоящего изобретения, представляет собой CEM I, описанный в стандарте NF EN 197-1 (апрель 2012 г.). Preferably, the cement suitable for the present invention is CEM I as described in NF EN 197-1 (April 2012).
Портландцемент CEM I содержит по меньшей мере 95 мас.% описанного выше размолотого клинкера по общей массе цемента.Portland cement CEM I contains at least 95 wt.% of the above-described milled clinker based on the total weight of the cement.
Предпочтительно цементный раствор по настоящему изобретению содержит от 50 до 60 мас.% цемента по общей массе цементного раствора.Preferably, the slurry of the present invention contains from 50 to 60 wt.% cement based on the total weight of the slurry.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения цемент характеризуется значением удельной поверхности по Блэйну по меньшей мере 5000 см2/г. Предпочтительно цемент характеризуется значением удельной поверхности по Блэйну от 5000 до 9000 см2/г. In one embodiment of the present invention, the cement has a Blaine specific surface area of at least 5000 cm 2 /g. Preferably the cement has a Blaine specific surface area of 5000 to 9000 cm 2 /g.
В частности, цемент характеризуется значением удельной поверхности по Блэйну по меньшей мере 5000-8000 см2/г. Предпочтительно цемент характеризуется значением удельной поверхности по Блэйну от 5500 до 8000 см2/г. In particular, the cement is characterized by a Blaine specific surface area of at least 5000-8000 cm 2 /g. Preferably the cement has a Blaine specific surface area of 5500 to 8000 cm 2 /g.
В настоящем изобретении тонкие цементы, имеющие значение удельной поверхности по Блэйну по меньшей мере 5000 см2/г, могут использоваться без ухудшения свойств пены при значительном сокращении количества воды, потребной для густой суспензии. Настоящее изобретение позволяет иметь текучий и поддающийся перекачке насосом цементный раствор, не требующий добавления большого количества воды. Это также обеспечивает возможность уменьшения концентрации газообразующего агента в газообразующей жидкости. Также было продемонстрировано, что тонкость помола цементная позволяет уменьшить размер пузырьков. In the present invention, thin cements having a Blaine specific surface area of at least 5000 cm 2 /g can be used without compromising foam properties while greatly reducing the amount of water required for the thick slurry. The present invention makes it possible to have a fluid and pumpable cement slurry that does not require the addition of large amounts of water. This also makes it possible to reduce the concentration of the blowing agent in the blowing liquid. It has also been demonstrated that cement fineness reduces the bubble size.
Цементный раствор по настоящему изобретению содержит ультратонкие частицы, значение D50 которых составляет от 10 до 600 нм.The cement slurry of the present invention contains ultrafine particles whose D50 value is from 10 to 600 nm.
Предпочтительно цементный раствор по настоящему изобретению содержит от 0,5 до 10 мас.%, предпочтительно от 1 до 7 мас.% ультратонких частиц по общей массе цементного раствора. Preferably, the slurry of the present invention contains 0.5 to 10% by weight, preferably 1 to 7% by weight of ultrafine particles, based on the total weight of the slurry.
Предпочтительно ультратонкие частицы в цементном растворе по настоящему изобретению имеют контактный угол жидкость-твердое от 30° до 140°, более предпочтительно от 40° до 130°, и еще более предпочтительно от 70° до 130°.Preferably, the ultrafine particles in the cement slurry of the present invention have a liquid-solid contact angle of 30° to 140°, more preferably 40° to 130°, and even more preferably 70° to 130°.
Этот контактный угол также называют углом смачивания. Выражение «контактный угол» или «угол смачивания» означает угол, образуемый между границей жидкость/пар и твердой поверхностью. Он является углом между границей жидкости и твердой поверхностью, на которой находится эта жидкость. Обычно считается, что стена является гидрофильной, когда статический контактный угол капельки воды, расположенной на стене, составляет меньше чем приблизительно 30 градусов, и что стена является гидрофобной с различными уровнями гидрофобности, когда статический контактный угол капельки дистиллированной воды, расположенной на стене, составляет больше чем приблизительно 30 градусов и меньше чем приблизительно 140°. Стена называется супергидрофобной, когда статический контактный угол капельки дистиллированной воды, расположенной на стене, составляет больше чем приблизительно 140 градусов. Для того, чтобы произвести пену с помощью способа в соответствии с настоящим изобретением, может быть желательно, чтобы ультратонкие частицы смеси стадии (i) не были супергидрофобными, то есть не имели контактного угла строго больше чем 140°. This contact angle is also called the wetting angle. The expression "contact angle" or "wetting angle" means the angle formed between the liquid/vapor interface and the solid surface. It is the angle between the boundary of the liquid and the solid surface on which this liquid is located. It is generally considered that a wall is hydrophilic when the static contact angle of a water droplet located on the wall is less than about 30 degrees, and that the wall is hydrophobic with varying levels of hydrophobicity when the static contact angle of a distilled water droplet located on the wall is greater than than about 30 degrees and less than about 140°. A wall is said to be superhydrophobic when the static contact angle of a drop of distilled water on the wall is greater than about 140 degrees. In order to produce foam using the method according to the present invention, it may be desirable that the ultrafine particles of the mixture of step (i) are not superhydrophobic, that is, do not have a contact angle strictly greater than 140°.
Предпочтительно ультратонкие частицы цементного раствора по настоящему изобретению делаются частично гидрофобными, например с помощью стеариновой кислоты. Также можно говорить о функционализации. Preferably, the ultrafine particles of the slurry of the present invention are rendered partially hydrophobic, for example with stearic acid. You can also talk about functionalization.
Предпочтительно ультратонкие частицы цементного раствора по настоящему изобретению не являются гидрофильными.Preferably, the ultrafine particles of the cement slurry of the present invention are not hydrophilic.
Ультратонкие частицы, подходящим для цементного раствора по настоящему изобретению, имеют значение D50 от 10 до 600 нм, предпочтительно от 20 до 500 нм, и более предпочтительно от 30 до 200 нм. Ultrafine particles suitable for the cement slurry of the present invention have a D50 value of 10 to 600 nm, preferably 20 to 500 nm, and more preferably 30 to 200 nm.
Значение D50, также упоминаемое как DV50, соответствует 50-му процентилю объемного распределения размера частиц, то есть такому размеру частиц, при котором 50% объема составляют частицы, размер которых меньше чем D50, и 50% объема составляют частицы, размер которых больше чем D50. D50 может быть измерен лазерным способом измерения размера частиц, описанным ниже в подробном описании вариантов осуществления настоящего изобретения.The D50 value, also referred to as
Можно отметить, что ультратонкие частицы обычно содержат элементарные частицы, имеющие диаметр от 10 до 50 нм. Эти элементарные частицы могут слипаться, образуя агломерированные частицы, имеющие диаметр от 40 нм до 150 нм. Эти агломерированные частицы могут слипаться, образуя агрегаты, имеющие диаметр от 100 нм до 600 нм. It can be noted that ultrafine particles usually contain elementary particles having a diameter of 10 to 50 nm. These elementary particles can stick together to form agglomerated particles having a diameter of 40 nm to 150 nm. These agglomerated particles can stick together to form aggregates having a diameter of 100 nm to 600 nm.
Ультратонкие частицы, подходящие для цементного раствора по настоящему изобретению, могут получаться из одного или более материалов, выбираемых из известковых порошков, осажденных карбонатов кальция, естественных и искусственных пуццоланов, пемз, молотых зольных уносов, гидрата диоксида кремния, в частности продуктов, описанных в патентном документе FR 2708592, а также их смесей. The ultrafine particles suitable for the cement slurry of the present invention can be obtained from one or more of the materials selected from lime powders, precipitated calcium carbonates, natural and artificial pozzolans, pumice stones, ground fly ash, silica hydrate, in particular the products described in patent document FR 2708592, as well as mixtures thereof.
Цементный раствор по настоящему изобретению содержит водопоглощающую добавку. The cement slurry of the present invention contains a water absorbent.
Водопоглощающая добавка представляет собой жидкий раствор, который содержит полимер и другие химикаты, и который поглощает приблизительно 10-15 мас.% затворенной воды для получения заданной обрабатываемости и реологии густой суспензии. Содержание твердых веществ в водопоглощающей добавке обычно составляет 15-45%. В качестве примера водопоглощающей добавки могут быть процитированы лигносульфонаты, гидроксикарбоновые кислоты, карбогидраты и другие конкретные органические соединения, такие как, например, глицерин, поливиниловый спирт, алюмино-метилсиликонат натрия, сульфаниловая кислота и казеин (см. публикацию Concrete Admixtures Handbook, Properties Science and Technology, V. S. Ramachandran, Noyes Publications, 1984). The water-absorbing additive is a slurry that contains a polymer and other chemicals and which absorbs approximately 10-15 wt.% of the mixed water to obtain the desired workability and rheology of the thick slurry. The solids content of the water absorbent is typically 15-45%. Lignosulfonates, hydroxycarboxylic acids, carbohydrates, and other specific organic compounds such as, for example, glycerol, polyvinyl alcohol, sodium aluminomethylsiliconate, sulfanilic acid, and casein can be cited as an example of a water absorbent (see Concrete Admixtures Handbook, Properties Science and Technology, V. S. Ramachandran, Noyes Publications, 1984).
Пластификаторы являются первым поколением водопоглощающих добавок. Количество пластификатора обычно зависит от реакционной способности цемента. Чем ниже его реакционная способность, тем меньшее количество пластификатора необходимо.Plasticizers are the first generation of water absorbing additives. The amount of plasticizer usually depends on the reactivity of the cement. The lower its reactivity, the less plasticizer is needed.
Суперпластификаторы принадлежат к новому поколению водопоглощающих добавок и позволяют поглотить приблизительно 30 мас.% затворенной воды за заданное время. В качестве одного примера суперпластификатора можно процитировать суперпластификаторы типа PCP, которые не содержат пеногасителей. Термин «PCP» или «полиоксид поликарбоксилата» означает в соответствии с настоящим изобретением сополимер акриловых кислот или метакриловых кислот; а также их сложные эфиры с поли(этиленоксидом) (POE). Количество суперпластификатора обычно зависит от реакционной способности цемента. Чем ниже его реакционная способность, тем меньшее количество суперпластификатора необходимо.Superplasticizers belong to a new generation of water-absorbing additives and allow the absorption of approximately 30 wt.% of the mixed water in a given time. As one example of a superplasticizer, superplasticizers of the PCP type can be cited, which do not contain defoamers. The term "PCP" or "polycarboxylate polyoxide" means in accordance with the present invention a copolymer of acrylic acids or methacrylic acids; as well as their esters with poly(ethylene oxide) (POE). The amount of superplasticizer usually depends on the reactivity of the cement. The lower its reactivity, the less superplasticizer is needed.
Предпочтительно цементный раствор по настоящему изобретению содержит от 0,2 до 2,0 мас.%, более предпочтительно от 0,5 до 1,5 мас.% водопоглощающей добавки по общей массе цемента.Preferably, the cement slurry of the present invention contains from 0.2 to 2.0 wt.%, more preferably from 0.5 to 1.5 wt.% water-absorbing additive based on the total weight of cement.
Когда водопоглощающая добавка используется в растворе, это количество выражается как активный ингредиент в растворе.When a water absorbent is used in solution, this amount is expressed as the active ingredient in the solution.
В соответствии с одним альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения цементный раствор или смесь, получаемая после стадии (ii) по настоящему изобретению, не содержит пеногасителя или какого-либо агента, имеющего свойство дестабилизировать пузырьки воздуха, диспергированные в жидкости. Некоторые коммерчески доступные суперпластификаторы могут содержать пеногасители, и следовательно эти суперпластификаторы не являются подходящими для настоящего изобретения. In accordance with one alternative embodiment of the present invention, the cement slurry or mixture obtained after step (ii) of the present invention does not contain a defoamer or any agent having the property of destabilizing air bubbles dispersed in the liquid. Some commercially available superplasticizers may contain defoamers and therefore these superplasticizers are not suitable for the present invention.
В соответствии с одним альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения цементный раствор по настоящему изобретению не содержит газообразующего агента.In accordance with one alternative embodiment of the present invention, the cement slurry of the present invention does not contain a blowing agent.
В соответствии с одним альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения цементный раствор по настоящему изобретению не содержит модификатора вязкости.In accordance with one alternative embodiment of the present invention, the cement slurry of the present invention does not contain a viscosity modifier.
Смесь стадии (i) способа в соответствии с настоящим изобретением может содержать замедлитель схватывания, ускоритель схватывания и т.д., как определено в стандарте NF EN 934-2 (сентябрь 2002 г.). The mixture of step (i) of the method according to the present invention may contain a retarder, an accelerator, etc. as defined in NF EN 934-2 (September 2002).
Цементный раствор по настоящему изобретению содержит соли марганца в качестве прекурсоров катализатора. Неожиданно было найдено, что когда соли марганца используются в качестве прекурсоров катализатора, реология цементного раствора и вспенивающейся густой суспензии становится лучше для размещения минеральной пены на вертикальных поверхностях. Также было найдено, что оптимальным для кинетики образования газовых пузырьков является однократное смешивание двух жидких компонентов. Предпочтительной солью марганца, используемой в настоящем изобретении, является хлорид марганца, MnCl2. The cement slurry of the present invention contains manganese salts as catalyst precursors. Surprisingly, it has been found that when manganese salts are used as catalyst precursors, the rheology of the cement slurry and foaming slurry becomes better for placing mineral foam on vertical surfaces. It has also been found that the optimum for the kinetics of gas bubble formation is a single mixing of the two liquid components. The preferred manganese salt used in the present invention is manganese chloride, MnCl 2 .
Цементный раствор по настоящему изобретению содержит воду. The cement slurry of the present invention contains water.
Полное массовое отношение вода/цемент в цементном растворе по настоящему изобретению предпочтительно составляет от 0,2 до 2,5, от 0,3 до 1,5, и более предпочтительно от 0,3 до 1. Это полное массовое отношение вода/цемент определяется как массовое отношение воды (E) в густой суспензии к общей массе цемента, ультратонких частиц и опционально минеральных добавок в густой суспензии.The total water/cement weight ratio of the cement slurry of the present invention is preferably 0.2 to 2.5, 0.3 to 1.5, and more preferably 0.3 to 1. This total water/cement weight ratio is determined by as the mass ratio of water (E) in the thick slurry to the total mass of cement, ultrafine particles and optional mineral additives in the thick slurry.
Предпочтительно цементный раствор по настоящему изобретению дополнительно содержит волокна. Preferably, the cement slurry of the present invention further comprises fibers.
Они позволяют уменьшить проблемы отслаивания и растрескивания минеральной пены. They reduce the problems of flaking and cracking of the mineral foam.
Предпочтительно волокна представляют собой волокна полипропилена с длиной 6 мм или 12 мм и диаметром 18 мкм. Preferably the fibers are polypropylene fibers with a length of 6 mm or 12 mm and a diameter of 18 µm.
Более предпочтительно эти волокна имеют длину 6 мм и диаметр 18 мкм, поскольку они ограничивают образование сгустков волокон при перекачке цементного раствора и вспененной густой суспензии. More preferably, these fibers are 6 mm long and 18 µm in diameter because they limit the formation of fiber clumps when pumping cement slurry and foamed slurry.
Предпочтительно количество волокон составляет от 0,2 мас.% до 2 мас.% по массе цемента, и более предпочтительно от 0,2 мас.% до 1 мас.%.Preferably, the amount of fibers is from 0.2 wt.% to 2 wt.% by weight of cement, and more preferably from 0.2 wt.% to 1 wt.%.
В соответствии с одним альтернативным вариантом осуществления цементный раствор по настоящему изобретению дополнительно содержит минеральную добавку, такую как пуццолан, шлак, карбонат кальция, зольный унос, песок или их смеси, значение D50 частиц которой составляет от 0,1 мкм до 4 мм. In accordance with one alternative embodiment, the cement slurry of the present invention further comprises a mineral additive such as pozzolan, slag, calcium carbonate, fly ash, sand or mixtures thereof, the particle D50 value of which is between 0.1 µm and 4 mm.
Предпочтительно цементный раствор по настоящему изобретению может содержать от 5 до 50 мас.% минеральных добавок, более предпочтительно от 10 до 40 мас.%, и еще более предпочтительно от 10 до 30 мас.% по общей массе цементного раствора. Preferably, the slurry of the present invention may contain 5 to 50% by weight of mineral additives, more preferably 10 to 40% by weight, and even more preferably 10 to 30% by weight, based on the total weight of the slurry.
Минеральные добавки, подходящие для цементного раствора по настоящему изобретению, предпочтительно выбираются из карбоната кальция, кремнезема, молотого стекла, сплошной или полой стеклянной дроби, стеклянных гранул, порошков вспененного стекла, аэрогелей кремнезема, кварцевой пыли, шлаков, молотых осадочных кремнеземных песков, зольных уносов или пуццолановых материалов, или их смесей. The mineral additives suitable for the cement slurry of the present invention are preferably selected from calcium carbonate, silica, ground glass, solid or hollow glass shot, glass pellets, foam glass powders, silica aerogels, silica dust, slag, ground silica sands, fly ash or pozzolanic materials, or mixtures thereof.
Предпочтительно значение D50 частиц минеральных добавок, подходящих для цементного раствора по настоящему изобретению, составляет от 0,1 до 500 мкм, например от 0,1 до 250 мкм, более предпочтительно от 0,2 до 500 мкм, и еще более предпочтительно от 0,25 до 500 мкм. Значение D50 минеральных частиц предпочтительно составляет от 0,1 до 150 мкм, более предпочтительно от 0,1 до 100 мкм, еще более предпочтительно от 0,2 до 150 мкм, и наиболее предпочтительно от 0,25 до 150 мкм. Preferably, the D50 value of mineral additive particles suitable for the cement slurry of the present invention is from 0.1 to 500 µm, for example from 0.1 to 250 µm, more preferably from 0.2 to 500 µm, and even more preferably from 0. 25 to 500 µm. The D50 value of the mineral particles is preferably 0.1 to 150 µm, more preferably 0.1 to 100 µm, even more preferably 0.2 to 150 µm, and most preferably 0.25 to 150 µm.
Минеральные добавки, подходящие для цементного раствора по настоящему изобретению, могут быть пуццолановыми материалами (например, определенными в параграфе 5.2.3 европейского стандарта NF EN 197-1 (апрель 2012 г.)), кварцевой пылью (например, определенными в параграфе 5.2.7 европейского стандарта NF EN 197-1 (апрель 2012 г.)), шлаками (например, определенными в европейском стандарте NF EN 197-1 (апрель 2012 г.)), материалами, содержащими карбонат кальция, например известковыми материалами (например, определенными в параграфе 5.2.6 европейского стандарта NF EN 197-1), кремнеземными добавками (например, определенными в стандарте «Бетон NF P 18-509»), зольными уносами (например, определенными в параграфе 5.2.4 европейского стандарта NF EN 197-1 (апрель 2012 г.)) или их смесями.Mineral additives suitable for the cement slurry of the present invention may be pozzolanic materials (for example, defined in paragraph 5.2.3 of the European standard NF EN 197-1 (April 2012)), quartz dust (for example, defined in paragraph 5.2.7 European standard NF EN 197-1 (April 2012)), slags (for example, defined in European standard NF EN 197-1 (April 2012)), materials containing calcium carbonate, for example lime materials (for example, defined in paragraph 5.2.6 of European standard NF EN 197-1), silica additives (for example, defined in the standard "Concrete NF P 18-509"), fly ash (for example, defined in paragraph 5.2.4 of European standard NF EN 197-1 ( April 2012)) or mixtures thereof.
Зольный унос обычно представляет собой порошкообразные частицы, содержащиеся в дыме, образующемся при сжигании угля на теплостанциях. Он обычно извлекается с помощью электростатического или механического осаждения. Химический состав уноса зависит главным образом от химического состава сжигаемого угля и способа, используемого на конкретной электростанции. То же самое справедливо и для его минералогического состава. Уносы, используемые в соответствии с настоящим изобретением, могут иметь кремнистую или кальциевую природу.Fly ash is usually powdered particles contained in the smoke generated when coal is burned in thermal power plants. It is usually recovered by electrostatic or mechanical precipitation. The chemical composition of the carryover depends mainly on the chemical composition of the coal burned and the method used in the particular power plant. The same is true for its mineralogical composition. The carryovers used in accordance with the present invention may be of a siliceous or calcium nature.
Шлаки обычно получаются путем быстрого охлаждения расплавленного шлака, образующегося при плавлении железной руды в доменной печи. Шлаки, подходящие для смеси стадии (i) способа в соответствии с настоящим изобретением, могут быть выбраны из гранулированных шлаков доменной печи в соответствии с параграфом 5.2.2 европейского стандарта NF EN 197-1 (февраль 2001 г.).Slags are usually produced by rapidly cooling molten slag from the smelting of iron ore in a blast furnace. The slags suitable for the mixture of step (i) of the process according to the present invention may be selected from granulated blast furnace slags in accordance with paragraph 5.2.2 of European Standard NF EN 197-1 (February 2001).
Кварцевая пыль может быть материалом, получаемым путем восстановления высокочистого кварца углеродом в электродуговых печах, используемых для производства сплавов кремния и феррокремния. Кварцевая пыль обычно формируется сферическими частицами, содержащими по меньшей мере 85 мас.% аморфного кремнезема. Quartz dust can be a material obtained by reducing high purity quartz with carbon in electric arc furnaces used to produce silicon and ferrosilicon alloys. Silica dust is usually formed by spherical particles containing at least 85 wt.% amorphous silica.
Предпочтительно кварцевая пыль, подходящая для цементного раствора по настоящему изобретению, может быть выбрана в соответствии с параграфом 5.2.7 европейского стандарта NF EN 197-1 (апрель 2012 г.). Preferably, the quartz dust suitable for the cement slurry of the present invention may be selected in accordance with paragraph 5.2.7 of the European standard NF EN 197-1 (April 2012).
Пуццолановые материалы могут быть естественными кремнистыми или кремнеземно-глиноземными веществами, или их комбинацией. Среди пуццолановых материалов можно упомянуть естественные пуццоланы, которые являются в большинстве случаев материалами вулканического происхождения или осадочными породами, а также естественные кальцинированные пуццоланы, которые являются термически активированными материалами вулканического происхождения, глинами, сланцами или осадочными породами. The pozzolanic materials may be naturally occurring siliceous or siliceous-alumina materials, or a combination thereof. Among the pozzolanic materials, mention may be made of natural pozzolans, which are in most cases materials of volcanic origin or sedimentary rocks, as well as natural calcined pozzolans, which are thermally activated materials of volcanic origin, clays, shales or sedimentary rocks.
Предпочтительно пуццолановые материалы, подходящие для цементного раствора по настоящему изобретению, могут быть выбраны в соответствии с параграфом 5.2.3 европейского стандарта NF EN 197-1 (апрель 2012 г.).Preferably, pozzolanic materials suitable for the cement slurry of the present invention may be selected in accordance with paragraph 5.2.3 of the European standard NF EN 197-1 (April 2012).
Предпочтительно минеральные добавки, подходящие для цементного раствора по настоящему изобретению, могут быть известковыми порошками и/или шлаками и/или кварцевой пылью и/или зольными уносами. Предпочтительно минеральные добавки являются известковыми порошками и/или шлаками. Preferably the mineral additives suitable for the cement slurry of the present invention may be lime powders and/or slags and/or silica dust and/or fly ash. Preferably the mineral additives are lime powders and/or slags.
Другие минеральные добавки, подходящие для цементного раствора по настоящему изобретению, являются известковыми, кремнистыми или кремнеземно-известковыми порошками, или их смесями. Other mineral additives suitable for the cement slurry of the present invention are lime, siliceous or silica-lime powders, or mixtures thereof.
Предпочтительно цементный раствор по настоящему изобретению имеет предел текучести 20-80 Па. Это позволяет оптимизировать вспениваемость и поведение вспенивающейся густой суспензии во время нанесения и в покое, перед схватыванием цемента. Preferably, the cement slurry of the present invention has a yield strength of 20-80 Pa. This makes it possible to optimize the foamability and behavior of the foaming thick slurry during application and at rest, before the cement sets.
Газообразующая жидкость стадии (ii)Gas generating liquid stage (ii)
Газообразующая жидкость по настоящему изобретению содержит газообразующий агент и модификатор вязкости, который является полимером, выбираемым из анионного биополимера, амфифильного биополимера и щелочного разбухающего акрилового полимера, или их смесей.The blowing liquid of the present invention contains a blowing agent and a viscosity modifier, which is a polymer selected from an anionic biopolymer, an amphiphilic biopolymer, and an alkaline swelling acrylic polymer, or mixtures thereof.
Предпочтительно газообразующий агент представляет собой перекись водорода, пероксомоносерную кислоту, пероксодисерную кислоту, пероксиды щелочных металлов, пероксиды щелочноземельных металлов, органический пероксид, частицы алюминия или их смеси. Preferably, the blowing agent is hydrogen peroxide, peroxomonosulfuric acid, peroxodisulfuric acid, alkali metal peroxides, alkaline earth metal peroxides, organic peroxide, aluminum particles, or mixtures thereof.
Предпочтительно газообразующий агент представляет собой перекись водорода. Preferably the blowing agent is hydrogen peroxide.
В частности, газообразующий агент является растворимым в воде. Когда используется перекись водорода, ее концентрация составляет 5-40 мас.%. In particular, the blowing agent is soluble in water. When hydrogen peroxide is used, its concentration is 5-40% by weight.
В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения концентрация перекиси водорода составляет 5-15 мас.%, и более предпочтительно 5-8 мас.% по общей массе газообразующей жидкости. Более предпочтительно концентрация перекиси водорода составляет менее 8 мас.% по общей массе газообразующей жидкости. In one preferred embodiment of the present invention, the concentration of hydrogen peroxide is 5-15% by weight, and more preferably 5-8% by weight, based on the total weight of the blowing liquid. More preferably, the concentration of hydrogen peroxide is less than 8% by weight, based on the total weight of the gas generating liquid.
Было найдено, что использование низких концентраций перекиси водорода является полезным для уменьшения среднего размера пузырьков, что является критичным для производства пены с высоким пределом текучести. Использование низкой концентрации перекиси водорода, которая является агрессивным химическим окислителем, также является выгодным в плане безопасности людей, использующих настоящее изобретение. It has been found that the use of low concentrations of hydrogen peroxide is useful in reducing the average bubble size, which is critical for the production of high yield strength foam. The use of a low concentration of hydrogen peroxide, which is a harsh chemical oxidizing agent, is also beneficial in terms of the safety of people using the present invention.
Газообразующая жидкость по настоящему изобретению содержит модификатор вязкости.The blowing liquid of the present invention contains a viscosity modifier.
В частности, модификатор вязкости представляет собой растворимый в воде полимер.In particular, the viscosity modifier is a water-soluble polymer.
Предпочтительно газообразующая жидкость по настоящему изобретению содержит от 0,01 до 0,10 мас.% модификатора вязкости по массе газообразующей жидкости. Preferably, the blowing liquid of the present invention contains from 0.01 to 0.10 wt.% viscosity modifier based on the weight of the blowing liquid.
Модификатор вязкости, добавляемый к газообразующей жидкости, является органической молекулой, выбираемой из анионного биополимера, амфифильного биополимера, щелочного разбухающего акрилового полимера, или их смесей. The viscosity modifier added to the blowing liquid is an organic molecule selected from an anionic biopolymer, an amphiphilic biopolymer, an alkaline swelling acrylic polymer, or mixtures thereof.
Анионные биополимеры являются анионными полимерами, которые содержат углерод, происходящий из возобновляемых растительных источников. В частности, анионные биополимеры, подходящие для газообразующей жидкости по настоящему изобретению, являются анионными полимерами, получаемыми из целлюлозы, крахмала или альгината. Более конкретно, анионные карбоксиметилцеллюлоза, карбоксиметилкрахмал или карбоксиметилальгинат являются анионными биополимерами, подходящими для газообразующей жидкости по настоящему изобретению.Anionic biopolymers are anionic polymers that contain carbon derived from renewable plant sources. In particular, anionic biopolymers suitable for the gassing liquid of the present invention are anionic polymers derived from cellulose, starch or alginate. More specifically, anionic carboxymethyl cellulose, carboxymethyl starch or carboxymethyl alginate are anionic biopolymers suitable for the gas generating liquid of the present invention.
Амфифильные биополимеры являются амфифильными полимерами, которые содержат углерод, происходящий из возобновляемых растительных источников. В частности, амфифильные биополимеры, подходящие для газообразующей жидкости по настоящему изобретению, являются амфифильными полимерами, получаемыми из целлюлозы. Метилцеллюлоза, метилгидроксиэтилцеллюлоза или гидроксипропилметилцеллюлоза являются амфифильными биополимерами, подходящими для газообразующей жидкости по настоящему изобретению. Amphiphilic biopolymers are amphiphilic polymers that contain carbon derived from renewable plant sources. In particular, amphiphilic biopolymers suitable for the gas generating liquid of the present invention are amphiphilic polymers derived from cellulose. Methylcellulose, methylhydroxyethylcellulose or hydroxypropylmethylcellulose are amphiphilic biopolymers suitable for the gas generating liquid of the present invention.
Щелочные разбухающие акриловые полимеры являются сополимерами (мет)акриловой кислоты с нерастворимым в воде сложным эфиром упомянутой кислоты. Alkaline swelling acrylic polymers are copolymers of (meth)acrylic acid with a water-insoluble ester of said acid.
Предпочтительно модификатор вязкости представляет собой амфифильный биополимер. Более предпочтительно модификатор вязкости представляет собой амфифильный полимер, получаемый из целлюлозы. Еще более предпочтительно модификатор вязкости выбирается из метилцеллюлозы, метилгидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы и их смесей.Preferably the viscosity modifier is an amphiphilic biopolymer. More preferably, the viscosity modifier is an amphiphilic polymer derived from cellulose. Even more preferably, the viscosity modifier is selected from methylcellulose, methylhydroxyethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose and mixtures thereof.
Амфифильные биополимеры увеличивают предел текучести непрерывной фазы во вспенивающейся густой суспензии, и не влияют на размер пузырьков вспенивающейся густой суспензии, или могут даже уменьшать его. По сравнению с гидрофильными полимерами эти полимеры являются амфифильными, и могут поэтому адсорбироваться на поверхности пузырьков вспененной густой суспензии. Amphiphilic biopolymers increase the yield strength of the continuous phase in the foamable slurry, and do not affect the bubble size of the foamable slurry, or may even reduce it. Compared to hydrophilic polymers, these polymers are amphiphilic and can therefore be adsorbed onto the bubble surface of the foamed slurry.
За счет предварительного смешивания модификатора вязкости и газообразующего агента модификатор вязкости оказывается непосредственно около зарождающихся пузырьков, стабилизируя их быстро и эффективно. Конкретные реологические особенности вспененной густой суспензии по настоящему изобретению приписываются комбинации высокого предела текучести непрерывной фазы вспенивающейся густой суспензии с эффективной стабилизацией пузырьков органическими молекулами. Это облегчает нанесение вспенивающейся густой суспензии на вертикальные поверхности и позволяет увеличить толщину слоя вспененной густой суспензии, наносимого на стену. В соответствии с настоящим изобретением одиночный слой, наносимый на основание, может иметь толщину по меньшей мере 5 см и вплоть до 11 см. Кроме того, использование этих полимеров позволяет получать вспененную густую суспензию с плотностью от 80 до 150 кг/м3 при одновременном сохранении высокого предела текучести. By pre-mixing the viscosity modifier and blowing agent, the viscosity modifier is placed directly next to the emerging bubbles, stabilizing them quickly and effectively. The specific rheological features of the foamed slurry of the present invention are attributed to the combination of the high yield strength of the continuous phase of the foaming slurry with effective bubble stabilization by organic molecules. This makes it easier to apply the foamable slurry to vertical surfaces and allows for a thicker layer of foamed slurry to be applied to the wall. In accordance with the present invention, a single layer applied to the base can have a thickness of at least 5 cm and up to 11 cm. In addition, the use of these polymers allows you to get a foamed slurry with a density of 80 to 150 kg/m 3 while maintaining high yield strength.
Смесь стадии (ii) способа в соответствии с настоящим изобретением может содержать замедлитель схватывания, ускоритель схватывания или любую другую добавку, как это определено в европейском стандарте NF EN 934-2 (сентябрь 2002 г.).The mixture of step (ii) of the process according to the present invention may contain a retarder, an accelerator or any other additive as defined in European Standard NF EN 934-2 (September 2002).
Вспенивающаяся густая суспензия, получаемая после стадии (ii)Foaming slurry obtained after step (ii)
В настоящем изобретении термин «вспенивающаяся густая суспензия» относится к смеси цементного раствора и газообразующей жидкости, в которой газообразующий агент реагирует с образованием пузырьков, до схватывания и затвердевания цемента. После того, как весь газообразующий агент прореагировал с образованием пузырьков, вспененную густую суспензию оставляют в покое до тех пор, пока цемент не схватится и не затвердеет. In the present invention, the term "foaming slurry" refers to a mixture of cement slurry and blowing liquid in which the blowing agent reacts to form bubbles until the cement sets and hardens. After all of the blowing agent has reacted to form bubbles, the foamed slurry is left to rest until the cement has set and hardened.
Вспенивающаяся густая суспензия получается после стадии (ii) способа в соответствии с настоящим изобретением, на которой газообразующая жидкость добавляется к цементному раствору. Начиная с этой стадии газообразующий агент реагирует, и прекурсор катализатора, включенный в цементный раствор, способствует зарождению и росту пузырьков. Вспенивающаяся густая суспензия непрерывно раздувается до тех пор, пока весь газообразующий агент не прореагирует.A foaming slurry is obtained after step (ii) of the method according to the present invention, in which the blowing liquid is added to the cement slurry. Starting from this stage, the blowing agent reacts and the catalyst precursor included in the cement slurry promotes the formation and growth of bubbles. The foaming thick slurry is continuously expanded until all of the blowing agent has reacted.
Предпочтительно вспенивающаяся густая суспензия течет через канал и наносится на основание. Preferably, the foaming slurry flows through the channel and is applied to the substrate.
Когда вспенивающаяся густая суспензия нанесена на основание, и как только ее расширение заканчивается, толщина одного слоя вспененной густой суспензии составляет по меньшей мере 5 см, предпочтительно по меньшей мере 6 см, и более предпочтительно по меньшей мере 7 см.When the foamable slurry is applied to the substrate, and once its expansion is complete, the thickness of one layer of foamed slurry is at least 5 cm, preferably at least 6 cm, and more preferably at least 7 cm.
Предпочтительно цемент, используемый для густой суспензии, имеет время начала схватывания от 80 до 150 мин и время окончания схватывания от 150 до 250 мин при комнатной температуре, также и в случае использования добавок, включая ускорители или замедлители схватывания. Время схватывания измеряется в соответствии со стандартом NF EN 196-3 (январь 2009 г.). Preferably the cement used for the thick slurry has an onset time of 80 to 150 minutes and an end time of 150 to 250 minutes at room temperature, also when additives are used, including set accelerators or retarders. Setting time is measured in accordance with NF EN 196-3 (January 2009).
В частности, влажная плотность вспененной густой суспензии по настоящему изобретению в свежем состоянии после расширения составляет 80-150 кг/м3.In particular, the fresh wet density of the foamed slurry of the present invention after expansion is 80-150 kg/m 3 .
Процесс по настоящему изобретениюProcess of the present invention
Этот процесс будет раскрыт с устройством для непрерывного производства минеральной пены, конкретно разработанным для настоящего изобретения.This process will be disclosed with a continuous mineral foam production apparatus specifically designed for the present invention.
Устройство по настоящему изобретению содержит канал (8), который содержит первую секцию канала (9), выполненную с возможностью транспортировки вспенивающейся густой суспензии, с длиной L1 и диаметром D1, начинающуюся от точки добавления (5) газообразующей жидкости и заканчивающуюся соединением со второй секцией канала (10) с длиной L2 и поперечным сечением D2, которая является выходом устройства (см. Фиг.1). The device according to the present invention contains a channel (8), which contains the first section of the channel (9), made with the possibility of transporting a foaming thick suspension, with a length L1 and a diameter D1, starting from the point of addition (5) of the blowing liquid and ending with a connection with the second section of the channel (10) with length L2 and cross section D2, which is the outlet of the device (see Fig.1).
В настоящем изобретении термин «канал» относится к удлиненной полости с поперечным сечением, которое может быть круглым или многоугольным. В частности это может быть труба или трубка.In the present invention, the term "channel" refers to an elongated cavity with a cross section that may be circular or polygonal. In particular, it may be a pipe or tube.
Способ в соответствии с настоящим изобретением представляет собой непрерывный способ, в котором конечный продукт производится непрерывным образом. The process according to the present invention is a continuous process in which the final product is produced in a continuous manner.
Процесс по настоящему изобретению состоит из нескольких стадий: The process of the present invention consists of several steps:
(i) приготовление цементного раствора по настоящему изобретению,(i) preparing a cement slurry of the present invention,
(ii) добавление к цементному раствору газообразующей жидкости по настоящему изобретению,(ii) adding to the cement slurry the blowing liquid of the present invention,
(iii) нанесение смеси, полученной на стадии (ii), на основание,(iii) applying the mixture obtained in step (ii) to the base,
(iv) оставление этой смеси для расширения на основании.(iv) leaving this mixture to expand on the base.
В одном предпочтительном варианте осуществления цементный раствор готовится путем первоначального смешивания заранее приготовленной смеси цемента, ультратонких частиц и опционально минеральных добавок, содержащихся в цементном растворе по настоящему изобретению. Упомянутая заранее приготовленная смесь состоит из всех твердых составных частей, кроме волокон, цементного раствора по настоящему изобретению. Эта стадия является очень выгодной для свойств минеральной пены, поскольку она позволяет уменьшить время приготовления минеральной пены, а также уменьшает количество воды, необходимой для цементного раствора. In one preferred embodiment, a cement slurry is prepared by first mixing a pre-blended mixture of cement, ultrafine particles, and optional mineral additives contained in the slurry of the present invention. Said premix consists of all solid constituents, except for the fibers, of the cement slurry of the present invention. This step is very advantageous for the properties of the mineral foam, as it allows to reduce the preparation time of the mineral foam and also reduces the amount of water needed for the cement slurry.
Цементный раствор затем получается путем добавления этой заранее приготовленной смеси к раствору водопоглощающей добавки и солей марганца в воде, и опционально с последующим добавлением волокон.A cement slurry is then obtained by adding this premix to a solution of water absorbent and manganese salts in water, and optionally followed by the addition of fibers.
Предпочтительно на стадии (i) цементный раствор непрерывно перемешивается, чтобы избежать образования отложений. Preferably, in step (i), the slurry is continuously mixed to avoid deposits.
Устройство по настоящему изобретению может содержать емкость, снабженную мешалкой (1), выполненную с возможностью содержать упомянутый цементный раствор.The device according to the present invention may contain a container equipped with a stirrer (1) configured to contain said cement slurry.
В частности, после приготовления цементный раствор закачивается в первый канал (4).In particular, after preparation, the cement slurry is pumped into the first channel (4).
Устройство по настоящему изобретению может содержать первый канал (4) и первый насос (3), выполненный с возможностью перекачивать и транспортировать цементный раствор. The device of the present invention may comprise a first channel (4) and a first pump (3) capable of pumping and transporting the cement slurry.
Предпочтительно цементный раствор прокачивается в первом канале (4) со скоростью потока 5-35 кг/мин. Preferably, the cement slurry is pumped in the first channel (4) at a flow rate of 5-35 kg/min.
Предпочтительно газообразующая жидкость добавляется к цементному раствору по меньшей мере через две точки добавления. Более предпочтительно добавление газообразующей жидкости к цементному раствору выполняется путем множества введений, в частности симметричного двойного введения. Preferably, the blowing liquid is added to the cement slurry through at least two addition points. More preferably, the addition of the blowing liquid to the cement slurry is done by multiple injections, in particular a symmetrical double injection.
Множественность точек введения является выгодной для гомогенности вспененной густой суспензии.The plurality of injection points is advantageous for the homogeneity of the foamed slurry.
Получаемая вспенивающаяся густая суспензия перекачивается через второй канал (8).The resulting foaming thick suspension is pumped through the second channel (8).
Предпочтительно устройство по настоящему изобретению содержит устройство для множества введений, расположенное в точке добавления (5) между первым каналом (4) и вторым каналом (8) и выполненное с возможностью добавления газообразующей жидкости.Preferably, the device of the present invention comprises a multi-injection device located at the point of addition (5) between the first channel (4) and the second channel (8) and configured to add a gas generating liquid.
В частности, устройство для множества введений представляет собой симметричную систему двойного введения, которая позволяет добавлять газообразующую жидкость через две точки введения (5a) и (5b). Две точки введения (5a) и (5b) обращены друг к другу. In particular, the multi-injection device is a symmetrical dual-injection system that allows the addition of a gas generating liquid through two injection points (5a) and (5b). The two insertion points (5a) and (5b) face each other.
В частности, трубы (5’a) и (5’b) выполнены с возможностью транспортировать газообразующую жидкость к точке введения (5a) и (5b) соответственно (см. Фиг. 6). In particular, pipes (5'a) and (5'b) are configured to transport the gas generating liquid to the injection point (5a) and (5b), respectively (see Fig. 6).
Предпочтительно устройство для множества введений представляет собой линию подачи, связывающую первый канал (4), второй канал (8) и две трубы (5’a) и (5’b). В частности, устройство для множества введений представляет собой крестообразное соединение.Preferably, the multi-injection device is a supply line connecting the first channel (4), the second channel (8) and the two pipes (5'a) and (5'b). In particular, the device for multiple introductions is a cruciform connection.
Предпочтительно после точек введения (5a) и (5b) поперечное сечение устройства для множества введений уменьшается. Уменьшение поперечного сечения устройства для множества введений обеспечивает лучшее смешивание цементного раствора и газообразующей жидкости. Preferably, downstream of the insertion points (5a) and (5b), the cross section of the multiple insertion device is reduced. Reducing the cross-section of the device for multiple introductions provides better mixing of cement slurry and blowing fluid.
Предпочтительно второй канал (8), который транспортирует вспенивающуюся густую суспензию к основанию, содержит две секции (9) и (10), причем последняя секция (10) на выходе является более короткой и имеет большее поперечное сечение. Это облегчает нанесение пены на стену и обеспечивает место для увеличивающегося объема вспенивающейся густой суспензии благодаря непрерывному образованию пузырьков. Preferably the second channel (8), which transports the foaming slurry to the base, contains two sections (9) and (10), the last section (10) at the outlet being shorter and having a larger cross section. This makes it easier to apply the foam to the wall and provides room for the increasing volume of foaming thick slurry due to the continuous formation of bubbles.
Первая секция второго канала (9) имеет длину L1 и диаметр D1. The first section of the second channel (9) has a length L1 and a diameter D1.
Предпочтительно первая секция второго канала (9) имеет длину L1 от 2 до 20 м и диаметр D1 от 5 до 25 мм.Preferably the first section of the second channel (9) has a length L1 of 2 to 20 m and a diameter D1 of 5 to 25 mm.
Предпочтительно отношение L1/D1 составляет 100-1500.Preferably the ratio L1/D1 is 100-1500.
Было найдено, что увеличение давления в канале является очень выгодным как для надежности, так и для уменьшения среднего размера пузырьков, что обеспечивает пене более высокий предел текучести. Увеличение давления во втором канале должно происходить предпочтительно за счет регулирования D1 и L1, а не за счет регулирования давления посредством одиночного канала сужающегося диаметра, поскольку это может разрушить пену.Increasing the channel pressure has been found to be very beneficial both for reliability and for reducing the average bubble size, which gives the foam a higher yield strength. The increase in pressure in the second channel should preferably take place by adjusting D1 and L1 rather than by adjusting the pressure through a single channel of tapering diameter, since this can destroy the foam.
Предпочтительно давление в первой секции второго канала (9) составляет 3,5-10 бар, и более предпочтительно 4-6 бар.Preferably the pressure in the first section of the second channel (9) is 3.5-10 bar, and more preferably 4-6 bar.
Такое давление получается благодаря химическому расширению, которое начинается во втором канале и может модулироваться путем регулировки длины L1 и диаметра D1 первой секции канала. This pressure is obtained due to the chemical expansion which starts in the second channel and can be modulated by adjusting the length L1 and the diameter D1 of the first section of the channel.
В одном возможном варианте осуществления цементный раствор перекачивается к точке добавления (5) с более низкой скоростью потока, составляющей 7,0-11,0 кг/мин. В этом случае газообразующая жидкость перекачивается к той же самой точке добавления (5) со скоростью 2-4 кг/мин.In one possible embodiment, the cement slurry is pumped to the addition point (5) at a lower flow rate of 7.0-11.0 kg/min. In this case, the gas generating liquid is pumped to the same addition point (5) at a rate of 2-4 kg/min.
Отношение между скоростями потока цементного раствора и газообразующего агента составляет 2-4, предпочтительно 2,5-3,5. The ratio between the flow rates of cement slurry and blowing agent is 2-4, preferably 2.5-3.5.
Предпочтительно давление в первой секции второго канала (9) составляет 3,5-10 бар, и более предпочтительно 4-6 бар.Preferably the pressure in the first section of the second channel (9) is 3.5-10 bar, and more preferably 4-6 bar.
Такое давление получается благодаря химическому расширению, которое начинается во втором канале и может модулироваться путем регулировки длины L1 и диаметра D1 первой секции канала. This pressure is obtained due to the chemical expansion which starts in the second channel and can be modulated by adjusting the length L1 and the diameter D1 of the first section of the channel.
Предпочтительно первая секция второго канала (9) имеет длину L1 от 5 до 15 м и диаметр D1 от 5 до 15 мм.Preferably, the first section of the second channel (9) has a length L1 of 5 to 15 m and a diameter D1 of 5 to 15 mm.
В другом возможном варианте осуществления цементный раствор перекачивается к точке добавления (5) с более высокой скоростью потока, составляющей 20-35 кг/мин. В этом случае газообразующая жидкость перекачивается к той же самой точке добавления (5) со скоростью 7-11 кг/мин. In another possible embodiment, the cement slurry is pumped to the addition point (5) at a higher flow rate of 20-35 kg/min. In this case, the gas generating liquid is pumped to the same addition point (5) at a rate of 7-11 kg/min.
Отношение между скоростями потока цементного раствора и газообразующего агента составляет 2-4, предпочтительно 2,5-3,5. The ratio between the flow rates of cement slurry and blowing agent is 2-4, preferably 2.5-3.5.
Предпочтительно давление в первой секции второго канала (9) составляет 3,5-10 бар, и более предпочтительно 4-6 бар.Preferably the pressure in the first section of the second channel (9) is 3.5-10 bar, and more preferably 4-6 bar.
Такое давление получается благодаря химическому расширению, которое начинается во втором канале и может модулироваться путем регулировки длины L1 и диаметра D1 первой секции канала. This pressure is obtained due to the chemical expansion which starts in the second channel and can be modulated by adjusting the length L1 and the diameter D1 of the first section of the channel.
Предпочтительно первая секция второго канала (9) имеет длину L1 от 5 до 15 м и диаметр D1 от 10 до 20 мм. Preferably the first section of the second channel (9) has a length L1 of 5 to 15 m and a diameter D1 of 10 to 20 mm.
Соотношение массового расхода цементного раствора и массового расхода газообразующей жидкости позволяет управлять влажной плотностью вспененной густой суспензии. В частности, для того, чтобы достичь влажной плотности вспененной густой суспензии в свежем состоянии после расширения от 80 до 150 кг/м3, это соотношение массовых расходов должно составлять 2-4, и более предпочтительно 2,3-3,5.The ratio of the mass flow rate of the cement slurry and the mass flow rate of the blowing liquid allows you to control the wet density of the foamed thick slurry. In particular, in order to achieve a fresh wet density of 80 to 150 kg/m 3 of the foamed slurry after expansion, this mass flow rate ratio should be 2-4, and more preferably 2.3-3.5.
Вторая секция второго канала (10) имеет длину L2 и поперечное сечение D2. The second section of the second channel (10) has a length L2 and a cross section D2.
Предпочтительно L2 составляет 50-500 мм, и более предпочтительно 100-300 мм. Preferably L2 is 50-500 mm, and more preferably 100-300 mm.
Поперечное сечение D2 может быть круглым или многоугольным.The cross section D2 may be circular or polygonal.
На самом деле было установлено, что поскольку предел текучести густой суспензии в настоящем изобретении увеличивается, вспенивающаяся густая суспензия, нанесенная на стену, более или менее сохраняет начальную форму, придаваемую ей выходным отверстием канала, даже когда она полностью расширится. Следовательно, вторая секция канала (10) может иметь форму, отличающуюся от трубы. In fact, it has been found that since the yield strength of the slurry in the present invention increases, the foaming slurry applied to the wall more or less retains the initial shape given to it by the channel outlet even when it is fully expanded. Therefore, the second section of the channel (10) may have a different shape than the pipe.
Альтернативно вторая секция канала (10) имеет круглое поперечное сечение.Alternatively, the second channel section (10) has a circular cross section.
Альтернативно вторая секция канала (10) имеет многоугольное поперечное сечение, предпочтительно прямоугольное или квадратное поперечное сечение. В этом случае диагональ поперечного сечения D2 представляет собой длину самой длинной прямой линии, которая помещается в поперечное сечение этой секции канала. Alternatively, the second channel section (10) has a polygonal cross section, preferably a rectangular or square cross section. In this case, the diagonal of the cross section D2 is the length of the longest straight line that fits into the cross section of this channel section.
Размер и форма поперечного сечения D2 зависят от скорости потока, выбираемой как было описано выше. The size and shape of the cross section D2 depends on the flow rate selected as described above.
В случае более низкой скорости потока диаметр или диагональ поперечного сечения D2 составляет 11-31 мм, предпочтительно 16-26 мм. В этом случае поперечное сечение предпочтительно является квадратным.In the case of a lower flow velocity, the diameter or diagonal of the cross section D2 is 11-31 mm, preferably 16-26 mm. In this case, the cross section is preferably square.
В случае более высокой скорости потока диаметр или диагональ поперечного сечения D2 составляет 50-110 мм, предпочтительно 60-100 мм. В этом случае поперечное сечение предпочтительно является прямоугольным.In the case of a higher flow velocity, the diameter or diagonal of the cross section D2 is 50-110 mm, preferably 60-100 mm. In this case, the cross section is preferably rectangular.
Поскольку площадь выхода определяет среднюю скорость потока вспенивающейся густой суспензии в выходном отверстии, полная площадь выхода предпочтительно регулируется так, чтобы средняя скорость составляла меньше чем 2 м/с и даже предпочтительно меньше чем 1 м/с, но оставалась выше чем 0,4 м/с. Слишком высокие скорости приводят к нежелательному отбрасыванию вспенивающейся густой суспензии от основания, а слишком низкие скорости отрицательно влияют на адгезию вспенивающейся густой суспензии к основанию.Since the exit area determines the average flow velocity of the foaming slurry at the outlet, the total exit area is preferably controlled so that the average velocity is less than 2 m/s and even preferably less than 1 m/s, but remains higher than 0.4 m/s. With. Speeds that are too high result in undesirable ejection of the foaming slurry from the base, while speeds that are too low adversely affect the adhesion of the foaming slurry to the base.
Цементный раствор таким образом наносится на основание исключительно посредством выходящей струи, которая сохраняет свою целостность вплоть до точки нанесения.The mortar is thus applied to the substrate exclusively by means of an outgoing jet, which retains its integrity up to the point of application.
Когда основание является вертикальным, таким как стена, вспенивающаяся густая суспензия может наноситься на полную высоту вертикального основания за одну стадию нанесения.When the base is vertical, such as a wall, the foamable slurry can be applied to the full height of the vertical base in one application step.
Фиг. 1 иллюстрирует один примерный вариант осуществления устройства для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 1 illustrates one exemplary embodiment of an apparatus for carrying out a method in accordance with the present invention.
В примере, показанном на Фиг. 1, устройство содержит емкость (1), снабженную мешалкой, первый насос (3), первый канал (4), точку добавления (5), второй насос (6), приемник (7), второй канал (8), содержащий первую секцию (9) и вторую секцию в качестве выходного элемента (10). Смесь (2) является цементным раствором, и содержится в емкости (1). Газообразующая жидкость содержится в приемнике (7). Цементный раствор и газообразующая жидкость непрерывно перекачиваются независимо насосами (3) и (6), и газообразующая жидкость добавляется и смешивается с цементным раствором с помощью множественного введения. Размеры (L1) и (D1) первой секции канала (9) и размеры (L2) и (D2) выходного элемента (10) выбираются таким образом, чтобы падение напора в канале оставалось совместимым с характеристиками выхода, такими как скорости потока и линейные скорости на выходе канала, а также со средствами перекачки. Первая секция канала (9) и выходной элемент (10) также выбирается в зависимости от скорости выделения кислорода в канале, и в частности от соотношения ожидаемого выделения в канале и выделения, ожидаемого после выхода из канала, а также регулярности потока.In the example shown in FIG. 1, the device comprises a container (1) equipped with a stirrer, a first pump (3), a first channel (4), an addition point (5), a second pump (6), a receiver (7), a second channel (8) containing the first section (9) and the second section as the output element (10). The mixture (2) is a cement mortar and is contained in a container (1). The gas generating liquid is contained in the receiver (7). The cement slurry and the blowing liquid are continuously pumped independently by pumps (3) and (6), and the blowing liquid is added and mixed with the cement slurry by multiple injection. The dimensions (L1) and (D1) of the first channel section (9) and the dimensions (L2) and (D2) of the outlet element (10) are chosen so that the pressure drop in the channel remains compatible with the outlet characteristics such as flow rates and linear velocities. at the outlet of the channel, as well as with the means of pumping. The first section of the channel (9) and the outlet element (10) are also selected depending on the rate of oxygen release in the channel, and in particular on the ratio of the expected release in the channel and the release expected after leaving the channel, as well as the regularity of the flow.
Также возможны другие варианты осуществления устройства для применения способа в соответствии с настоящим изобретением.Other embodiments of the device for applying the method in accordance with the present invention are also possible.
Основание, покрытое минеральной пенойBase covered with mineral foam
Настоящее изобретение также относится к основанию, покрытого способом по настоящему изобретению по меньшей мере одним слоем минеральной пены, толщина которого составляет по меньшей мере 5 см, предпочтительно по меньшей мере 6 см, и более предпочтительно по меньшей мере 7 см. The present invention also relates to a substrate coated by the method of the present invention with at least one layer of mineral foam, the thickness of which is at least 5 cm, preferably at least 6 cm, and more preferably at least 7 cm.
Предпочтительно слой минеральной пены по настоящему изобретению имеет толщину 5-15 см, более предпочтительно 6-13 см, и еще более предпочтительно 6-11 см.Preferably, the mineral foam layer of the present invention has a thickness of 5-15 cm, more preferably 6-13 cm, and even more preferably 6-11 cm.
Важно подчеркнуть, что толщина минеральной пены незначительно отличается от толщины вспененной густой суспензии.It is important to emphasize that the thickness of the mineral foam differs slightly from the thickness of the foamed thick suspension.
Основание покрывается одним слоем путем нанесения вспенивающейся густой суспензии, выходящей из выходной секции (10) устройства, и последовательного изменения положения точки нанесения до тех пор, пока основание полностью не покроется пеной после полного расширения.The base is covered in one layer by applying a foaming thick slurry coming out of the outlet section (10) of the device and successively changing the position of the application point until the base is completely covered with foam after full expansion.
Ранее для того, чтобы получить подходящую толщину минеральной пены на основании, необходимо было наносить на основание несколько слоев. Первый слой наносился и оставлялся на некоторое время до завершения расширения и начала схватывания. Затем эта операция повторялась по меньшей мере второй раз для того, чтобы получить желаемую толщину. Получаемая минеральная пена не была однородной, поскольку она получалась в результате нанесения нескольких слоев. Previously, in order to obtain a suitable thickness of mineral foam on the substrate, it was necessary to apply several layers to the substrate. The first layer was applied and left for some time until the expansion was completed and the setting began. This operation was then repeated at least a second time in order to obtain the desired thickness. The resulting mineral foam was not homogeneous, since it resulted from the application of several layers.
Предпочтительно способ по настоящему изобретению позволяет получать слой минеральной пены с толщиной по меньшей мере 5 см так, чтобы было достаточно единственного покрытия для достижения преимуществ настоящего изобретения в терминах теплоизоляции. Это подразумевает, что покрытое основание получается быстрее, и минеральная пена является однородной, поскольку только один слой первоначальной вспенивающейся густой суспензии должен быть нанесен на основание, а затем расшириться и схватиться. Preferably, the method of the present invention makes it possible to obtain a layer of mineral foam with a thickness of at least 5 cm so that a single coating is sufficient to achieve the advantages of the present invention in terms of thermal insulation. This implies that the coated base is produced faster and the mineral foam is homogeneous, since only one layer of the initial foaming thick slurry needs to be applied to the base and then expand and set.
В дополнение к этому, вся высота вертикального основания может быть покрыта за одну стадию нанесения.In addition, the entire height of a vertical base can be covered in one application step.
Минеральная пена, полученная с помощью способа по настоящему изобретению, обладает конкретными свойствами.The mineral foam produced by the method of the present invention has specific properties.
Предпочтительно минеральная пена имеет плотность в сухом состоянии от 50 до 180 кг/м3, более предпочтительно от 60 до 170 кг/м3, и еще более предпочтительно от 70 до 150 кг/м3. Можно заметить, что плотность вспененной густой суспензии, то есть ее плотность в свежем состоянии (влажная плотность), отличается от плотности минеральной пены в сухом состоянии, то есть после схватывания и высыхания (плотность затвердевшего материала). Плотность вспененной густой суспензии в свежем состоянии всегда больше, чем плотность пены в сухом состоянии. Preferably the mineral foam has a dry density of 50 to 180 kg/m 3 , more preferably 60 to 170 kg/m 3 , and even more preferably 70 to 150 kg/m 3 . It can be seen that the density of the foamed slurry, i.e. its fresh density (wet density), differs from that of the mineral foam in the dry state, i.e. after setting and drying (hardened material density). The density of the foamed thick suspension in the fresh state is always greater than the density of the foam in the dry state.
Настоящее изобретение имеет преимущество обеспечения минеральной пены, обладающей значительной степенью легкости, и особенно очень низкой плотности. The present invention has the advantage of providing a mineral foam having a significant degree of lightness, and especially of very low density.
Дополнительно к этому минеральная пена, полученная с помощью способа по настоящему изобретению, имеет превосходные свойства стабильности. В частности, пузырьки, которые составляют минеральную пену в свежем состоянии, лишь немного разрушаются после выливания в форму или нанесения на основание. In addition, the mineral foam produced by the method of the present invention has excellent stability properties. In particular, the bubbles that make up the mineral foam in the fresh state are only slightly destroyed after being poured into a mold or applied to a substrate.
Основание может иметь различную природу и различные формы. The base may have a different nature and different forms.
Основание может быть приемным резервуаром для заполнения. В этом случае возможно заполнение минеральной пеной в соответствии с настоящим изобретением строительных блоков. Например, они могут быть строительными блоками, терракотовыми блоками, блоками ячеистого бетона, которые желательно заполнить пеной в соответствии с настоящим изобретением. The base may be a receiving reservoir for filling. In this case, it is possible to fill the building blocks with mineral foam according to the present invention. For example, they may be building blocks, terracotta blocks, cellular concrete blocks, which it is desirable to fill with foam in accordance with the present invention.
Основание может быть стеной, подлежащей покрытию минеральной пеной, получаемой с помощью способа по настоящему изобретению. Например, это может быть монолитная бетонная стена, бетон, укладываемый в опалубку, стена из строительных блоков, стена из терракотовых блоков, стена из блоков ячеистого бетона, стена, покрытая строительной смесью или штукатуркой. The base may be a wall to be covered with mineral foam obtained with the method of the present invention. For example, it can be a cast-in-situ concrete wall, cast concrete, block wall, terracotta block wall, cellular concrete block wall, mortared or plastered wall.
В настоящем изобретении термин стена относится к любой поверхности, которая образует угол от 0° до 20° с направлением силы тяжести.In the present invention, the term wall refers to any surface that forms an angle between 0° and 20° with the direction of gravity.
Основание может иметь различную природу, такую как бетон, терракота, штукатурка, необработанная древесина, гипсокартон, картонный лист или любой другой материал, используемый в строительстве. The substrate may be of various nature such as concrete, terracotta, plaster, raw wood, drywall, cardboard sheet or any other material used in construction.
Основание может быть обработано перед нанесением пены. Обработка может заключаться, например, в одном или нескольких поливах водой, поливе растворами ускорителя схватывания, такого как сульфат алюминия, или в нанесении праймеров связывания или любого другого раствора физической или химической природы, позволяющего ускорить схватывание цемента на границе между основанием и смесью, или обеспечивающего улучшение долгосрочной адгезии смеси к основанию или увеличение шероховатости основания.The base can be treated before applying the foam. The treatment may include, for example, one or more sprays with water, sprays with solutions of a setting accelerator such as aluminum sulphate, or application of bonding primers or any other solution of a physical or chemical nature that will accelerate the setting of the cement at the interface between the base and the mixture, or provide improving the long-term adhesion of the mixture to the substrate or increasing the roughness of the substrate.
Основание предпочтительно содержит по меньшей мере один каркас или несущий строительный элемент. Этот каркас может быть сделан из бетона (колонны/балки), металла (стойки или лаги), древесины, пластика или композитного материала, или из синтетического материала. Минеральная пена в соответствии с настоящим изобретением может также покрывать структуру, например, типа проволочной сетки (пластмассовой, металлической) или столбы или балки сооружения. The base preferably contains at least one frame or load-bearing building element. This frame can be made of concrete (columns/beams), metal (stands or joists), wood, plastic or composite material, or synthetic material. The mineral foam according to the present invention can also cover a structure, such as a wire mesh type (plastic, metal) or posts or beams of a structure.
Когда основание является стеной, эта стена может быть снабжена элементами, которые облегчают адгезию пены, например металлическими или пластмассовыми проволочными сетками, отстоящими от стены или нет, и составляющими одно целое со стеной или нет. Вертикальные арматурные элементы могут быть расположены вдоль стены, чтобы служить точками крепления для проволочных сеток. Эти проволочные сетки могут быть просто горизонтальной проволокой.When the base is a wall, the wall may be provided with elements that facilitate foam adhesion, such as metal or plastic wire meshes, whether or not spaced from the wall and integral with the wall or not. Vertical reinforcements can be placed along the wall to serve as anchor points for wire mesh. These wire meshes may simply be horizontal wire.
Предпочтительно основание может быть покрыто способом по настоящему изобретению путем стяжки или заполнения пустого или полого пространства сооружения, стены, перегородки, стенового блока, например шлакобетонного блока, кирпича, пола или потолка. Такие материалы или композитные строительные элементы, содержащие минеральную пену в соответствии с настоящим изобретением, также по сути являются покрытым основанием по настоящему изобретению.Preferably, the base can be covered by the method of the present invention by screeding or filling an empty or hollow space of a structure, wall, partition, wall block, such as cinder block, brick, floor or ceiling. Such materials or composite building elements containing mineral foam in accordance with the present invention are also in fact the coated base of the present invention.
Предпочтительно основание может быть покрыто способом по настоящему изобретению путем покрытия фасада, например для изоляции сооружения с внешней стороны. В этом случае основание может быть покрыто отделочным покрытием. Preferably, the base can be covered with the method of the present invention by covering the façade, for example to isolate the building from the outside. In this case, the base can be covered with a finishing coat.
Покрытие основания по настоящему изобретению может происходить на стенах на рабочей площадке. The base coating of the present invention can take place on walls in a job site.
Настоящее изобретение также относится к использованию основания, покрытого способом по настоящему изобретению по меньшей мере слоем минеральной пены, в качестве строительного материала. Например, покрытое основание может быть стенами, полами, крышами на рабочей площадке. Также возможно производить готовые элементы на заводе ЖБИ из пены в соответствии с настоящим изобретением, такие как блоки и панели. The present invention also relates to the use of a substrate coated with at least a layer of mineral foam by the method of the present invention as a building material. For example, the covered base can be walls, floors, roofs in a job site. It is also possible to manufacture prefabricated foam elements in accordance with the present invention, such as blocks and panels, in a precast concrete plant.
Настоящее изобретение также относится к использованию основания, покрытого способом по настоящему изобретению по меньшей мере слоем минеральной пены для изоляции, в частности для тепловой или звукоизоляции.The present invention also relates to the use of a base covered by the method of the present invention with at least a layer of mineral foam for insulation, in particular for thermal or sound insulation.
Выгодным является то, что в определенных случаях можно заменить стекловату, асбест или изоляционные материалы, сделанные из полистирола и полиуретана, минеральной пеной, полученной с помощью способа по настоящему изобретению.Advantageously, in certain cases it is possible to replace glass wool, asbestos or insulating materials made from polystyrene and polyurethane with mineral foam obtained with the method of the present invention.
Таким образом, настоящее изобретение предлагает в качестве другого преимущества то, что минеральная пена, полученная с помощью способа по настоящему изобретению, имеет превосходные теплофизические свойства, и в частности очень низкую теплопроводность. Уменьшение теплопроводности строительных материалов является весьма желательным, так как оно позволяет получить экономию энергии на обогрев жилых или производственных сооружений. В дополнение к этому, минеральная пена, полученная с помощью способа по настоящему изобретению, позволяет получить хорошую эффективность изоляции при малых толщинах и таким образом сохранить поверхности и жилые объемы. Теплопроводность (также обозначаемая как лямбда (λ)) является физической величиной, характеризующей поведение материалов при теплопередаче за счет проводимости. Теплопроводность представляет собой количество тепла, передаваемого на единицу поверхности за единицу времени в условиях температурного градиента. В международной системе СИ теплопроводность выражается в ваттах на метр на Кельвин, (Вт·м ·K-1). Классические или традиционные бетоны имеют теплопроводность 1,3-2,1 при 23°C и 50% относительной влажности. Thus, the present invention offers as another advantage that the mineral foam produced by the method of the present invention has excellent thermal properties, and in particular a very low thermal conductivity. Reducing the thermal conductivity of building materials is highly desirable, as it allows you to save energy for heating residential or industrial buildings. In addition, the mineral foam obtained with the method of the present invention makes it possible to obtain good insulation performance at low thicknesses and thus preserve surfaces and living spaces. Thermal conductivity (also referred to as lambda (λ)) is a physical quantity that characterizes the behavior of materials when heat is transferred by conduction. Thermal conductivity is the amount of heat transferred per unit area per unit time under conditions of a temperature gradient. In the international SI system, thermal conductivity is expressed in watts per meter per Kelvin, (W m K -1 ). Classical or traditional concretes have a thermal conductivity of 1.3-2.1 at 23°C and 50% relative humidity.
Минеральная пена, полученная с помощью способа по настоящему изобретению, имеет теплопроводность от 0,03 до 0,5 Вт/(м·K), предпочтительно от 0,04 до 0,15 Вт/(м·K), и более предпочтительно от 0,04 до 0,10 Вт/(м·K).The mineral foam obtained by the method of the present invention has a thermal conductivity of 0.03 to 0.5 W/(m K), preferably 0.04 to 0.15 W/(m K), and more preferably of 0.04 to 0.10 W/(m K).
Настоящее изобретение обладает также преимуществом обеспечения минеральной пены, имеющей хорошие механические свойства, и в частности хороший предел прочности при сжатии по сравнению с известной минеральной пеной. Минеральная пена, полученная с помощью способа по настоящему изобретению, имеет предел прочности при сжатии от 0,04 до 5 МПа через 28 дней, предпочтительно от 0,05 до 2 МПа через 28 дней, и более предпочтительно от 0,05 до 1 МПа через 28 дней.The present invention also has the advantage of providing a mineral foam having good mechanical properties, and in particular a good compressive strength, compared to known mineral foam. The mineral foam obtained by the method of the present invention has a compressive strength of 0.04 to 5 MPa after 28 days, preferably 0.05 to 2 MPa after 28 days, and more preferably 0.05 to 1 MPa after 28 days.
Основание, покрытое в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно способно препятствовать или сокращать воздухо-, термо- и влагоперенос, то есть такой элемент имеет управляемую проницаемость для воздуха и воды в форме пара или жидкости.The substrate coated in accordance with the present invention is preferably capable of inhibiting or reducing air, heat and moisture transfer, i.e. such an element has a controlled permeability to air and water in the form of vapor or liquid.
Основание, покрытое в соответствии с настоящим изобретением, может использоваться для производства покрытия, системы изоляции или перегородки, например простенка, внутренней перегородки или жесткой облицовки стены.A substrate coated in accordance with the present invention may be used to produce a coating, insulation system, or partition wall, such as a wall, internal partition, or rigid wall cladding.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE PRESENT INVENTION
Способ для измерения угла смачивания или контактного угла:Method for measuring contact angle or contact angle:
Фиг. 2 иллюстрирует принцип измерения угла смачивания между твердой поверхностью 10 образца 12, сделанного из бетона, и капелькой 14 жидкости, нанесенной на поверхность 10. Цифра 16 обозначает границу раздела жидкость/газ между капелькой 14 и окружающим воздухом. Фиг. 2 представляет собой поперечное сечение вдоль плоскости, перпендикулярной к поверхности 10. В плоскости сечения угол смачивания α соответствует углу, измеряемому изнутри капельки 14 жидкости между поверхностью 10 и касательной T к границе 16 в точке пересечения между твердой поверхностью 10 и границей 16. Fig. 2 illustrates the principle of measuring the contact angle between a
Для выполнения измерения угла смачивания образец 12 размещается в комнате с температурой 20°C и относительной влажностью 50%. Капелька воды 14, имеющая объем 2,5 мкл, помещается на поверхность 10 образца 12. Измерение угла выполняется оптическим способом, например с использованием устройства для анализа формы капельки, например устройства DSA 100 производства компании Krüss. Измерения повторяются пять раз и среднее значение этих пяти измерений принимается за значение контактного угла. To perform the contact angle measurement, the
Способ для измерения распределения размера частицMethod for Measuring Particle Size Distribution
Кривые размера частиц различных порошков могут быть получены с помощью лазерного анализатора размера частиц Mastersizer 2000 (2008 г., серия MAL1020429) производства компании Malvern Company.Particle size curves of various powders can be obtained using a Mastersizer 2000 laser particle size analyzer (2008, series MAL1020429) from the Malvern Company.
Измерение выполняется в подходящей среде (например, в водной среде) для того, чтобы диспергировать частицы; размер частиц должен находиться в диапазоне от 1 мкм до 2 мм. Источник света состоит из красного He-Ne лазера (длина волны 632 нм) и синего диода (длина волны 466 нм). Оптическая модель представляет собой модель Фраунгофера, матрица вычисления имеет полидисперсный тип. The measurement is carried out in a suitable medium (eg aqueous medium) in order to disperse the particles; the particle size should be in the range of 1 µm to 2 mm. The light source consists of a red He-Ne laser (wavelength 632 nm) and a blue diode (wavelength 466 nm). The optical model is a Fraunhofer model, the calculation matrix is of polydisperse type.
Измерение фонового шума сначала выполняется со скоростью насоса 2000 об/мин и скоростью мешалки 800 об/мин в течение более чем 10 с в отсутствие ультразвуков. Затем проверяется, что интенсивность света лазера по меньшей мере равна 80%, и что для фонового шума получается убывающая экспонента. Если это не так, то линзы ячейки должны быть очищены. The background noise measurement is first performed with a pump speed of 2000 rpm and a stirrer speed of 800 rpm for more than 10 s in the absence of ultrasounds. It is then checked that the laser light intensity is at least 80% and that a decreasing exponent is obtained for the background noise. If this is not the case, then the cell lenses must be cleaned.
Первое измерение затем выполняется на образце со следующими параметрами: скорость насоса 2000 об/мин, скорость мешалки 800 об/мин, отсутствие ультразвуков, предел затемнения 10-20%. Образец вводится так, чтобы затемнение было немного больше, чем 10%. После стабилизации затемнения измерение выполняется с интервалом между погружением и измерением 10 с. Измерение выполняется в течение 30 с (анализируется 30000 дифракционных изображений). В отношении получаемой гранулограммы необходимо учитывать тот факт, что часть порошка может быть агломерирована. The first measurement is then performed on the sample with the following parameters: pump speed 2000 rpm, stirrer speed 800 rpm, no ultrasonics, darkening limit 10-20%. The sample is injected so that the obscuration is slightly greater than 10%. After stabilization of the obscuration, the measurement is performed with an interval between immersion and measurement of 10 s. The measurement is performed within 30 s (30,000 diffraction images are analyzed). With regard to the resulting granulogram, it is necessary to take into account the fact that part of the powder may be agglomerated.
Второе измерение затем выполняется (без опорожнения сосуда) с ультразвуками. Скорость насоса устанавливается равной 2500 об/мин, скорость перемешивания - 1000 об/мин, ультразвуки испускаются с интенсивностью 100% (30 Вт). Этот режим поддерживается в течение 3 мин, а затем устанавливаются первоначальные параметры: скорость насоса 2000 об/мин, скорость мешалки 800 об/мин, отсутствие ультразвуков. Через 10 с (для устранения потенциальных воздушных пузырьков) выполняется измерение в течение 30 с (30000 изображений). Это второе измерение соответствует порошку, агломераты в котором разрушены ультразвуком. The second measurement is then performed (without emptying the vessel) with ultrasounds. The pump speed is set to 2500 rpm, the agitation speed is 1000 rpm, the ultrasounds are emitted at 100% intensity (30 W). This mode is maintained for 3 min, and then the initial parameters are set: pump speed 2000 rpm, stirrer speed 800 rpm, no ultrasounds. After 10 s (to eliminate potential air bubbles), a measurement is taken for 30 s (30,000 images). This second dimension corresponds to a powder in which the agglomerates are destroyed by ultrasound.
Каждое измерение повторяется по меньшей мере дважды для того, чтобы проверить стабильность результата. Устройство калибруется перед каждой рабочей сессией с помощью эталона (кремнезем C10 Sifraco), для которого кривая распределения размера частиц известна. Все измерения и диапазоны, представленные в данном описании, соответствуют значениям, полученным с ультразвуками.Each measurement is repeated at least twice in order to check the stability of the result. The device is calibrated before each working session with a standard (C10 Sifraco silica) for which the particle size distribution curve is known. All measurements and ranges presented in this description correspond to the values obtained with ultrasounds.
Способ для измерения удельной площади поверхности по Блэйну Method for measuring Blaine specific surface area
Удельная площадь поверхности различных материалов измеряется следующим образом. The specific surface area of various materials is measured as follows.
Способ Блэйна при 20°C с относительной влажностью не выше 65%, использующий устройство Blaine Euromatest Sintco, соответствующее европейскому стандарту EN 196-6.Blaine method at 20°C with a relative humidity not higher than 65%, using a Blaine Euromatest Sintco device that complies with the European standard EN 196-6.
Перед измерением удельной поверхности влажные образцы сушатся в сушильном шкафу до тех пор, пока их вес не станет постоянным, при температуре от 50 до 150°C (высушенный продукт затем размалывается для получения порошка, максимальный размер частиц которого меньше или равен 80 мкм).Before measuring the specific surface area, wet samples are dried in an oven until their weight is constant at a temperature of 50 to 150°C (the dried product is then ground to obtain a powder with a maximum particle size of less than or equal to 80 µm).
Способ для измерения предела текучести густой суспензии Method for measuring the yield strength of a thick slurry
Измерение реологии цементного раствора выполняется с помощью реометра (Anton Paar RheolabQC) с геометрией двойной спиральной ленты через 30 мин после первого контакта между водой и заранее приготовленной смесью. Используемый протокол:Measurement of the rheology of the cement slurry is performed using a rheometer (Anton Paar RheolabQC) with a double helical tape geometry 30 min after the first contact between water and premix. Protocol used:
- предварительный сдвиг при 50 с-1 - pre-shift at 50 s -1
- плавное увеличение от 0,01 до 75 с-1 - smooth increase from 0.01 to 75 s -1
- плавное уменьшение от 75 до 0,01 с-1.- smooth decrease from 75 to 0.01 s -1 .
Пример результатов показан на Фиг. 3. Каждая кривая представляет состав цементного раствора.An example of the results is shown in Fig. 3. Each curve represents the composition of the cement slurry.
Реологическое измерение обеспечивает кривую, изображающую скорость сдвига как функцию напряжения сдвига. Анализ этой кривой позволяет определить предел текучести: предел текучести соответствует отрезку, отсекаемому на оси Y линейной частью кривой, где линейная часть обычно располагается в диапазоне 20-60 с-1. The rheological measurement provides a curve depicting shear rate as a function of shear stress. Analysis of this curve makes it possible to determine the yield point: the yield point corresponds to the segment cut off on the Y-axis by the linear part of the curve, where the linear part is usually located in the range of 20-60 s -1 .
Способ для измерения влажной плотности вспененной густой суспензииMethod for Measuring the Wet Density of a Foamed Slurry
Вспененная густая суспензия выливается в цилиндр размером 11×22 см, то есть с известным объемом. Плотность вспененной густой суспензии равна отношению массы вспененной густой суспензии, заполняющей цилиндр, к объему этого цилиндра. Вес вспененной густой суспензии измеряется через 1-5 мин после вспенивания. The foamed thick slurry is poured into a cylinder measuring 11×22 cm, that is, with a known volume. The density of the foamed thick suspension is equal to the ratio of the mass of the foamed thick suspension filling the cylinder to the volume of this cylinder. The weight of the foamed thick suspension is measured 1-5 minutes after foaming.
Пример 1: Приготовление цементного раствораExample 1: Preparation of cement slurry
Цементный раствор готовится путем смешивания компонентов, показанных в таблице 1, в показанных в этой таблице пропорциях. The cement slurry is prepared by mixing the components shown in Table 1 in the proportions shown in this table.
Таблица 1:Table 1:
*Значения показаны как массовые проценты по общей массе цементного раствора.*Values are shown as weight percentages based on the total weight of the cement slurry.
**Заранее приготовленная смесь состоит из 73,0 мас.% цемента CEM I, 22,0 мас.% минеральной добавки (молотого известнякового наполнителя Betocarb производства компании Omya) и 5,0 мас.% Socal312. Цемент CEM I представляет собой ультратонкий цемент, имеющий значение удельной поверхности по Блэйну 7200 см2/г. **The premix consists of 73.0 wt.% CEM I cement, 22.0 wt.% mineral additive (Betocarb ground limestone filler from Omya) and 5.0 wt. The CEM I cement is an ultra-fine cement having a Blaine specific surface area of 7200 cm 2 /g.
Цементный раствор смешивается в двустенном резервуаре (для поддержания температуры цементного раствора равной 20°C) с помощью лабораторного перемешивающего устройства (Supertest VMI) с дефлокулирующим лезвием в соответствии со следующим протоколом:The cement slurry is mixed in a double-wall tank (to maintain the temperature of the cement slurry at 20°C) using a laboratory stirrer (Supertest VMI) with a deflocculating blade according to the following protocol:
- Наливание воды в резервуар, а затем добавление и смешивание (300 об/мин) суперпластификатора и катализатора до растворения- Pouring water into the tank and then adding and mixing (300 rpm) superplasticizer and catalyst until dissolved
- Медленное засыпание порошка заранее приготовленной смеси в резервуар в течение 15 мин со скоростью перемешивания 900 об/мин.- Slow pouring of the pre-mixed powder into the tank for 15 minutes at a stirring speed of 900 rpm.
- Добавление в густую суспензию волокон и смешивание в течение 5 мин.- Adding to a thick suspension of fibers and mixing for 5 minutes.
Пример 2: Приготовление газообразующей жидкостиExample 2: Preparation of gas generating liquid
Газообразующая жидкость готовится путем смешивания компонентов, показанных в таблице 2, в показанных в этой таблице пропорциях.The blowing liquid is prepared by mixing the components shown in Table 2 in the proportions shown in this table.
Таблица 2:Table 2:
*Значения показаны как массовые проценты по общей массе газообразующей жидкости.*Values are shown as mass percentages based on the total mass of the gas generating liquid.
Раствор полимера с концентрацией 1 мас.% готовится, а затем смешивается с раствором H2O2 с концентрацией 30 мас.%. Затем добавляется вода и смешивание выполняется вручную.A 1 wt% polymer solution is prepared and then mixed with a 30 wt% H 2 O 2 solution. Water is then added and mixing is done by hand.
Пример 3: Процесс нанесения минеральной пены на вертикальную поверхностьExample 3: The process of applying mineral foam to a vertical surface
Минеральная пена наносится на вертикальную поверхность с помощью устройства, проиллюстрированного на Фиг. 1.Mineral foam is applied to a vertical surface using the apparatus illustrated in FIG. 1.
Цементный раствор непрерывно перекачивается посредством шнекового насоса (Seepex (I)) в главной трубе диаметром 10 мм со скоростью потока 9 кг/мин. Газообразующая жидкость перекачивается посредством другого шнекового насоса (Seepex (II)) со скоростью потока 3-3,5 кг/мин, и непрерывно вводится с помощью системы симметричного двойного введения в трубу, в которой течет цементный раствор. Труба после точки добавления газообразующей жидкости имеет длину L1=9 м, и диаметр D1=10 мм.The cement slurry is continuously pumped by means of a screw pump (Seepex (I)) in a main pipe with a diameter of 10 mm at a flow rate of 9 kg/min. The gas generating liquid is pumped by another screw pump (Seepex (II)) at a flow rate of 3-3.5 kg/min, and is continuously introduced by a symmetrical double injection system into the pipe in which the cement slurry is flowing. The pipe after the point of addition of the gas generating liquid has a length L1=9 m and a diameter D1=10 mm.
Давление перед точкой добавления (5) составляет 3,5-10 бар, предпочтительно 4-6 бар.The pressure before the addition point (5) is 3.5-10 bar, preferably 4-6 bar.
Труба оборудуется окончанием, которое может быть круглым, прямоугольным или квадратным, которое увеличивается до выходного размера 15×15 мм на длине в 20 см. The pipe is equipped with an end, which can be round, rectangular or square, which increases to an outlet size of 15x15 mm over a length of 20 cm.
Установлено, что паста, получаемая на выходе аппликатора, аэрируется лишь частично (меньше чем 50% от полной доли кислорода включается в пасту на данном этапе), и ее расширение продолжается после нанесения. Паста наносится на стену исключительно посредством выходящей струи, которая сохраняет свою целостность вплоть до точки нанесения. Измеряется плотность вспененной густой суспензии в свежем состоянии после расширения. It has been found that the paste obtained at the exit of the applicator is only partially aerated (less than 50% of the total oxygen fraction is included in the paste at this stage), and its expansion continues after application. The paste is applied to the wall exclusively by means of an outgoing jet, which retains its integrity right up to the point of application. The fresh density of the foamed slurry after expansion is measured.
Стена покрывается путем последовательного изменения положения точки нанесения до тех пор, пока стена не будет полностью покрыта пеной после завершения расширения. Система оставляется в покое до тех пор, пока не начнется схватывание цемента, то есть приблизительно 2 час при комнатной температуре. Измеряется толщина слоя.The wall is covered by successively changing the position of the application point until the wall is completely covered with foam after completion of the expansion. The system is left alone until the cement begins to set, i.e. approximately 2 hours at room temperature. The layer thickness is measured.
Пример 4: Целевая окончательная влажная плотность вспененной густой суспензии=140-150 кг/мExample 4 Target Final Wet Density of Foamed Slurry=140-150 kg/m 33
Вспененные густые суспензии 1-4 получаются с помощью процесса, описанного в примере 3. Foamed slurries 1-4 are made using the process described in Example 3.
Вспененная густая суспензия 1 является сравнительным примером, а вспененные густые суспензии 2-4 являются примерами в соответствии с настоящим изобретением.
Составы цементных растворов и газообразующих жидкостей, содержащихся во вспененных густых суспензиях 1-4, показаны в Таблице 3:The compositions of cement slurries and blowing fluids contained in foamed thick suspensions 1-4 are shown in Table 3:
Таблица 3:Table 3:
Влажная плотность и толщина, измеренные после одного нанесения слоя, показаны в Таблице 4:Wet density and thickness measured after one coat are shown in Table 4:
Таблица 4:Table 4:
густая суспензия 3Foamed
густая суспензия 4Foamed
(см. Фиг. 4a)unacceptable
(see Fig. 4a)
(см. Фиг. 4b)acceptable
(see Fig. 4b)
(см. Фиг. 4c)good
(see Fig. 4c)
(см. Фиг. 4d)good
(see Fig. 4d)
Пример 5: Целевая влажная плотность вспененной густой суспензии=100-110 кг/мExample 5 Target Wet Density of Foamed Slurry=100-110 kg/m 33
Вспененные густые суспензии 5-9 получаются с помощью процесса, описанного в примере 3.Foamed slurries 5-9 are made using the process described in Example 3.
Вспененная густая суспензия 5 является сравнительным примером, а вспененные густые суспензии 6-9 являются примерами в соответствии с настоящим изобретением.
Составы цементных растворов и газообразующих жидкостей, содержащихся во вспененных густых суспензиях 5-9, показаны в Таблице 5:The compositions of cement slurries and blowing fluids contained in foamed thick suspensions 5-9 are shown in Table 5:
Таблица 5:Table 5:
Влажная плотность и толщина, измеренные после одного нанесения слоя, показаны в Таблице 6:Wet density and thickness measured after one coat are shown in Table 6:
Таблица 6:Table 6:
Пример 6: эффект использования квадратных окончанийExample 6: the effect of using square endings
Память формы ясно видна на нанесенной вспененной густой суспензии. Квадратные выходы обеспечивают лучшее соединение между жгутами, чем цилиндрические выходы.The shape memory is clearly visible on the applied foamed thick slurry. Square outlets provide a better connection between bundles than cylindrical outlets.
См. Фиг. 5.See FIG. five.
Пример 7: минеральная пена, которая не работает Example 7: Mineral Foam That Doesn't Work
Таблица 7:Table 7:
0,035Gelatin
0.035
0,035polyvinyl alcohol
0.035
0,035Polyethyleneimine
0.035
Когда желатин, поливиниловый спирт или полиэтиленимин используются в качестве модификаторов вязкости, и все в одной и той же дозировке, минеральная пена дестабилизируется и разрушается, подтверждая, что эти полимеры не являются подходящими для настоящего изобретения. When gelatin, polyvinyl alcohol or polyethyleneimine are used as viscosity modifiers, all at the same dosage, the mineral foam destabilizes and breaks down, confirming that these polymers are not suitable for the present invention.
Claims (30)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP17306552.5 | 2017-11-09 | ||
| EP17306552.5A EP3483131B1 (en) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | Method of production of a mineral foam obtained from a foaming slurry of high yield stress |
| PCT/EP2018/080582 WO2019092090A1 (en) | 2017-11-09 | 2018-11-08 | Method of production of a mineral foam obtained from a foaming slurry of high yield stress |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020118755A RU2020118755A (en) | 2021-12-09 |
| RU2020118755A3 RU2020118755A3 (en) | 2022-02-22 |
| RU2788951C2 true RU2788951C2 (en) | 2023-01-26 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2138458C1 (en) * | 1997-11-11 | 1999-09-27 | Гопиенко Виктор Герасимович | Aqueous aluminum paste |
| US20070056480A1 (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-15 | Gray Lonnie J | Concrete mixtures having high flowability |
| RU2338723C2 (en) * | 2006-04-12 | 2008-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Пионер" | Raw material for preparation of cellular concrete |
| WO2010141032A1 (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | W.R. Grace & Co.-Conn. | Cementitious foams and foam slurries |
| WO2016102838A1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-06-30 | Lafarge | Method for the continuous production of a low-density mineral foam |
| RU2627780C2 (en) * | 2012-04-06 | 2017-08-11 | Лафарж | Insulating mineral foam material |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2138458C1 (en) * | 1997-11-11 | 1999-09-27 | Гопиенко Виктор Герасимович | Aqueous aluminum paste |
| US20070056480A1 (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-15 | Gray Lonnie J | Concrete mixtures having high flowability |
| RU2338723C2 (en) * | 2006-04-12 | 2008-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Пионер" | Raw material for preparation of cellular concrete |
| WO2010141032A1 (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | W.R. Grace & Co.-Conn. | Cementitious foams and foam slurries |
| RU2627780C2 (en) * | 2012-04-06 | 2017-08-11 | Лафарж | Insulating mineral foam material |
| WO2016102838A1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-06-30 | Lafarge | Method for the continuous production of a low-density mineral foam |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2627780C2 (en) | Insulating mineral foam material | |
| KR101808663B1 (en) | Thermal Insulation Material and Method For Manufacturing Same | |
| EP3483131B1 (en) | Method of production of a mineral foam obtained from a foaming slurry of high yield stress | |
| RU2731119C2 (en) | Method of continuous production of mineral foam low density | |
| CN102753498B (en) | New foamed concrete | |
| RU2723318C2 (en) | Ultra-light mineral foam material | |
| EP3526178B1 (en) | Methods for making a lightweight gypsum composition with internally generated foam and products made from same | |
| RU2723063C2 (en) | Ultra-light mineral foam material | |
| RU2723311C2 (en) | Ultralight mineral foam | |
| WO2020043751A1 (en) | Method for preparing a lightweight mineral foam, mineral foam obtained and uses of same | |
| US10676402B1 (en) | Ultralight inorganic foam and manufacture method thereof | |
| RU2788951C2 (en) | Method for production of mineral foam obtained from foaming thick suspension with high yield strength | |
| CA3101690A1 (en) | Ultra-light mineral foam having water repellent properties | |
| US20220306535A1 (en) | Method of production of a mineral foam for filling cavities | |
| JPH03223143A (en) | Foaming cement composition | |
| JPS6317273A (en) | Heat insulating composition | |
| CA3232344A1 (en) | Dry cementitious material mixture for 3d-printing |