ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2289557

ЛЕГКИЙ БЕТОН

ЛЕГКИЙ БЕТОН

Имя изобретателя: Котляр Владимир Дмитриевич (RU); Козлов Александр Владимирович (RU); Бондарюк Анна Григорьевна (RU); Щеголькова Евгения Николаевна (RU); Лотошникова Елизавета Ованесовна (RU); Лапунова Кира Алексеевна (RU); Иванюта Григорий Николаевич 
Имя патентообладателя: Котляр Владимир Дмитриевич (RU); Козлов Александр Владимирович (RU); Бондарюк Анна Григорьевна (RU); Ростовский государственный строительный университет
Адрес для переписки: 344022, г.Ростов-на-Дону, Социалистическая, 162, РГСУ, патентный отдел
Дата начала действия патента: 2005.07.25 

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности конструкционно-теплоизоляционным легким бетонам для ограждающих конструкций. Технический результат - повышение плотности и прочности при сохранении теплопроводности. Легкий бетон, включающий цемент, полые микросферы, воду, дополнительно содержит кремнистую опал-кристобалитовую породу - опоку при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 24,9-29,3, указанная опока 11,8-20,2, указанные микросферы 29,8-35,1, вода остальное.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности конструкционно-теплоизоляционным легким бетонам для ограждающих конструкций.

Известны легкие бетоны на основе цементного вяжущего, крупного и мелкого заполнителя. В качестве заполнителя используются керамзит, термолит, аглопорит, шлаковая пемза, гранулированный шлак, вспученный перлит, вермикулит и др. (Бурлаков Г.С. Технология изделий из легкого бетона: Учеб. пособие для вузов по спец. "Пр-во строит, изделий и конструкций". - М.: Высш. шк., 1986. - 296 с.: ил., Орентрихер Л.П. Бетоны на пористых заполнителях в сборных железобетонных конструкциях. - М.: Высш. шк., 1983. - 144 с.: ил.).

Наиболее близким техническим решением является легкий бетон, патент РФ 2154619, включающий, мас.%:

Цемент 25,4-30,9
Зола-уноса 6,2-13,1
Микросфера 35,3-41,1
Вода Остальное

Однако данный легкий бетон обладает относительно невысокой прочностью и плотностью.

Сущность изобретения заключается в том, что легкий бетон, включающий цемент, полые микросферы, воду, дополнительно содержит кремнистую опал-кристобалитовую породу - опоку при следующем соотношении компонентов, мас.%: 

Цемент 24,9-29,3
Указанная опока 11,8-20,2
Указанные микросфера 29,8-35,1
Вода Остальное

Введение опоки, осадочной породы биохимического генезиса вместо золы - уноса позволяет повысить плотность и прочность при сохранении теплопроводности бетона.

Характеристики исходных материалов

1. Цемент.

Цемент М 500 по ГОСТ 10178 Новороссийского цементного завода.

2. Опока.

Опоки - легкие плотные тонкопористые кремнистые опал-кристобалитовые породы. Средняя плотность их составляет 1200-1500 кг/м3, пористость достигает 50% (обычно 30-40%).

Опоки - это не чистые силициты, а многокомпонентные системы. Постоянной составляющей их наряду с аморфным кремнеземом являются минералы слюд и гидрослюд, содержащиеся в нормальных разностях до 10-15%. В качестве примеси могут присутствовать песчано-алевритовый и карбонатный материал, частички которого обычно не превышают 0,01 мм. В связи с этим выделяются различные литологические разности кремнистых пород - песчанистые, карбонатные и смешанные. Разнообразие состава обуславливает широкий диапазон физико-технических и технологических свойств. Усредненный химический состав опок приведен в таблице 1.

Россия располагает крупнейшей сырьевой базой кремнистых опал-кристобалитовых пород. Наибольшим распространением среди которых пользуются опоки. На территории Росси опоки широко встречаются в районах Поволжья и Дона, Западной Сибири, на юге России, в центральных и западных областях Европейской части России, Ленинградской области, Дальнем Востоке, Кольском полуострове, на Камчатке.

Таблица 1.
Усредненный химический состав опок
Порода П.п.п. SiO 2 Al2O 3 Fe2O 3+FeO CaO MgO SO3 общ. К2O Na 2O SiO2 раст-й в 5% KOH
Опоки 1,7-17,6 72,3-89,8 3,2-12,5 1,0-7,6 0,1-22,8 0,03-5,6 0,0-0,55 0,6-3,08 0,02-1,79 12,0-76,0

3. Заполнитель.

Микросфера - компонент золошлаковых смесей - отхода Новочеркасской ГРЭС, выделяемая безреагентной флотацией из золошлаковых смесей ГРЭС. Представляет собой мелкодисперсный неслеживающийся материал серого цвета. Форма гранул сферическая, поверхность гладкая, блестящая. Химический и фазово-минеральный состав приведены в табл.2 и 3

Плотность оболочки 2490 кг/м 3
Средняя плотность гранул 580 кг/м3
Плотность насыпная 380 кг/м 3
Диаметр 20-200 мкм
Толщина оболочки 5-15 мкм
Теплопроводность () 0,11-0,125 ВТ/(м·К)
Прочность на сжатие в цилиндре 1,8 МПа

 
Таблица 2
Химический состав микросферы.
SiO 2 Al2 О3 Fe 2О3 FeO К2O Na2O CaO MgO TiO2 Р2O5 SO3 п.п.п
54,44 28,84 2,67 2,29 7,18 1,0 0,66 1,96 0,78 0,07 0,07 0,22
Таблица 3
Фазово-минеральный состав микросферы.
стекло муллит кварц Показатель преломления стеклофазы
64 24 12 1,512

Пример. Для экспериментальной проверки заявляемого состава были изготовлены стандартные образцы с различным соотношением вышеперечисленных компонентов.

Образцы изготовлялись следующим образом.

Предварительно смешивались компоненты в сухом состоянии (цемент, опока, микросфера) в соответствующей пропорции из расчета на стандартный образец размерами 10×10×10 см, перемешивание сухой смеси осуществлялось в течение 1 мин. Далее в смесь добавлялась вода затворения и осуществлялось их совместное перемешивание в течение 2 мин. Затем производились формовка и виброуплотнение смеси в форме с пригрузом (22 г/см 2) в течение 1,5 мин. Выдержка смеси перед тепловой обработкой 4 ч. Тепловая обработка паром производилась по режиму 3+6 (95°С)+3. Составы легкого бетона представлены в табл.4. Из данных таблицы следует, что легкий "конструкционно-теплоизоляционный бетон предлагаемого состава обладает более высокой прочностью и плотностью.

Таблица 4
Составы и свойства легкого конструкционно-теплоизоляционного бетона
Состав предлагаемый Физико-механические характеристики
  Цемент, % Опока, % Микросфера, % Вода, % Зола-уноса, % Rсж, МПа Плотность, кг/м3 Коэффициент теплопроводности (), Вт/(м·К)
1 22,4 20,8 36,1 20,7 - 19,5 955 0,174
2 24,9 20,2 35,1 19,8 - 22,9 979 0,187
3 26,8 16,8 32,4 24,0 - 27,0 1020 0,190
4 29,3 11,8 29,8 29,1 - 23,7 1053 0,210
5 31,4 12,0 28,0 28,6 - 21,8 1110 0,270
Состав известный
1 25,4-30,9 - 35,3-41,1 20,4-27,6 6,2-13,1 16-17,1 842-876 0,180-0,210

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Легкий бетон, включающий цемент, полые микросферы, воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремнистую опал-кристобалитовую породу - опоку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент 24,9-29,3
Указанная опока 11,8-20,2
Указанные микросферы 29,8-35,1
Вода Остальное

Версия для печати
Дата публикации 17.01.2007гг


вверх