КОМПОЗИЦИОННОЕ КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

КОМПОЗИЦИОННОЕ КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2278847 (13) C1

(51) МПК
C04B 38/08 (2006.01)
C04B 14/24 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к патенту Российской Федерации 
Статус: по данным на 03.05.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2006.06.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2005113936/03 
(22) Дата подачи заявки: 2005.05.11 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.05.11 
(45) Опубликовано: 2006.06.27 
(56) Аналоги изобретения: SU 990720 A, 23.01.1983. SU 1719379 A1, 15.03.1992. RU 2085394 C1, 27.07.1997. RU 2139268 C1, 10.10.1999. RU 2109700 C1, 27.04.1998. RU 2187473 C2, 20.08.2002. US 3261894 A, 19.07.1966. EP 0839774 A1, 06.05.1998. US 5516351 A, 14.05.1996. ДЕМИДОВИЧ Б.К. Производство и применение пеностекла, Минск, "Наука и техника", 1972, с.30, 50, 198-199. 
(72) Имя изобретателя: Леонидов Валентин Зиновьевич (RU); Дудко Михаил Петрович (RU); Зиновьев Андрей Адольфович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Леонидов Валентин Зиновьевич (RU); Дудко Михаил Петрович (RU); Зиновьев Андрей Адольфович (RU) 
(98) Адрес для переписки: 121087, Москва, ул. Новозаводская, 2, корп.6/7, кв.66, пат.пов. Т.С.Скомороховой, рег. № 666 

(54) КОМПОЗИЦИОННОЕ КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области производства строительных материалов. Композиционное конструкционно-теплоизоляционное изделие включает цемент и гранулированное пеностекло фракции 10-40 мм и фракции 50-1500 мкм, распределенное в цементной матрице, при следующем соотношении указанных компонентов, об.%: пеностекло фракции 10-40 мм 70-80, пеностекло фракции 50-1500 мкм 10-22, цементная матрица 8-10. Пеностекло указанных фракций изготовлено гранулированием и вспениванием порошкообразной шихты, полученной перемешиванием при температуре не выше 70°С 30-70 мас.% водного раствора силиката натрия и/или калия с тонкоизмельченными стеклобоем и углеродсодержащим газообразователем, термообработкой этой смеси при температуре 450-550°С до полного удаления воды, в том числе и химически связанной, и измельчением ее после охлаждения. Композиционный материал получают из смеси пеностекла в виде двух фракций различного гранулометрического состава и цемента с водой после ее формования и твердения при термообработке паром. Технический результат: расширение сырьевой базы для изготовления строительных изделий, характеризующихся требуемыми, регулируемыми теплоизоляционными и конструкционными свойствами. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к технологии изготовления строительных материалов и изделий и, в частности, касается композиционного изделия на основе калиброванного гранулированного пеностекла, обладающего высокими теплоизоляционными свойствами и одновременно конструкционной прочностью, экологической безопасностью, а также способа его изготовления с использованием цемента в качестве вяжущего. Более конкретно, изобретение касается неорганических теплоизоляционных материалов и изделий на основе гранулированного пеностекла, распределенного в цементной матрице, характеризующихся низкими значениями объемного веса.

В условиях постоянного роста цен на энергоносители становится актуальнее разработка материалов с высокими теплотехническими характеристиками, но с малой энергоемкостью производства. Весьма перспективен в этом отношении безавтоклавный пенобетон. Однако недостатками этого материала являются значительная его усадка, возникающая при твердении и сушке, высокий уровень влагопоглощения, достаточно высокий объемный вес и относительно высокая теплопроводность.

В патенте RU 2079473 раскрыт композиционный материал, получаемый путем последовательного перемешивания мелкого и крупного заполнителей, горячего керамзитового гравия в количестве 30-35% от объема крупного заполнителя, цемента и воды. Прочность при сжатии получаемого строительного материала составляет величину порядка 20 МПа. Экономическая эффективность известного способа заключается в том, что он позволяет исключить операцию тепловой обработки. Известный материал имеет сравнительно высокий объемный вес (900-1200 кг/м3) и сравнительно высокую теплопроводность в условиях эксплуатации (0,19-0,24 Вт/мК).

Известен из патентов RU 2082695 и RU, 2082696 композиционный строительный материал на основе цемента и добавок в виде гранул полистирола и поверхностно-активных веществ. Материал обладает высокой теплоизоляционной и конструкционной надежностью. Способ получения известного материала включает приготовление смеси гранул полистирола, цемента, поверхностно-активных веществ, укладку в форму и термообработку. Недостаток известного материала состоит в технологических трудностях получения материала со стабильными свойствами: при пропаривании смеси под действием температуры заполнитель из органического полистирола деформируется, кроме того, он не долговечен, что приводит к потере требуемых физико-механических свойств в процессе многолетней эксплуатации.

В патенте RU 2100322 раскрыт композиционный материал и способ его изготовления, предусматривающий приготовление смеси из цемента, гранулированного полистирола, комплексных химических добавок и воды. Формование смеси в фиксированном объеме и нагрев. Содержание цемента в исходной смеси составляет 67 мас.%.

Известна сырьевая смесь для изготовления пористого заполнителя при производстве легких бетонов и теплоизоляционных засыпок, раскрытая в патенте RU, 2105735, состоящая из кремнистой породы (трепел, диатомит, опока). Щелочного гидроактиватора, нитратов и нитритов щелочных металлов. Фтористого натрия. Из сырьевой смеси формируют гранулы в форме цилиндров диаметром и высотой 20 мм. А затем обжигают их при температуре 850-900°С. Недостатком известной сырьевой смеси для производства пористого заполнителя является необходимость использования дорогих добавок - нитритов щелочных металлов и экологически опасный отвердитель - фтористый натрий. Кроме того, известна их низкая водо- и щелочестойкость, что всегда вызывает трудности при производстве строительных материалов, рассчитанных на многолетний срок службы.

Из патента RU 2008292 известна технология получения легкого гранулированного заполнителя из сырьевой смеси, содержащей тонкоизмельченный стеклобой, суглинок и шлам. Смесь гранулируют и термообрабатывают при температуре 740-800°С с получением пористой структуры гранул. Недостатком известной технологии является относительно высокий объемный вес - более 500 кг/м3, высокое влагопоглощение - выше 10%, а также большая доля открытых пор - более 30%.

Наиболее близким аналогом является конструкционно-теплоизоляционное изделие, описанное в SU 990720 А1, С 04 В 38/08, 23.01.1983. Известное изделие включает гранулированное пеностекло и мелкий заполнитель - пористый карбонатный песок, распределенные в цементной матрице. Известное изделие характеризуется достаточно высокой прочностью, хорошими теплоизоляционными свойствами и морозостойкостью. Однако значения плотности и прочности изменяются в небольшом интервале.

Задачей изобретения является изготовление композиционного конструкционно-теплоизоляционного изделия из неорганического материала на основе гранулированного пеностекла с заданными, регулируемыми теплоизоляционными и конструкционными свойствами, не зависящими от состава используемого при получении пеностекла стеклобоя. Кроме того, задачей изобретения является расширение сырьевой базы для изготовления строительных изделий на цементном вяжущем и пористых заполнителях, характеризующихся требуемым сочетанием теплоизоляционных и прочностных характеристик.

Поставленная задача решается за счет того, что в композиционном конструкционно-теплоизоляционном изделии, включающем цемент и гранулированное пеностекло, распределенное в цементной матрице, использовано гранулированное пеностекло фракции 10-40 мм и фракции 50-1500 мкм, при следующем соотношении указанных компонентов, об.%:

Пеностекло фракции 10- 40 мм 70-80 
Пеностекло фракции 50-15 00 мкм 10-22 
Цементная матрица 8-10 


причем пеностекло указанных фракций изготовлено гранулированием и вспениванием порошкообразной шихты, полученной перемешиванием при температуре не выше 70°С 30-70 мас.% водного раствора силиката натрия и/или калия с тонкоизмельченными стеклобоем и углеродсодержащим газообразователем, термообработкой этой смеси при температуре 450-550°С до полного удаления воды, в том числе и химически связанной, и измельчением ее после охлаждения.

При получении указанной порошкообразной шихты компоненты могут быть взяты в следующем соотношении, мас.%:

Водный раствор силиката натрия и/или калия 30-70 
Стеклобой 25-65 
Углеродсодержащий газообразователь 4-9 


В изделии используют гранулированное пеностекло фракции 10-40 мм, изготовленное сушкой водной дисперсии порошкообразной шихты при температуре 450-550°С, гранулированием, вспениванием при температуре 800-850°С и охлаждением.

В изделии используют гранулированное пеностекло фракции 50-1500 мкм, изготовленное гранулированием и сушкой водной дисперсии порошкообразной шихты с размером частиц 10-150 мкм при температуре 450-500°С, вспениванием при температуре 750-870°С в вихревом потоке воздушной струи, направленной под острым углом к направлению свободного падения гранул, и охлаждением.

Поставленная задача решается также за счет того, что при изготовлении композиционного конструкционно-теплоизоляционного изделия форму заполняют при вибрировании на 70-75% ее объема гранулированным пеностеклом фракции 10-40 мм, затем заливают ее при вибрировании предварительно приготовленной смесью цемента, гранулированного пеностекла фракции 50-1500 мкм и воды, осуществляют термовлажностную обработку, выдержку до распалубочной прочности и извлекают из формы, при этом исходные компоненты берут в соотношении, об.%:

Пеностекло фракции 10-40 мм 60-75 
Пеностекло фракции 50-1500 мкм 7-17 
Цемент 6-20 
Вода Остальное 


Подбор состава компонентов формовочной смеси при производстве композиционного изделия осуществлялся эмпирическим путем, исходя из условия получения образцов необходимой плотности при необходимой прочности и теплопроводности. В результате было определено необходимое соотношение между фракциями гранулированного пеностекла различного гранулометрического состава и содержанием цемента.

Задание объемного соотношения калиброванного гранулированного пеностекла фракции 10-40 мм и микрогранулированного пеностекла фракции 50-1500 мкм позволят управлять свойствами изготавливаемых композиционных изделий.

Весовое отношение калиброванного гранулированного пеностекла к микрогранулированному пеностеклу предпочтительно находится в пределах от 7:2 до 8:1, что позволяет получать композиционные теплоизоляционные изделия плотностью 400-500 кг/м3.

Использование охарактеризованного пеностекла, характеризующегося равномерной структурой газонаполненных закрытых пор, не требует увеличения водоцементного отношения. За счет регулирования водотвердого отношения исходной смеси возможно дополнительное регулирование сочетания теплоизоляционных и прочностных характеристик изготавливаемых изделий. Повышенное содержание закрытых пор в используемом заполнителе - гранулированном пеностекле - повышает стабильность эксплуатационных характеристик композиционных изделий в период многолетней эксплуатации.

В частности, изготавливаемые композиционные изделия характеризуются следующими характеристиками:

Плотность, кг/м 3 Коэф. теплопроводности, Вт/м К Прочность, кг/м 2 
в сухом сост. во влажном сост. 
990 0,22 0,22+0,008 57 
5,0% 
750 0,19 0,19+0,004 48 
8,0% 
450 0,12 0,12+0,003 24 
8,0% 


Сущность изобретений поясняется конкретным не исключающим примером реализации.

Пример.

В способе изготовления композиционных изделий используют коммерчески доступный, т.е. имеющийся в продаже, водный раствор силиката натрия и калия (оптимальное соотношение 1:1), а также измельченный стеклобой произвольного химического состава и углеродсодержащий газообразователь. Для получения шихты указанные компоненты берут в количестве 150 кг (50 мас.%), 65 кг (45 мас.%). 20 кг (5 мас.%) соответственно и смешивают при температуре не выше 70°С. Затем проводят термообработку полученной вязкотекучей смеси в течение 65 минут при температуре 480°С до полного удаления воды, в том числе химически связанной, измельчают охлажденную смесь с образованием порошкообразной шихты.

Из полученной шихты готовят фракции пеностекла различного гранулометрического состава.

Калиброванное гранулированное пеностекло фракции 30 мм получают путем приготовления водной дисперсии шихты с добавками пластификаторов, сушки дисперсии при температуре 460°С, гранулирования продукта сушки и его термообработки при температуре 820°С до завершения процесса вспенивания гранул с последующим охлаждением. Содержание воды в водной дисперсии составляет 40-45 мас.%.

Микрогранулированное пеностекло фракции 50-1500 мкм готовят из этой же шихты, при домоле ее до размера частиц 10-150 мкм, путем приготовления водной дисперсии порошкообразной шихты, гранулирования и сушки при температуре 460°С, вспенивания при температуре 850°С в вихревом потоке воздушной струи, направленной под острым углом к направлению свободного падения гранул, и охлаждают.

Для получения композиционного изделия - блока размерами 0,2 м × 0,2 м × 0,4 м с заданной плотностью 450 кг/м3 расход исходных компонентов составляет: гранулированное пеностекло фракции 10-12 мм - 1,98 кг (66 об.%), микрогранулированное пеностекло фракции 50-1500 мкм - 1,479 (17 об.%), цемент 2,958 кг (7 об.%), вода 2,969 кг (10 об.%). В металлическую форму при вибрировании засыпают гранулированное пеностекло фракции 10-12 мм. Заполнение объема формы составляет 70-75 об.%. Смесь из цемента, воды и микрогранулированного пеностекла фракции 50-1500 мкм готовят на стандартном технологическом оборудовании. Указанное пеностекло вводят в смесь воды и цемента при постоянном перемешивании до получения однородной массы. Приготовленную смесь заливают в вышеуказанную форму при вибрировании. Изделия в форме подвергают термовлажностной обработке в пропарочной камере, выдерживают до набора распалубочной прочности и извлекают из формы. Готовое изделие характеризуется через 8 суток плотностью 465 кг/м 3, прочностью 24 кг/м2 и коэффициентом теплопроводности 0,12 Вт/мК, содержанием пеностекла фракции 10-12 мм 74 об.%, пеностекла фракции 50-1500 мкм - 19 об.%, распределенных в цементной матрице - 8 об.%. Отклонение от заданной плотности составило ˜3%.

Изготавливаемые по изобретениям изделия могут быть использованы при производстве мелкоштучных и крупных блоков, наружных ограждающих панелей и других строительных конструкций, в том числе сложной геометрической формы, с повышенными теплоизоляционными свойствами и низкими значениями объемного веса. Изобретения предусматривают применение непосредственно на строительной площадке при ведении капитального строительства методом заливной технологии различных опалубок с применением вибраторов поверхностного типа.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Композиционное конструкционно-теплоизоляционное изделие, включающее цемент и гранулированное пеностекло, распределенное в цементной матрице, отличающееся тем, что использовано гранулированное пеностекло фракции 10-40 мм и фракции 50-1500 мкм при следующем соотношении указанных компонентов, об.%:

Пеностекло фракции 10-40 мм 70-80 
Пеностекло фракции 50-1500 мкм 10-22 
Цементная матрица 8-10 


причем пеностекло указанных фракций изготовлено гранулированием и вспениванием порошкообразной шихты, полученной перемешиванием при температуре не выше 70°С 30-70 мас.% водного раствора силиката натрия и/или калия с тонкоизмельченными стеклобоем и углеродсодержащим газообразователем, термообработкой этой смеси при температуре 450-550°С до полного удаления воды, в том числе и химически связанной, и измельчением ее после охлаждения.

2. Композиционное конструкционно-теплоизоляционное изделие по п.1, отличающееся тем, что при получении указанной порошкообразной шихты компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Водный раствор силиката натрия и/или калия 30-70 
Стеклобой 25-65 
Углеродсодержащий газообразователь 4-9 


3. Композиционное конструкционно-теплоизоляционное изделие по п.1, отличающееся тем, что гранулированное пеностекло фракции 10-40 мм изготовлено сушкой водной дисперсии порошкообразной шихты при температуре 450-550°С, гранулированием, вспениванием при температуре 800-850°С и охлаждением.

4. Композиционное конструкционно-теплоизоляционное изделие по п.1, отличающееся тем, что гранулированное пеностекло фракции 50-1500 мкм изготовлено гранулированием и сушкой водной дисперсии порошкообразной шихты с размером частиц 10-150 мкм при температуре 450-500°С, вспениванием при температуре 750-870°С в вихревом потоке воздушной струи, направленной под острым углом к направлению свободного падения гранул, и охлаждением.

5. Способ изготовления композиционного конструкционно-теплоизоляционного изделия по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что форму заполняют при вибрировании на 70-75% ее объема гранулированным пеностеклом фракции 10-40 мм, затем заливают ее при вибрировании предварительно приготовленной смесью цемента, гранулированного пеностекла фракции 50-1500 мкм и воды, осуществляют термовлажностную обработку, выдержку до распалубочной прочности и извлекают из формы, при этом исходные компоненты берут в соотношении, об.%:

Пеностекло фракции 10-40 мм 60-75 
Пеностекло фракции 5 0-15 00 мкм 7-17 
Цемент 6-20 
Вода Остальное





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru