СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСИ ДЛЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ЦЕМЕНТНОГО ВЯЖУЩЕГО

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСИ ДЛЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ЦЕМЕНТНОГО ВЯЖУЩЕГО


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2165399 (13) C1

(51) 7 C04B40/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - действует 

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

(14) Дата публикации: 2001.04.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 99120764/03 
(22) Дата подачи заявки: 1999.10.04 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.10.04 
(43) Дата публикации заявки: 2001.04.20 
(45) Опубликовано: 2001.04.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2036886 C1, 06.06.1989. RU 2123989 C1, 27.12.1998. RU 2102551 C1, 15.05.1994. SU 1778100 A1, 30.12.1992. SU 1694555 A1, 30.11.1991. SU 1643509 A1, 23.04.1991. SU 1625854 A1, 07.02.1991. SU 1079627 A1, 15.03.1984. SU 1227610 A, 30.04.1986. GB 1357821 A, 30.12.1972. JP 57- 174202 A, 26.10.1982. 
(71) Имя заявителя: Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные сети" 
(72) Имя изобретателя: Ломовский О.И.; Белых В.Д.; Алексеев А.А.; Устимов Д.И.; Баталов В.Г.; Петренко А.Л. 
(73) Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные сети" 
(98) Адрес для переписки: 630128, г.Новосибирск, ул. Кутателадзе 18, ИХТТМ СО РАН, Ушаковой Е.П. 

(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСИ ДЛЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ЦЕМЕНТНОГО ВЯЖУЩЕГО 
Изобретение относится к способам приготовления смеси для получения композиционного материала на основе цементного вяжущего и армирующих синтетических волокон, применяемой для изготовления облицовочных плит, кровельных материалов, труб, водопроводных колец, смотровых колодцев канализационных сетей и т.д. Способ включает смешение цемента, микронаполнителя, воды, пластифицирующей добавки и армирующего волокна, при этом смесь содержит на 100 мас. ч. цемента 20-100 мас. ч. по крайней мере одного микронаполнителя, 0,05-0,5 мас. ч. пластифицирующей добавки, 30-50 мас.ч. воды и 0,5-5 мас.ч. синтетического волокна, перед смешением наполнитель(-ли)или смесь наполнителя(-лей) и пластифицирующей добавки, или смесь наполнителя(-лей) и армирующего волокна подвергают механохимической активации в высоконапряженных аппаратах. В качестве высоконапряженных аппаратов используют центробежно-планетарные или виброцентробежные мельницы с ускорением воздействующих тел 80-600 м/с2. В качестве наполнителя используют один из следующих материалов: песок, керамзит, вермикулит, золу-унос бурых углей, слюду. В качестве синтетического волокна используют отходы поликапроамидного волокна. В качестве пластифицирующей добавки используют полиэтиленоксид (ПЭО). Пластифицирующую добавку вводят в смесь растворенной в воде затворения. Технический результат - получение изделия с более высокими прочностными характеристиками при меньшем содержании в составе армирующих волокон и цемента. Получаемые изделия обладают также низким водопоглощением, низким влажностным расширением и хорошей морозостойкостью. 5 з.п.ф-лы, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к способам приготовления смеси для получения композиционного материала на основе цементного вяжущего и армирующих синтетических волокон, применяемых для изготовления облицовочных плит, кровельных материалов, труб, колец водопроводных, смотровых колодцев канализационных сетей и т.д.
В последние годы возрастает потребность в новых, легкоформуемых материалах на основе цементного вяжущего, из которых можно изготовлять изделия разной формы и размера, обладающие высокой прочностью, морозостойкостью, устойчивостью к растрескиванию, тепло-, гидро- и звукоизоляционными свойствами, надежностью и долговечностью. Вышеуказанные свойства могут быть достигнуты введением в цементную матрицу волокнистых материалов различных типов: асбеста, стальной фибры, стекловолокна, угольного и синтетического волокна.
Асбестоцементные изделия давно нашил широкое применение, однако в последние десятилетия выявлены канцерогенные свойства асбеста, кроме того, изделия из асбеста имеют высокое водопоглощение (до 27%), низкую ударо- и трещиностойкость.
Стальные, стеклянные и угольные волокна хотя и дают хорошие результаты, но требуют организации специальных производств для их изготовления. Кроме того, стальным и стеклянным волокнам необходима специальная защита от коррозии в цементной матрице, так как щелочь, образующаяся при гидратации цементного теста, вступает во взаимодействие с материалом волокон и соответственно ослабляет армирующий эффект.
Синтетические волокна в основном более доступны, некоторые из них инертны по отношению к щелочам.
Наиболее близким решением, выбранным за прототип, является способ приготовления смеси для композиционного материала и изделия из композиционного материала, включающий смешение цемента, микронаполнителя, воды, армирующих волокон и пластифицирующей добавки, причем сначала готовят цементное тесто из смеси, содержащей на 100 мас.ч. цемента, 5-20 мас.ч. микронаполнителя со средним диаметром гранул 1/5-1/10 диаметра гранул цемента, 20-35 мас.ч. воды и 2-4 мас.ч. пластифицирующей добавки, затем в тесто замешивают, по крайней мере, один вид армирующих волокон в количестве 2-18 мас. ч. (Патент РФ N 2036886, опубл. БИ N 16, 1995 г.).
Недостатком известного технического решения является недостаточно высокие прочностные характеристики, а именно прочность при деформации на изгиб и модуль упругости при большом расходе цемента и армирующих волокон (до 18%).
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в повышении прочностных характеристик изделий, изготовленных с помощью смеси по заявляемому способу, при сокращении расхода цемента и армирующих волокон.
Поставленная задача решается благодаря заявляемому способу, включающему смешение цемента, микронаполнителя, пластифицирующей добавки, воды и армирующих волокон, смесь содержит на 100 мас.ч. цемента, 20-100 мас.ч., по крайней мере, одного микронаполнителя, 0,05 - 0,5 мас.ч. пластифицирующей добавки, 30-50 мас. ч. воды и 0,5-5% мас.ч. синтетического волокна, перед смешением наполнитель или смесь наполнителя(лей) и пластифицирующей добавки, или смесь наполнителя (лей) и армирующего волокна подвергают механохимической активации в высоконапряженных аппаратах.
Предпочтительно для измельчения и механической активации смеси или ее компонентов используют центробежно-планетарные или виброцентробежные мельницы.
В качестве наполнителей используют, по крайней мере, одно из следующих веществ: песок, керамзит, вермикулит, зола-унос бурых углей.
В качестве армирующего волокна используют отходы полиамидных волокон.
В качестве пластификатора предпочтительно используют полиэтиленоксид (ПЭС).
Пластифицирующую добавку вводят в цементное тесто с водой затворения.
При приготовлении композиционных смесей использовали портландцемент М-400, шиферный и белый цементы, что не исключает использование любого другого цемента.
В качестве микронаполнителей использовали песок, слюду, керамзит, вермикулит и другие известные минеральные наполнители.
Размер частиц микронаполнителей после обработки в высоконапряженных аппаратах сравним с размером частиц по прототипу, однако частицы являются механоактивированными: в них содержится повышенная концентрация микродефектов, микротрещин, сильно развита поверхность, наблюдается частичная аморфизация. Такой продукт обладает повышенной химической активностью и вступает во взаимодействие с компонентами смеси.
В качестве пластифицирующей добавки предпочтительно использовать полиэтиленоксид со средним молекулярным весом 6000000, возможно также использование других добавок.
В качестве армирующей добавки использовали отходы поликапроамидного волокна Кемеровского завода "Химволокно" после предварительной резки и распушивания его, что не ограничивает использование другого синтетического волокна.
Из композиционной смеси, полученной согласно заявляемому способу, известными методами формировали изделия, выдерживали 28 суток для созревания и подвергали испытаниям на прочность при изгибе изг., ударную вязкость н, модуль упругости (Е), водопоглощение (В) и морозостойкость (М) методами испытаний по ГОСТУ-87-47 (СТСЭВ 5851-86) "Изделия асбестоцементные листовые. Методы испытаний".
Примеры конкретного выполнения способа

Армирующее поликапроамидное волокно диаметром 10-30 мкм предварительно разрезали на волокна длиной 5-3 мм, затем распушивали с помощью известных приемов и оборудования. Предварительно готовили компоненты или сочетание компонентов, указанные в формуле, путем механохимической активации их в виброцентробежной мельнице при ускорении мелющих тел 80-600 м/с2.
В смесителе готовили цементную смесь, вводя последовательно цемент, микронаполнитель(ли), воду с пластифицирующей добавкой (если последняя не была ранее введена с микронаполнителями) и армирующее волокно (если оно не было ранее введено с микронаполнителями), согласно соотношениям компонентов, приведенным в формуле изобретения, что обеспечивает получение плотного и пластичного материала с равномерным распределением синтетических волокон.
Все примеры конкретного выполнения способа сведены в таблицу. Как видно из таблицы, поставленная задача была решена благодаря выбранному соотношению компонентов в цементной матрице и улучшению состояния контактов между ними. Лучшему формированию контактов применительно к синтетическим волокнам способствует механохимическая активация отдельных компонентов смеси, а также компонентов в различных сочетаниях.
При обработке в высоконапряженных аппаратах только наполнителей (песок, вермикулит и т.д.), на поверхности частиц появляются трещины, микродефекты (происходит модификация поверхности), что способствует улучшению плотности и пластичности смеси и позволяет снизить содержание цемента в ней по сравнению с прототипом без ухудшения физико-химических свойств изделий? получаемых из нее.
При совместной обработке в высоконапряженных аппаратах смеси наполнителя и пластифицирующей добавки, в качестве которой опробован парафин, стеараты, водорастворимые полимеры, кремнийорганические порошки, происходит химическое взаимодействие молекул пластифицирующей добавки с поверхностью минеральных наполнителей. Молекулы органической пластифицирующей добавки (лучшей из которых оказался полиэтиленоксид) препятствуют процессу агрегации мелких частиц наполнителя, образующихся при разрушении минеральных наполнителей, обволакивая их поверхность. Образующийся в результате такой обработки порошок микронаполнителя сыпуч, не агрегирует, обладает гидрофильными свойствами, легко смешивается с цементным тестом.
Совместная обработка в высоконапряженных измельчительных аппаратах наполнителя и армирующих синтетических волокон решает важную задачу придания гидрофильных свойств синтетическому волокну, облегчение равномерного распределения его в цементном тесте, а также повышение прочности сцепления синтетического волокна с цементной матрицей за счет так называемой механической адгезии.
При совместной механической активации волокна с наполнителями получаемая смесь позволяет изготавливать изделия с повышенными ударостойкими характеристиками за счет изменения состояния поверхности волокон.
При увеличении количества микронаполнителя в цементном тесте выше 100 мас. ч. прочность полученных изделий снижается на 40%, при снижении содержания микронаполнителя в цементом тесте менее 20 мас.ч., прочность снижается, примерно, на 20%.
Снижение ПЭО менее 0,05 мас.ч. сопровождается повышением водопоглощения готовых изделий с 3,5 до 8-9%. Увеличение добавки ПЭО выше 0,5 мас.ч. практически не сказывается на свойствах материала, но усложняется процесс формования.
Количество воды в цементном тесте при замесе в отдельных случаях может быть увеличено до 0,8-0,9 мас.ч., если предусматривается последующее удаление ее в процессе формования изделий.
Экспериментальным путем было установлено, что при содержании синтетического волокна менее 0,5 мас.ч. ударная прочность изделий резко снижается с 12-15 до 4-6 кДж/м2 из-за снижения армирующего эффекта. Из-за дефицита матричного материала образцы с содержанием волокон выше 5 мас.ч. проявляют склонность к расслоению даже при небольших нагрузках, так как цементное тесто оказывается не в состоянии полностью пропитать волокна.
Заявляемый способ отличается от прототипа тем, что более высокие результаты по физико-механическим свойствам изделий были получены при меньшем содержании в цементной пасте цемента и армирующих волокон, что оказалось возможным благодаря заявляемому соотношению компонентов в цементном тесте, использованию модифицированных микронаполнителей и различных сочетаний микронаполнителей с другими компонентами, полученных механохимической обработкой их с помощью высоконапряженных аппаратов - виброцентробежных мельниц с ускорением мелющих тел 80-600 м/с2.
Кроме того, полученные по заявляемому способу изделия (материалы) обладают низким водопоглощением (3,5-4,5%), низким влажностным расширением при относительной влажности 60% (Сибирский регион) и хорошей морозостойкостью: после 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания прочность исследуемых образцов осталась без изменения. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ приготовления смеси для композиционных материалов на основе цементного вяжущего путем смешения цемента, микронаполнителя, воды, пластифицирующей добавки и армирующих волокон, отличающийся тем, что готовят смесь, содержащую на 100 мас. ч. цемента 20 - 100 мас.ч. по крайней мере одного микронаполнителя, 0,05 - 0,5 мас.ч. пластифицирующей добавки, 30 - 50 мас. ч. воды и 0,5 - 5 мас.ч. синтетического волокна, причем перед смешением по крайней мере один наполнитель или смесь по крайней мере одного наполнителя и пластифицирующей добавки, или смесь по крайней мере одного наполнителя и армирующего волокна предварительно подвергают механохимической активации в высоконапряженных аппаратах - центробежно-планетарных или в виброцентробежных мельницах с ускорением воздействующих тел 80 - 600 м/с2.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве высоконапряженных аппаратов используют центробежно-планетарные или виброцентробежные мельницы с ускорением воздействующих тел 80 - 600 м/с2.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют один из следующих материалов: песок, керамзит, вермикулит, зола-унос бурых углей, слюду.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют отходы поликапроамидного волокна.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используют полиэтиленоксид ПЭО.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что пластифицирующую добавку вводят в смесь растворенной в воде затворения.




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