Композитний матеріал для запобігання утворенню висолів на поверхні будівельних виробів із цементного бетону

Корисна модель відноситься до виготовлення промислової продукції - виробів із цегли, яка виготовляється із цементного бетону методом вібропресування, статичного та напівсухого пресування, а також лицьової плитки, цегли, блоків стінових та других виробів, які експлуатуються при нормальній та підвищеній вологості. Відомі керамічні будівельні вироби, які виробляються із суміші глинистих та кремнеземних порід методом пресування, а потім випалюванням готових виробів в спеціальних випалювальних печах [див. Комплекс малой производительности для производства керамического кирпича полусухого прессования. Каталог - справочник. М, НП ВЭО «МАШМИР», 1992г.] - аналог. Недоліком цих виробів є те, що цеглу та споруду із неї для зниження водопоглинання покривають водовідштовхувальною полімерною плівкою, а це підвищує експлуатаційні витрати будівельних споруд. Найближчим технічним рішенням композитного матеріалу для запобігання утворення висолу на поверхні будівельних виробів із цементного бетону існує технологія виробництва бетонних стінових матеріалів [«Спосіб виробництва бетонних стінових матеріалів», Україна, деклараційний патент №13923 кл. СО4В28/14, опубл. 17.04.2006, Бюл. №4] - прототип. Технологія згідно із прототипом включає підготовку швидкотвердіючого в'яжучого бетонної суміші, до складу якого входять портландцемент, напівводяний гіпс b - або a - модифікації та активний мікронізований кремнеземний компонент. Після дозування в'яжучого, заповнювача та пігменту в пропорції, згідно з патентом на корисну модель, проводиться перемішування з одночасним подрібненням цих складових у стержньовому змішувачі до одержання однорідної бетонної суміші, а при додаванні необхідної кількості води проводять перемішування в стержньовому змішувачі до одержання однорідної бетонної маси. Після пресування на гідравлічному пресі з питомим зусиллям пресування 300кгс/см2, але без подальшого обробляння в автоклавах та пропарювальних камерах, виготовлені бетонні вироби (цегла) мають параметри, які відповідають показникам стандарту на будівельну цеглу ДСТУ Б В.2.7-7-94. Недоліком цієї технології та складу вихідної сировини бетонних стінових матеріалів є те, що під час експлуатації цих виробів при нормальній та підвищеній вологості на лицьовій поверхні з'являються висоли (білого кольору соляні плями) завдяки двом факторам. По-перше, це присутність водорозчинних солей усередині цементного матеріалу, а по-друге присутність також вологи, яка розчиняє ці солі, а потім транспортує їх на поверхню. Після висихання вологи на поверхні залишаються білі сольові плями (висоли), які необхідно видалити водою з поверхні, а після повторного висихання стіни треба покривати гідрофобізуючим розчином чи плівкостворюючими мінеральними матеріалами, які перешкоджають можливому зволоженню будівельного матеріалу стіни та повторному виносу водорозчинних солей на її поверхню. Таким чином, ці заходи застосовуються тоді, коли висоли вже з'явилися на лицьових поверхнях виробів. Тому роботи по будівництву з такими виробами взимку та в холодну пору року проводити не можливо. В основу композитного матеріалу, згідно з корисною моделлю, поставлена задача по запобіганню утворення водорозчинних сполук усередині будівельних виробів та їх появи на поверхні будівельних матеріалів із цементного бетону під час експлуатації їх при нормальній та підвищеній вологості. До водорозчинних сполук відносять луги цементу, заповнювачів та різних регуляторів властивостей цих будівельних матеріалів, а також гідроксид кальцію, що утворюється при гідратаційному твердненні цементу. Ця задача вирішується за рахунок виготовлення бетонної суміші, складові частини якої містять в якості в'яжучого портландцемент чи шлакопортландцемент, а в якості заповнювача дрібний пісок, вапняк середньої щільності, гранульований шлак, продукт від розпилювання черепашнику (тирсу), забарвлювачі, в разі потреби, та воду. Після дозування та перемішування з водою із бетонної маси методом напівсухого пресування отримують бетонні вироби, наприклад будівельну цеглу. Згідно з корисною моделлю в складі в'яжучого додатково міститься рівномірно розподілена по об'єму бетонного розчину одна із наступних хімічних сполук в кількості відносно об'єму цементу, % : шестиводний хлорид заліза 0,5...1,0 кислота щавелева 0,4...0,75 міді сульфат 1,1...1,42 алюмосилікат 2,5...3,5, а співвідношення сировинних складових композитного матеріалу становить, мас.% : Зазначене в'яжуче 10,0...25,0 Інертний заповнювач 75,0...90,0 Вода від об'єму бетонної суміші 6,0...12,0 Наявність у складі в'яжучого однієї із хімічних сполук, запропонованих відповідно до корисної моделі, дозволяє обмежити в будівельних матеріалах кількість водорозчинних сполук за рахунок інших сполук, які вступають в реакцію з утворюючими висоли солями і надалі утворюють вже не водорозчинні в подальшому солі. Хімічні сполуки, які додатково вводять до складу в'яжучого композитного матеріалу, блокують створення водорозчинних солей. Так гідроксид кальцію, що утворюється в процесі гідратації цементу та алюмосилікат, який додатково входить до складу в'яжучого, при взаємодії в хімічній реакції утворюють малорозчинну сполуку гідросилікат кальцію. Таким чином, навіть при наявності деякої кількості вологи всередині матеріалу будівельних виробів, на їх поверхні висолів не утворюється, тому що всередині не має водорозчинних сполук. Нижні та верхні граничні величини для кожної хімічної сполуки зумовлені кількома факторами. По-перше, при кількості меншій ніж нижня межа або більшій ніж верхня межа порушується рівновага стану багатокомпонентної сполуки і хімічна реакція не відбувається, а по-друге, зменшується межа міцності на стиск по перерізу будівельних виробів, тобто погіршується один із головних показників якості - марка цегли. При виробництві цегли з використанням цементного бетону кількісні показники вихідних сировинних складових зумовлені технологією приготування бетонного розчину та формування їх методом напівсухого пресування без проведення теплової та вологої обробки готової цегли. При цьому основні показники якості цих виробів (об'ємна маса, геометричні розміри, показники міцності, а також фізичні властивості) повинні відповідати показникам Держстандарту України. Так при кількості заповнювача менше 75,0% готові вироби мають меншу об'ємну масу, а геометричні розміри лицьової цегли не відповідають показникам ДСТУ. Якщо кількість в'яжучого бетонної суміші менше 10,0%, то не виконуються показники фізичних властивостей та міцності цегли, тобто маємо браковану продукцію. Якщо ж заповнювача буде більше ніж 90,0%, то отримаємо збільшення об'ємної маси цегли, невиконання потрібної геометрії особливо для лицьової цегли з порожнинами всередині. А при збільшенні кількості в'яжучого вище верхньої межі відбуваються перевитрати його та зменшення економічних показників виробництва. Витрати води в межах 6,0...12,0% відносно об'єму бетонної суміші зумовлені фізичними властивостями наведених раніше заповнювачів та фізичними явищами, які властиві формуванню та напівсухому пресуванню будівельних виробів. Для перевірки умов запобігання утворення висолів на поверхні будівельних матеріалів були виготовлена лицьова цегла в умовах виробництва наступних фірм: [«ЭКОКЛАСС» (м. Львів), «АНТАРЕС» м. Вознесенськ, Херсонської обл., «ПАМІР» м.Дніпропетровськ]. В якості заповнювачів використовували тирсу - продукт від розпилювання черепашнику, пісок дрібний Мк=1,65...1,72, вапняк середньої щільності, гранітний відсів, гранульований доменний шлак. В якості в'яжучого використовували портландцемент М400, який виготовляють цементні заводи України, а саме: Криворізький, Миколаївський, Амвросіївський та Балаклеївський, з додаванням хімічних сполук в кількості, які наведені в запропонованій корисній моделі. Бетонну суміш перемішували в стержньовому змішувачі з додаванням води до однорідної маси бетонного розчину, а формування лицьової цегли проводили методом напівсухого пресування. Одержану у такий спосіб лицьову цеглу, як з добавкою хімічних сполук до складу в'яжучого так і без добавки, перевіряли в умовах підвищеної вологості. Зразки цегли помістили у воду на глибину 1см, а решту цеглини, тобто надводну частину обдували повітрям з допомогою вентилятора. У такий спосіб визначали кінетику водовбирання цегли та ступінь з'явлення висолів на поверхні цегли і в таблиці наведені результати цієї перевірки в залежності від хімічних сполук, які додавали до складу в'яжучого. В цьому випадку співвідношення сировинних складових композитного матеріалу має такий вигляд, мас. %: В'яжуче, цемент М400 - 16,0 Заповнювач, пісок дрібний Мк=16,5 - 84,0 Вода від об'єму бетонної суміші - 8,0 Таблиця №№ з/п Добавка до складу в'яжучого 3 4 Еталон (без добавки) Шестиводний хлорид заліза Кислота щавельова Міді сульфат 5 Алюмосилікат 1 2 Наявність висолів на лицьовій поверхні цегли Показник капілярного переміщення вологи, % *Показник міцності цегли, % значна кількість 6,46 100,0 висоли відсутні 5,01 115,0 висоли відсутні висоли відсутні незначна кількість 4,38 5,38 101,0 67,0 5,40 211,0 *Відношення межі міцності на стиск по перерізу цегли без добавки хімічних сполук до межі міцності на стиск по перерізу цегли з добавкою до в'яжучого відповідної хімічної сполуки. Таким чином перетворення водорозчинних солей в малорозчинні відбувається під час приготування бетонного розчину та в процесі напівсухого пресування. Приклад. Для отримання лицьової цегли із цементного бетону спочатку готували бетонну суміш, дозуючи кількість заповнювача та в'яжучого, тобто цемент з добавкою сполуки шестиводного хлориду заліза. Після дозування в'яжуче та заповнювач ретельно перемішували в стержньовому змішувачі до одержування однорідної бетонної суміші, а при замішуванні з водою в стержньовому змішувачі вже отримали бетонний розчин. Після формуванні цієї маси на гідравлічному пресі А 300-31 була отримана бетонна лицьова цегла згідно з ДСТУ Б В.2.7-7-94, основні параметри якої мають наступні показники: об’ємна маса, кг/см 1700...2050 межа міцності при стиску по перерізу, кгс/см2 85...450 морозостійкість, цикл 15...100 коефіцієнт розм'якшення 0,67...1,17 водовбирання, % 14...6,0 Отже, запропонований композитний матеріал для запобігання утворення висолів на поверхні будівельних матеріалів дозволяє проводити будівельні роботи при нормальній та підвищеній вологості, а використання його може принести економічну вигоду.