Сировинна суміш для виготовлення ніздрюватого бетону

Винахід відноситься до галузі будівельних матеріалів і може бути використаний при виготовленні газобетонів та виробів на його основі. Відома ніздрюватобетонна суміш [1], такого складу, мас. %: молотий шлак 30,00; молотий пісок 9,95;' алюмінієва пудра 0,05; комплексна добавка 10,00. Недоліками таких сумішей, в яких як в'яжуче використовується мелений шлак та комплексна добавка, є уповільнене набирання пластичної міцності та низький показник коефіцієнта конструктивної якості. Відомо використання портландцементу при виробництві ніздрюватого бетону із використанням добавок, які прискорюють процес газовиділення. В якості таких добавок, за відомими технологіями, в більшості випадків, використовують вапно [2], або вводять до складу суміші прискорювачі процесу газовиділення (гідроксиди та з'єднання лужних металів, які дають в воді лужну реакцію - NaOH, NaZnO2, NaF, Na 2CO3, K2CO 3, Na2SiO3, K2SiO3 та інші) [3]. Введення до складу сумішей вапна або вказаних добавок призводить до зменшення швидкості набирання бетоном пластичної міцності та зменшення кінцевої міцності ніздрюватого бетону. За цими технологіями процес газоутворення недостатньо оптимально поєднується у часі із процесом тужавіння суміші, що негативно впливає на міцності та структурі бетону. Як наслідок зазначених вище обставин, коефіцієнт конструктивної якості ніздрюватого бетону, одержаного за відомими технологіями, недостатньо високий. Відома ніздрюватобетонна суміш [4], що містить в'яжуче, мелений пісок, алюмінієву пудр у, модифікуючі добавки та воду. Ця суміш як в'яжуче містить суміш сумісно мелених цементу, шлаку та пластифікатора С-3, які взяті у співвідношенні 39,50:59,50:1,00-49,75:0,50. Причому в'яжуче мае питому поверхню 3000-5000см 2/г. Зазначене джерело інформації не розвиває якісний склад модифікуючих добавок та кількісний вміст усіх інгредієнтів ніздрюватобетонної суміші, тому цю суміш практично неможливо відтворити. Із зазначеного джерела для спеціаліста витікає, що використання суміші сумісно мелених цементу, шлаку та пластифікатора С-3 не може забезпечити відповідність протікання процесів газоутворення та тужавіння суміші і необхідне використання модифікуючих добавок, які застосовуються для регулювання цих процесів. Пластична міцність відомої суміші через 1 годину не перевищує 10кПа, що значно менше ніж заявленої суміші і є на рівні, що характерний для сумішей із шлаковим в'яжучим [1]. Відома суміш для одержання зольних ніздрюватих бетонів [5], такого складу, мас. %: Портландцемент 25,6¸32,8 Відвальна зола ТЕЦ 32,7¸41,0 Алюмінієва пудра 0,10¸0,26 Сульфат натрію 0,51¸0,66 Пластифікатор С-3 0,7¸1 (від маси цементу) Вода решта. Причому, усі сухі компоненти суміші (цемент, зола, алюмінієва пудра, сульфат натрію, пластифікатор) піддані сумісному помелу. Дане джерело інформації, як і попереднє, стверджує, що використання пластифікатора при сумісному помелі усіх сухи х компонентів суміші для забезпечення відповідності протікання процесів газоутворення та тужавіння суміші недостатнє, і необхідне використання модифікуючої добавки - сульфату натрію. Причому вказано, що підвищення вмісту пласти фікатора більше 1мас.% від маси цементу неефективне. Міцність на стиск конструктивно-теплоізоляційних ніздрюватих бетонів із середньою щільністю в межах 600-700кг/м 3, які одержані із цієї суміші, дуже низька - від 1,5 до 3,0МПа. Відома суміш для одержання ніздрюватих бетонів [6], такого складу, мас. ч.: Цемент 1 Хлористий натрій або кальцій 0,0054¸0,001 Мікрожремнезем 0,04¸0,1 Суперпластифікатор С-3 0,002¸0,01 Газо*утворювач (алюмінієва пудра) 0,0016¸0,002 Вода 0,3¸04. Як бачимо, ця суміш також містить прискорювач тужавіння - хлористий натрій або кальцій та лужні добавки, що входять до складу мікрсикремнезему. Причому, зазначене джерело інформації вказує на необхідність для прискорення спучування та тужавіння суміші вводити до її складу негашене вапно 0,05¸0,1мас.ч. та/або гіпс 0,05¸0,1мас.ч. від маси цементу. Однак навіть це не забезпечує достатньої оптимізації цих процесів і внаслідок цього та використання зазначених добавок ніздрюватий бетон, одержаний із відомої суміші, має низький коефіцієнт конструктивної якості - у межах 68¸80. Відома суміш для одержання ніздрюватих бетонів [7], такого складу, мас. %: Портландцемент 4,7¸55,0 Молотий цеоліт 37¸64 Алюмінієва пудра 0,07¸0,29 Суперпластифікатор С-3 0,13¸1,2 Подрібнене вапно 7,8¸30,0. Вода решта. Дане джерело інформації розкриває ефект зменшення осадки суміші внаслідок створення вапняноцеолітових стр уктур і як наслідок підвищення коефіцієнта конструктивної якості бетону. Однак, зазначене підвищення коефіцієнта конструктивної якості є незначним, зокрема, ніздрюватий бетон щільністю 600*700 кг/м 3 після пропарювання має вказаний коефіцієнт у межах 75¸105. Відома суміш для одержання ніздрюватих бетонів [8], такого складу, мас. %: Портландцемент 28¸50 Мелений пісок 46,65¸49,37 Алюмінієва пудра 0,07¸0,35 Суперпластифікатор С-3 0,28¸0,5 Подрібненений гідратований цемент 3,0¸22,0 Вода решта. Причому водотверде відношення у відомій суміші складало 0,28. У зазначеному вище джерелі інформації підкреслено, що гідратований цемент використаний як добавка, що прискорює тужавіння і спучення суміші, тобто це джерело, як і інші, демонструє упередженість спеціалістів у тому, що використання пластифікатора С-3 у ніздрюватобетонних сумішах на основі портландцементу недостатньо для забезпечення оптимальних параметрів тужавіння і спучення суміші і є необхідність у використанні добавок, що прискорюють тужавіння та спучення. Наслідком традиційного шляху в одержанні ніздрюватобетонних сумішей є низький коефіцієнт конструктивної якості - для бетонів щільністю 600¸800кг/м 3 цей коефіцієнт у межах до 64. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення складу сировинної суміші для виготовлення ніздрюватого бетону шляхом оптимізації якісного та кількісного складу суміші для забезпечення (без використання традиційних добавок, що прискорюють тужавіння та спучення суміші) взаємопов'язаного прискорення процесів тужавіння та спучення суміші, та оптимальної синхронізації цих процесів і на цій основі підвищення міцності та поліпшення структури бетону, що у сукупності характеризується підвищенням показника конструктивної якості. Ця задача вирішується тим, що сировина суміш для виготовлення переважної конструкційнотеплоізоляційного ніздрюватого бетону, що включає портландцемент, пластифікатор С-3, мелений пісок, алюмінієву пудру та воду, відповідно до винаходу як портландцемент та пластифікатор С-3 містить суміш сумісно меленого портландцементу та пласти фікатора С-3, яка має питому поверхню не менше ніж 4000 см 2/г, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: портландцемент 39,12¸39,52 пластифікатор С-3 0,48¸0,88 мелений пісок 19,92¸27,94 алюмінієва пудра 0,06¸0,08 вода решта. Використання відповідно до винаходу нового для газобетонів портландцементовмісного в'яжучого - суміші сумісно меленого портландцементу та пластифікатора, при зазначеному вище якісному та кількісному вмісті усі х інгредієнтів суміші, призводить до можливості інтенсифікувати та поєднати у часі процеси газоутворення і тужавіння суміші так, що реалізується технологія одержання високоякісного газобетону без використання традиційних прискорювачів тужавіння та спучування суміші. Зазначене в'яжуче при вказаному вище співвідношенні інгредієнтів суміші проявляє здатність забезпечувати активний процес гідратації цементу, та, як наслідок цього, появи в цементному розчині, при його перемішуванні з водою, достатньої кількості вапна, яке забезпечує необхідну швидкість протікання процесу газоутворення. Причому процеси газоутворення і тужавіння залежні один від одного, і поєднуються у часі не очікувано оптимально для забезпечення максимальної міцності на стиск і мінімальної щільності газобетону. Із рівня техніки відомі пластифіковані цементи, що є сумішами сумісно меленого портландцементу і пластифікатора С-3, які мають властивість прискореного тужавіння за умови обмеженої кількості води (водоцементному відношенні до 0,5-0,6) [9,10]. Однак, водоцементне відношення у суміші за цим винаходом значно перевищує значення цього параметру, при яких проявляють цю властивість відомі пластифіковані цементи. Відомо, що пластифікатор С-3 підвищує міцність бетонів, але знову ж при зниженій кількості води (водоцементному відношенні до 0,5) [11]. Відома пінобетонна суміш, яка містить в'яжуче, одержане шляхом спільного помелу портландцементу, пластифікатора С-3 і кварцевого піску до питомої поверхні 5000070000см 2/г [12]. Із зазначеного джерела інформації відомо прискорення тужавіння пінобетонної суміші при відносно високому вмісті води, однак показник питомої поверхні зазначеного вище відомого в'яжучого перевищує відповідний показник в'яжучого за винаходом більше ніж на порядок. Крім того, фізико-хімічні процеси, що відбуваються у пінобетонних і газобетонних сумішах, та їх вплив на забезпечення високого показника конструктивної якості бетону суттєво відрізняються. Загальновідомо, що дуже швидке тужавіння суміші також і негативно впливає на показник конструктивної якості газобетону, як і занадто повільне. Кількісні значення коефіцієнта конструктивної якості заявленої суміші (див. табл. 2) є наслідком специфічних для заявленої газобетонної суміші фізико-хімічних процесів і є не/передбачуваними для спеціаліста, якому відомий рівень техніки, що характеризується зазначеними вище джерелами інформації. Для виготовлення портландцементовмісного в'яжучого використовувалися такі матеріали: портландцемент М500, ДСТУ Б В.2.7-46-96; пластифікатор С-3, ТУ 6-36-0204229-625-90; Для виготовлення заявленої сировинної суміші використовувалися такі матеріали: мелений пісок, ДСТУ Б В.2.7-32-95; пудра алюмінієва ПАП-1, ГОСТ вода, ГОСТ 23732-79. Портландцементовмісне в'яжуче виготовляли шляхом сумісного помелу портландцементу та пластифікатора у кульовому млині до одержання питомої поверхні не менше ніж 4000см 2/г. Вміст пластифікатора у в'яжучій суміші для одержання наведених у таблиці 1 складів 1, 2,3 такий: склад 1 2,20мас.%; склад 2-1,70мас.%; склад 3-1,20мас.%. При виготовленні суміші згідно складів, наведених у таблиці 1, сухі компоненти перемішували на протязі 2 3 хвилин, потім додавали водну суспензію алюмінієвої пудри і ще додатково перемішували 2 хвилини. Отриманою масою заповнювали форми-куби розміром 10x10x10см, які після 4-х годинної витримки пропарювали за режимом 3+6+3 години при температурі ізотермічного витримування 70±5°С. Таблиця 1 Компоненти суміші портландцемент пластифікатор мелений пісок алюмінієва пудра вода Склад запропонованої суміші, мас. % 1 2 3 39,12 39,32 39,52 0,88 0,68 0,48 27,94 23,93 19,92 0,06 0,07 0,08 32,00 36,00 40,00 Після пропарювання згідно з діючими стандартами визначали міцність зразків бетону на стиск та середню щільність у сухому стані. Коефіцієнт конструктивної якості (ККЯ) розраховували за формулою: ККЯ = Rст/р, де Rст - міцність на стиск, кгс/см 2; р - середня щільність, т/м 3. Пластичну міцність ніздрюватого бетону визначали за допомогою пружинного пластометра конструкції НДПУ Силікатобетону, при цьому заміри здійснювали з моменту закінчення перемішування суміші через кожні 20 хвилин. Результати випробувань дослідних зразків у порівнянні з прототипом наведені у таблиці 2. Таблиця 2 Показники Міцність на стиск, МПа Середня щільність у сухому стані, кг/м 3 Коефіцієнт конструктивно ї якості Пластична міцність суміші, кПа, після формування через 1 годину 2 години 3 години Значення показників сумішей, які пропонуються 1 2 3 7,7 8,9 9,7 670 620 550 114 143 176 29 39 89 36 52 98 44 64 103 Відома суміш [1] 4,9 680 72 8 23 36 Співставлення даних таблиці показує, що у порівнянні з відомою сумішшю [1] дослідні зразки мають значно вищий рівень фізико-механічних характеристик. Це говорить про те, що запропонований склад суміші сприяє інтенсифікації процесу структуро утворення, дозволяє регулювати та суттєво прискорювати процес набирання ніздрюватобетонним сирцем міцності, а головне, найкращим чином поєднати його у часі з процесом газовиділення (спучування суміші), що є запорукою отримання якісної мікропористої структури та високої міцності бетону. Таким чином, використання запропонованої суміші дозволить виробляти конструкційно-теплоізоляційний матеріал з високими експлуатаційними показниками. Наведені у цьому описі кількісні співвідношення компонентів в'яжучого і сировинної суміші забезпечують неочікувано високий показник конструктивної якості переважно конструкційно-теплоізоляційного ніздрюватого бетону, міцність на стиск та середня щільність якого знаходяться у зазначених в таблиці 2 діапазонах. Джерела інформації: 1. А. с. СССР №967994, МПК: С04В13/02, С04В13/20. 2. Баженов Ю.М. Те хнология бетона. - М.: Высшая школа, 1987.-415с. 3. Глуховський В.Д., Рунова Р.Ф., Шейнич Л.А., Гелевера А.Г. Основы технологии отделочных, тепло- и гидроизоляционных материалов. - К.: Вища школа, 1986.-303с. 4. Авт. свід. СРСР №1759820; МПК: С04В38/02, 40/00; 1992. 5. Пат. RU №2168485; МПК: С04В38/02,40/00; 2001. 6. Пат. RU №2120926; МПК: С04В38/02, В 28 В 1/50; 1998. 7. Пат. RU №2073661; МПК: С04В38/02; 1998. 8. Пат. RU №2062772; МПК: С04В38/02; 1996. 9. Пат. RU №2063936; МПК: С04В7/02, 40/00; 1996. 10. Пат. RU №2094404; МПК: С04В7/52; 1997. 11. Суперпластифікатор С-3. http://www.benotech.ru/c3.html. 12. Пат. RU №2149858; МПК: С04В38/10; 2000.