Суміш для виготовлення термоакумулюючих виробів

Реферат: Суміш для виготовлення термоакумулюючих виробів містить портландцемент, піноутворювач, добавки та воду. Додатково містить твердий заповнювач - керамічне каміння фракцією 5-25 мм, як добавки використовують пластифікатор та вапняковий мінеральний порошок. UA 75443 U (54) СУМІШ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ТЕРМОАКУМУЛЮЮЧИХ ВИРОБІВ UA 75443 U UA 75443 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі виробництва будівельних матеріалів, а саме до складу сировинних сумішей для виготовлення та будівництва теплоакумуляційних камер камінів, печей, також для виготовлення зовнішнього декоративного облицювання камінів, печей або для виробництва лицьових декоративних елементів, які використовуються для оздоблення різних архітектурних форм. Відомий універсальний конструкційно-теплоізоляційний матеріал (Патент України № 48721, МПК Е04В 1/78, опубл. 25.03.2010, бюл. № 6, 2010 p.), що містить цементно-пісочну суміш, до якої додається піна (отримана у піногенераторі з піноутворювача), в якому застосовується композиція матеріалів, яка містить, мас. ч.: портландцемент 36-39; волокнистий наповнювач 45; воду 30-19; рідке скло (натрієве) 30-37. Недоліком даного матеріалу є його невисокі температуростійкі та теплозберігаючі властивості. Відома вогнетривка бетонна суміш (Патент України № 59444, МПК С04В35/66, С04В28/06, опубл. 15.09.2003, бюл. № 9, 2003 p.), що містить високоглиноземистий заповнювач, пластифікатор і високоглиноземистий цемент, в якій як високоглиноземистий заповнювач вона містить мулітові або мулітокорундові вогнетриви після служби у відновному середовищі, а як пластифікатор - тонкомелену суміш вогнетривкої глини і вказаного заповнювача, узятих у співвідношенні від 0,4 0,6 до 0,6 0,4 при такому співвідношенні компонентів, мас. %: вказаний заповнювач - 70,0-80,0, тонкомелена суміш вогнетривкої глини і вказаного заповнювача, узятих у співвідношенні від 0,4-0,6 до, 6-0,4-5,0-10,0, високоглиноземистий цемент - 15,0-20,0. Недоліком відомої композиції є недостатня міцність суміші та недостатня пластичність. Відома перлітобетонна суміш для виготовлення конструкційних виробів (Патент України № 48362, МПК С04В 14/18, опубл. 10.03.2010, Бюл. № 5, 2010 p.), яка має наступний склад, мас. %: цемент марки 400 або 500-38…42 %, спучений перлітовий пісок фракції 0,63…512…15 %, твердий заповнювач з твердістю не менше 1,25 фракції 0…5 або 0…10, зокрема у вигляді відсівів будівельних матеріалів, наприклад граніту, базальту, вапняку і т. ін. фракції 0…5 або відходів металургійних виробництв кольорових металів, а саме гранульованого шлаку феронікелевого виробництва, фракції 0…5 або 0…10-32…38 %, вода - 14…17 %. Недоліком даної суміші є те, що вона призначена для виготовлення великих порожнистих блоків і має не високі теплоізоляційні властивості. Відома бетонна суміш для виготовлення будівельних виробів (Патент РФ № 2179160, МПК С04В28/06, опубл. 10.02.2002 p.), що включає глиноземистий цемент, рідке скло і заповнювачі різних фракцій, в якій як заповнювачі вона містить відходи виробництва оптичного скла з розмірами частинок 2,5-5 мм і 0,315-0,63 мм при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глиноземистий цемент - 8,0-8,8; рідке скло - 9,0-11,2; відходи виробництва оптичного скла з розміром частинок 2,5-5 мм - 39,6-48,6; відходи виробництва оптичного скла з розміром частинок 0,315-0,63 мм - 32,2-41,2. Недоліком даної суміші є її крупнопориста структура, що підвищує теплопровідність виробів з підвищенням температури. Відома сировинна суміш для виготовлення керамічних теплоізоляційних матеріалів (патент України № 85720, МПК С04В 28/04, С04В 28/18, С04В 38/10, опубл. 25.02.2009, бюл. № 4, 2009 p.), яка містить кремнеземистий компонент, портландцемент, добавку, піноутворювач і воду, в якій як кремнеземистий компонент вона містить молотий кварц, а як добавку - пісок перлітовий спучений при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: молотий кварц 7-13; портландцемент 56-58; пісок перлітовий спучений 1,99-3,95; піноутворювач 0,01-0,05; вода 2535. Недоліком даної суміші є невисока міцність та пластичність виробів. Крім того використання в ній дорогого сировинного матеріалу суттєво збільшує собівартість виготовлених виробів. Відома композиція для виготовлення стінових виробів (Патент РФ № 2255918, МПК С04В28/02, опубл. 10.07.2005 p.), що включає портландцемент білий або сірий, керамічний пісок, полімеровмісний пластифікатор, залізовмісний пігмент і воду, причому в неї додатково введено вапно гідратне, активна мінеральна добавка - прожарена зола ТЕС, вапняковий пісок, вапняковий і керамічний пісок взяті з фракціями 0,315-2,5 мм, а як полімеровмісний пластифікатор узятий суперпластифікатор "С-3" або "С-4", принаступному співвідношенні всіх компонентів, мас. %: - портландцемент білий або сірий - 18-25, вапно гідратне - 3-5, керамічний пісок з фракціями 0,315-2,5 мм - 34-50, вапняковий пісок з фракціями 0,315-2,5 мм - 9,5-16, суперпластифікатор "с-3" або "с-4" - 0,1-0,15, залізовмісний пігмент - 1,9-3, прожарена зола ТЕС - 5-7, вода - решта. З даної композиції не можливо формувати вироби з складними архітектурними формами, також вона має недостатні теплоізоляційні та теплоакумулюючі властивості. З рівня техніки відомо, що альтернативою теплоізоляційним виробам для ізоляції камінів, печей, вогнезахисту і теплоізоляції повітроводів, димоходів та інших різних об'єктів є базальтова вата, яку використовують в вигляді високотемпературних плит (матів) з мінеральної 1 UA 75443 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вати і покриттям з алюмінієвої фольги (див., наприклад, матеріали сайтів http://adiabata1.spravka.ua/products/8.html, http://www.ati.com.ua/minvata-fireplace-slab-90-allparok-dlya_bbc_658093.html, http://www.specbazalt.ru/data/termoizol.html, http://diykrovlya.com.ua/product/bazaltovyj-uteplitel-rockwool-firerock-1000h600h30-60m2/). Дані матеріали мають такі переваги: - негорючість. Волокна мінеральної вати здатні витримувати температуру понад 1000 °C, при цьому волокна залишаються - непошкодженими, зв'язаними між собою та зберігають свою міцність і вогнезахисні характеристики; - низька теплопровідність та високі теплоізоляційні властивості, що підтверджується низьким коефіцієнтом теплопровідності матеріалу; - енергозабезпечення; - гідрофобність. Волога, що потрапила на поверхню матеріалу, не проникає в його товщу, завдяки чому він залишається сухим і зберігає свої високі теплозахисні властивості; - звукоізоляція; - стійкість до деформації; - довговічність. Але крім того, використання такого матеріалу має такі недоліки: - монтаж вати ускладнений тим, що при розрізанні такого матеріалу потрібно чітко дотримуватися правил техніки безпеки (при розрізанні вати створюються дрібні частинки, які ранять руки монтажників та їх дихальні шляхи); - складність та тривалий час монтажу (довше в 2 рази, ніж вироби з запропонованої суміші); - нагрівання таких матеріалів до температури більше 300 °C спричинює плавлення волокон з одночасним виділення їдкого диму з неприємним запахом, що створює дискомфорт в приміщеннях і небезпеку отруєння тих, хто знаходиться довгий час в приміщенні, де змонтований, наприклад, камін, камера якого термоізольована такими матеріалами. Крім того, з рівня техніки відомо, що при внутрішньому облицюванню печей, камінів, димоходів та димохідних труб використовують вогнестійку (вогнетривку) цеглу. Вогнетривкі цеглини утворюють оболонку, яка захищає кладку печі від прямого вогню або розжарених вугіль. Вогнетривка цегла характеризується: - жаростійкістю - цегла повинна витримувати тривалий нагрів до температури 1000 °C без втрати міцності; - високою термостійкістю - цегла повинна витримувати без втрати міцності багато циклів розпечення та охолодження; - низькою теплопровідністю - цегла повинна зберігати тепло усередині печі або каміна; - високою теплова інерцією - цегла повинна довго нагріватися і повільно остигати; - високою теплоємністю - цегла повинна накопичувати багато тепла. Різновидністю вогнетривкої цегли можуть бути: гжельська цегла, боровицька цегла, подова цегла, шамотна цегла, тугоплавка цегла, пічна цегла (див. матеріали сайту http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0 %9E%D0 %B3 %D0 %BD%D0 %B5 %D1 %83 %D0 %BF%D0 %BE %D1 %80 %D0 %BD%D1 %8B%D0 %B9_%D0 %BA%D0 %B8 %D1 %80 %D0 %BF%D0 %B8 %D1 %87). Існують такі класи вогнетривкої цегли: кварцова, глиноземна, основна і вуглецева (див. матеріали сайтів http://www.e-kirpich.ru/ogneup_kirpich.html, http://www.ekirpich.ru/shamot_kirpich.html). Кварцова цегла застосовується там, де стінки печей стикаються тільки з полум'ям або металами. Зазвичай з такої цегли роблять склепіння відбивних печей (наприклад камінів). На відміну від звичайної цегли, вона однорідна, не містить порожнин. Складається з чистого пісковику або кварцу, зцементованого невеликою кількістю глини. Після обпалення така цегла набуває властивостей, які близькі до природних піщаників. Глиноземні матеріали. Як вже зрозуміло з назви, вони містять набагато більшу кількість глини. Вони краще витримують швидкі зміни температури. Вогнетривка цегла цього класу (інакше названа "шамотною") легко виготовляються і тому найбільш поширена. Використовуються там, де температура не перевищує 1000-1300 °C. Шамотна цегла витримує різкі коливання температури (що обумовлює її застосування, наприклад, при будівництві димарів). Такі високі характеристики обумовлені якістю сировини, з якої шамотна цегла виготовляється. Для її виробництва застосовують тільки високоякісні складові: порошок, шамот і мелену вогнетривку глину, які змішуються і обпалюються при високій температурі. Використання вогнетривкої цегли, хоча на даний час є найбільш поширеним варіантом обробки внутрішніх поверхонь печей та камінів, але має багато недоліків. А саме: 2 UA 75443 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - велика вага самої цегли (відповідно і, наприклад, самого каміну); - висока ціна окремих виробів та монтажу її на відповідну поверхню; - складність та тривалий час монтажу (довше в 3 рази, ніж вироби з запропонованої суміші); - зобов'язуючі розміри (залежать від фірми-виробника); - неможливість моделювання довільних форм; - великий процент відходів при монтажі; - малий час акумуляції тепла після погашення вогню. Підсумовуючи викладене, можна зробити висновок, що з рівня техніки заявнику невідомий склад сумішей для виготовлення виробів для облицювання камінів та печей та для виробів зовнішнього облицювання архітектурних форм, які б мали високі теплоакумулюючі, теплозберігаючі властивості та були б дешевими та простими у виробництві та монтажі, були б екологічно чистими та мали б довгий час експлуатації, мали б звукоізолюючі властивості, тобто були замінниками існуючих відомих матеріалів, виробів та сумішей для виготовлення таких виробів. В основу корисної моделі поставлена задача створення такої суміші для виготовлення термоакумулюючих виробів з високими теплоакумулюючими та теплозберігаючими властивостями з використанням доступної та дешевої сировини при запропонованому кількісному вмісту складових суміші, при одночасному зменшенні трудо- та енерговитрат при виробництві виробів. Поставлена задача вирішується тим, що запропонована суміш для виготовлення термоакумулюючих виробів, яка містить портландцемент, піноутворювач, добавки та воду, згідно з корисною моделлю додатково містить твердий заповнювач - керамічне каміння фракцією 5-25 мм, як добавки використовують пластифікатор та вапняковий мінеральний порошок при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: портландцемент: 10-20; керамічне каміння: 20-30; пластифікатор: 0,1-0,8; вапняковий мінеральний порошок: 8-14; піноутворювач: 6,5-14; вода: 16-23. Використання в запропонованій суміші керамічного каміння забезпечує створення з неї легких виробів, які мають високі теплоакумулюючі властивості. Використання в запропонованій суміші вапнякового мінерального порошку підвищує швидкість затвердіння виробів, робить масу міцною з гладкою, рівною поверхнею. Додавання в суміш пластифікатора забезпечує підвищення міцності та однорідності суміші, збільшення пластичності готової суміші, що приводить до зниження трудовитрат при виготовленні виробів з даної суміші. Запропонована пропорція портландцементу забезпечує високе раннє схоплювання готової суміші, вже менше ніж через 5 годин можна виймати готові вироби з форм. Крім того, новим в даній корисній моделі є підбір кількісного складу всіх компонентів суміші, який забезпечує в готових виробах високі термоакумулюючі властивості. Крім того, вироби з даної суміші мають температуростійкі, звукоізоляційні властивості, а максимальна робоча температура, яку вони витримують, становить 750 °C. Запропоновану суміш готують та використовують наступним чином. У змішувач примусової дії заливають необхідну кількість води. В працюючий змішувач послідовно додають портландцемент у відповідному співвідношенні при постійному перемішуванні (5-10 хв). Далі додають керамічне каміння фракцією 5-25 мм і перемішують 5-10 хв. Далі додають вапняковий мінеральний порошок і пластифікатор. Піну готують в піногенераторі та виливають у змішувач і перемішують 5 хв. Готову суміш, за допомогою компресора, під тиском 2 атмосфери, виливають в наперед заготовлені форми. Через 3-5 год. готові вироби виймають з форм та залишають до повного затвердіння та набування запланованих технічних властивостей на 28 діб. Заявником при виготовленні виробів з запропонованої суміші були використані матеріали, наприклад піноутворювач Mapeplast PT 1 для бетону та будівельних розчинів (виробник Мареl), а портландцемент відповідно до ДСТУ та керамічне каміння було вибрано з доступних в продажі матеріалів. Готові вироби за допомогою вогнетривкої суміші склеюють між собою (відповідно до проекту) та використовують дані готові елементи для обкладання камінної топки або камери з усіх сторін. Таким чином, камінна камера, де збирається гаряче повітря, має можливість акумулювати тепло та видавати його назовні, цим самим виконувати функції по енергозбереженню та економії коштів на опаленні. Готові вироби також використовують як облицювальний матеріал для зовнішнього облицювання камінів та печей та оздоблення різних архітектурних форм. 3 UA 75443 U Таким чином, запропонований склад суміші, завдяки доступності, широкому розповсюдженню всіх своїх інгредієнтів, екологічній чистоті та підвищених теплоакумулюючих та теплозберігаючих властивостях, може зайняти гідне місце серед будівельних матеріалів. 5 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Суміш для виготовлення термоакумулюючих виробів, яка містить портландцемент, піноутворювач, добавки та воду, яка відрізняється тим, що додатково містить твердий заповнювач - керамічне каміння фракцією 5-25 мм, як добавки використовують пластифікатор та вапняковий мінеральний порошок при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: портландцемент 10-20 керамічне каміння 20-30 пластифікатор 0,1-0,8 вапняковий мінеральний порошок 8-14 піноутворювач 6,5-14 вода 16-23. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4