Ячеистый бетон можно производить разными способами. Для любого конкретного применения размер проекта, тип проекта и требуемые свойства материалов определяют наилучший метод производства и последующие требования к оборудованию. Независимо от проекта и требований к материалам, использование правильного оборудования и исходных материалов, а также надлежащие меры контроля качества обеспечат успех вашего проекта.
Методы производства ячеистого бетона
Метод серийного производства
Первый способ производства ячеистых бетонов является также и самым простым способом, которым является серийный способ производства. Как подразумевается, ячеистый бетон производится партиями. Базовая суспензия готовится в смесителе, а затем добавляется внешне образующаяся пена. Типы смесителей могут сильно различаться, включая коллоидные смесители и смесители для транспортировки готовых смесей. Даже периодическое смешивание в ведре с помощью ручного миксера может дать хорошие результаты.
Для достижения желаемой плотности необходимо выполнить расчет состава смеси, чтобы определить, сколько пены добавить к заданному объему базовой суспензии. Требуемый объем пены вместе с выходной мощностью пеногенератора затем используется для расчета времени, в течение которого пена должна впрыскиваться в смеситель. Наш калькулятор состава смеси является отличным инструментом для расчета пропорций дозы пены и времени.
Пена обычно добавляется в смеситель во время перемешивания и всегда должна добавляться в последнюю очередь. Важно, чтобы другие материалы были тщательно перемешаны перед добавлением пены в смеситель.
После добавления необходимого количества пены миксер продолжает перемешивание до тех пор, пока пена не станет полностью однородной. (При использовании коллоидного смесителя пену нельзя смешивать с помощью смесительного насоса с высоким усилием сдвига, а ее следует добавлять во вторичный резервуар.)
После однородного перемешивания клеточной суспензии следует приступить к укладке материала. Часто задаваемый вопрос: «Как долго вы можете оставлять перемешивание клеточной суспензии?» Ответ заключается в том, что существует слишком много факторов, чтобы дать универсальный ответ. При этом учитываются качество пены, плотность ячеек, тип смесителя, состав основной смеси суспензии и температура окружающей среды.
Предполагая, что любой из упомянутых факторов не сильно отличается от нормы, во многих случаях смесь можно оставить в смесителе минимум на 30 минут, а во многих случаях и намного дольше, прежде чем ее нужно будет поместить. Если ячеистая смесь будет оставаться в смесителе в течение длительного периода времени, лучше всего позволить материалу продолжать перемешивание, хотя и с медленной скоростью.
Вообще говоря, процесс периодического смешивания лучше подходит для небольших производственных требований, а также требует меньших инвестиций в оборудование для получения ячеистого бетона. В периодическом процессе легче контролировать плотность без большого опыта. Кроме того, регулированием плотности может быть легче управлять, если требуемые объемы материала меньше или во время укладки требуется много пусков и остановок.
Непрерывный метод производства
Второй способ производства ячеистого бетона известен как непрерывный производственный процесс. Во многих случаях ячеистый бетон или пеноцемент необходимо закачивать к месту укладки. Если используется насос, то пену можно впрыскивать и смешивать прямо в шланге насоса, а не в смесителе.
Этот метод производства может обеспечить множество преимуществ, в том числе более высокую производительность, более высокие объемы производства для любого заданного размера смесителя и возможность регулировать плотность ячеек «на ходу».
Сравнение двух методов производства с проектом, требующим 100 ярдов³ (76.46 м³) материала 30 PCF, выглядит следующим образом: При использовании метода серийного производства для доставки и смешивания необходимого количества материала потребуется 10 грузовиков для готовой смеси. Каждый грузовик должен был доставить примерно три ярда³ (2.29 м³) базовой суспензии, к которой будет добавлено семь ярдов³ (5.35 м³) пены. Кроме того, на месте потребуется отдельный насос, предполагая, что материал необходимо будет перекачивать в точку размещения.
При использовании непрерывного метода потребуется всего четыре грузовика, каждый из которых доставляет примерно семь с половиной ярдов³ (5.73 м³) основного навоза. Полные грузовики с раствором выгружаются из смесителя в бункер насоса для ячеистого бетона, а затем впрыскивается и смешивается в потоке 70 ярдов³ (53.52 м³) пены, необходимой для получения 100 ярдов³ (76.46 м³) материала 30 PCF. пока материал перекачивается.
Непрерывный производственный процесс — это «динамический» производственный процесс, означающий, что все входные данные, т. е. скорость перекачивания шлама, производительность пены, давление в системе и трубопроводе, могут изменяться, и по мере их изменения объем и плотность производимого материала будут меняться. сдача.
Из-за этих факторов этот процесс обычно требует больше знаний и опыта, а главное, оборудования, предназначенного для данного типа производства. Однако при наличии соответствующей подготовки и оборудования оператор может быстро освоить метод непрерывного производства и воспользоваться им.
Контроль качества ячеистого бетона
При любом данном методе производства существует ряд факторов контроля качества, которые будут влиять на успех производства. Ниже приведены некоторые из универсальных рекомендаций, которым следует следовать.
Приготовление базовой суспензии
Базовую суспензию необходимо хорошо перемешать. Необходимо провести тщательное перемешивание, чтобы убедиться, что все сухие материалы хорошо диспергированы в растворе перед смешиванием с пеной.
При серийном производстве в базовом растворе должны быть смешаны все вяжущие материалы и вода перед добавлением пены в смеситель. Если какие-либо сухие материалы были добавлены после пены, весьма вероятно, что после контакта сухого материала с пеной пузырьки пены лопнут.
При любом производстве ячеистого бетона при приготовлении суспензии в смесителе барабанного типа необходимо следить за тем, чтобы порошок не «слипался» на стенках барабана или не образовывался «напор» на дне барабана.
Хорошим индикатором того, что суспензия была перемешана недостаточно хорошо, являются шарики портландцемента или агломерация портландцемента в суспензии. Часто это можно наблюдать, когда суспензия выгружается из смесителя.
В зависимости от размера агломератов они могут быть видны или их можно обнаружить только при ощупывании суспензии руками. Когда происходит агломерация, это указывает на то, что вяжущие материалы плохо диспергированы и могут привести к снижению прочности ячеистого бетона на сжатие. Использование понизителей воды, пластификаторов или дисперсионных добавок может решить эту проблему.
Хотя при использовании любых добавок необходимо провести испытания на совместимость, чтобы убедиться, что добавка не оказывает неблагоприятного воздействия на пену. Наихудшим сценарием может быть то, что добавочная смесь вызовет разрушение пузырьков пены, в результате чего ячеистая суспензия разрушится либо в смесителе, либо после его размещения.
Использование свежего портленда
У Портленда есть срок годности. Если портландцемент оставить без использования слишком долго, может начаться процесс гидратации, что приведет к получению пористого бетона. Это наиболее заметно с пакетированными материалами, которые можно приобрести в розничных торговых точках, хотя это действительно происходит, когда портландцемент хранится где-либо слишком долго.
Обнаружение твердых шариков порошка портландцемента в мешке или контейнере для хранения является ключевым показателем того, что портландцемент слишком стар, чтобы его можно было надежно использовать для производства. В случае использования ячеистый материал может иметь прочность ниже ожидаемой или может также привести к образованию суспензии, которая не затвердеет до того, как проявится некоторое разрушение ячеистого материала.
Использование высококачественных пенообразователей
Хороший пеногенератор, скорее всего, сможет сделать то, что кажется хорошей пеной для использования в ячеистом бетоне — с большинством любого пенообразователя — даже с средством для мытья посуды.
Однако, если пенообразователь не был разработан, чтобы выдерживать суровые условия процесса смешивания и процесса укладки (особенно перекачки), ячеистый материал во многих случаях разрушает или раздавливает пузырьки пены в процессе производства и укладки. Меньшая плотность и более высокая подъемная сила усугубляют проблему.
Ключевым показателем хорошего пенообразователя из ячеистого бетона является способность выдерживать большие подъемы материала. ASTM C869 представляет собой набор стандартов для пенообразователей, используемых в производстве ячеистых бетонов. Стандарт предназначен для проверки долговечности пены и ее способности оставаться неповрежденной на протяжении всего процесса смешивания и перекачки.
Как минимум рекомендуется использовать сертифицированную ASTM пену для производства ячеистого бетона, хотя это не означает, что все пены, соответствующие стандарту, одинаковы.
Как упоминалось ранее, высота подъема является хорошей мерой качества пены, и все пены, сертифицированные ASTM, не равны по своим характеристикам этой меры. При прочих равных, чем большего подъема можно добиться, тем качественнее пенообразователь.
Использование качественного оборудования для производства пены
Вообще говоря, чем меньше пузырь пены, тем выше долговечность ячеистого раствора во время производства и укладки.
Хорошее оборудование для производства пены производит пену, имеющую консистенцию крема для бритья и очень маленький размер пузырьков. Кроме того, хороший пеногенератор позволит оператору контролировать выход пены, плотность пены и соотношение воды и концентрата, а также обеспечивать постоянство при каждом использовании.
При выборе оборудования для производства пены, как и при покупке любого другого оборудования, учитывайте общее качество сборки и конструкции. Оборудование, рассчитанное на долгий срок службы и удобство обслуживания, имеет решающее значение для обеспечения год за годом неизменной производительности и качества пены.
Определение и поддержание надлежащего соотношения воды и концентрата для образования пены и поддержание плотности пены
Хотя промышленного стандарта не существует, большинство производителей пены рекомендуют соотношение воды и концентрата 40:1. Это может варьироваться в зависимости от пены. Тем не менее, Richway рекомендует это в качестве отправной точки с нашим концентратом CMX.
Кроме того, мы рекомендуем начальную точку для плотности пены три фунта на кубический фут. Опять же, это может варьироваться в зависимости от производителя. Как правило, соотношение 40:1 и плотность 30PCF позволяют производить ячеистые бетонные смеси любой конструкции. Однако, в зависимости от применения, соотношение воды и концентрата и плотность пены могут незначительно варьироваться.
Если вы думаете о пенном пузыре просто как о воздухе, содержащемся в пленке поверхностно-активного вещества и воды, то поверхностно-активное вещество — это то, что придает пузырю прочность и позволяет пузырю выжить в процессе смешивания и размещения. Если используется более высокое отношение воды к концентрату, тем тоньше будет стенка пузыря. Это также относится к пене меньшей плотности.
При этом во многих случаях можно успешно использовать более высокое соотношение воды и концентрата и более низкую плотность пены, даже в материалах с меньшей плотностью (т. е. 30 фунтов на кубический фут) и в более сложных условиях (т. ). При тщательном контроле процесса и тестировании пользователи, скорее всего, подтвердят это.
Подготовка, обращение и разбивание испытательных цилиндров
Как и в случае любого вяжущего материала, изготовление цилиндров с образцами для испытаний является важным компонентом контроля качества. ASTM 495 — это стандарт, определяющий правильную процедуру изготовления испытательных цилиндров из ячеистого бетона.
Однако здесь следует отметить несколько существенных моментов. При изготовлении цилиндров из ячеистого бетона не раскалывать материал. Заполните цилиндр наполовину и постучите по бокам, чтобы удалить все захваченные карманы воздуха. Когда он наполнится, еще раз постучите по бокам и снимите верхнюю часть, прежде чем закрывать.
После изготовления баллонов дайте им постоять не менее 24 часов перед погрузкой-разгрузкой или транспортировкой. Они должны быть размещены в месте, защищенном от вибраций, и в идеале там, где можно несколько контролировать температуру, например, в холодильнике. Если с ними слишком сильно обращаться/вибрировать во время начального отверждения, пузырьки могут лопнуть и вызвать разрушение материала, или могут возникнуть микронапряжения, что приведет к более низким, чем ожидалось, результатам прочности.
Перед испытанием на сжатие баллоны должны быть достаточно высушены на воздухе. Испытание цилиндра, который все еще содержит влагу, даст низкую прочность на разрыв.
Кроме того, сушка цилиндров в печи должна производиться только для проверки сухой массы, а не для испытания на сжатие. Обычно мы рассчитываем, что разница в весе между влажным и сухим материалом составляет около 5% снижения плотности. Тем не менее, это следует проверить для любого заданного состава смеси, так как различия в расходе материалов приведут к различиям между влажным и сухим весом.
Прежде чем баллоны будут разбиты, важно подготовить их с помощью укупорочного состава. Это помогает обеспечить сквозную прямоугольность и устраняет любые дефекты краев, возникшие в процессе извлечения из формы.
Для получения точных результатов важно использовать машину для испытаний на сжатие подходящего размера. Хорошим ориентиром является пресс, рассчитанный на максимальную производительность, в 10 раз превышающую ожидаемую прочность материала.
В случае испытания 3 x 6 цилиндров из материала 30 PCF мы ожидаем предела прочности при сжатии в диапазоне 200-250 фунтов на квадратный дюйм или общей силы сжатия 1428-1785 фунтов. Так что в идеале пресс для разрыва цилиндров с максимальной мощностью около 18,000 XNUMX фунтов. будет использоваться. Можно также использовать прессы меньшего размера, если они не недооценены.
Мониторинг плотности
Поскольку прочность ячеистого бетона напрямую связана с плотностью, чрезвычайно важно проверять плотность материала в рамках любого конкретного проекта.
Во многих случаях в спецификациях проектов может указываться только один цилиндр (который будет испытываться на сжатие) каждый час или на определенное количество грузовиков или произведенных ярдов. Однако более частая выборка плотности материала, особенно в начале проекта, помогает убедиться, что все оборудование и материалы правильно подобраны для проекта.
Отсутствие мониторинга плотности достаточно часто или в нужном месте может стоить больших денег. Если плотность материала слишком мала, он может не соответствовать требованиям прочности на сжатие. Если материал слишком тяжелый, это означает, что было использовано больше материалов, чем необходимо, что стоит больше денег, чем необходимо.
При производстве и укладке материала порционным методом обычно можно отбирать пробы материала, когда он поступает из смесителя непосредственно в точку укладки. Отбор проб следует производить, выгружая материал из смесителя в большую емкость, например, ведро на пять галлонов, а затем зачерпывая материал оттуда в испытательные цилиндры.
Однако, если для размещения используется помпа, взятие образцов может оказаться более сложной задачей. Пробы следует брать в месте размещения или как можно ближе к месту размещения. Если ячеистый бетон смешивают в смесителе и проверяют плотность при подаче в насос, вероятно, может быть разница в плотности на конце шланга насоса.
Когда ячеистый бетон перекачивается (это означает, что пена добавляется перед подачей в насос), некоторые пузырьки могут раздавливаться или лопаться во время процесса. Однако это не всегда так, поскольку существует множество факторов. Если это произойдет, это приведет к более высокой плотности материала в точке размещения.
Отбирая образец с конца шланга насоса, не помещайте цилиндр просто в поток материала, чтобы заполнить цилиндр. Соберите все поперечное сечение потока материала в емкость большего размера, например, в пятигаллонное ведро, и зачерпните материал в цилиндр.
Причина этого заключается в том, что если есть отклонения в поперечном сечении потока материала, часть, из которой был взят образец, может не дать хорошего представления о плотности материала в совокупности.
Много раз ячеистый бетон закачивался в глухую переборку, например, в скользящую облицовку, или в подземные оставленные объекты, такие как канализационные линии или подземные резервуары. В таких сценариях доступ к материалу, поступающему непосредственно с конца шланга, может быть невозможен.
Распространенным методом получения образца материала является создание «тестового тройника» на переборке или там, где шланг насоса присоединяется к точке доступа. Тройник с шаровым краном позволит взять образец материала для проверки плотности. В идеале шаровой кран должен иметь тот же размер, что и перекачивающий шланг, чтобы, опять же, весь поток материала мог быть сброшен в контейнер для отбора проб.
Как показано на рисунке, тестовый тройник имеет трехдюймовое колено, которое должно быть повернуто вниз, чтобы материал было легче удерживать. Трехдюймовое колено используется на двухдюймовой линии, чтобы помочь снизить скорость материала, выходящего из тройника. Если тестовый тройник не нужен, увеличение диаметра шланга на последних нескольких футах является хорошим способом замедлить скорость материала при высокой производительности, что делает отбор проб материала более управляемым.
Использование правильного оборудования и методов для введения с помощью насоса
При перекачивании ячеистого бетона может возникнуть множество проблем, связанных с обеспечением надлежащей плотности на конце шланга насоса, куда помещается материал. Тип насоса, размер шланга и длина шланга в зависимости от плотности; смешанный дизайн; и производительность являются важными факторами.
Используемый метод производства и оборудование являются другими важными аспектами, которые следует учитывать при укладке ячеистого бетона с помощью насоса. Подробнее о перекачке и укладке ячеистого бетона можно прочитать здесь.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления неавтоклавного ячеистого фибробетона с естественным твердением.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известно большое разнообразие бетонных изделий и способов изготовления бетона. Например, патент США. В US 5,775,047 описывается «Способ и устройство для изготовления конструкции из легкого бетона», который можно кратко описать как «Жесткий элемент конструкции из легкого цемента, содержащий (а) жесткую конструкцию из цемента; и (b) сеть асимметричных и симметричных пор в указанной структуре, некоторые из которых соединены между собой, причем по существу все указанные поры имеют множество различных размеров в диапазоне от 1/128 до XNUMX/XNUMX дюйма; указанный структурный элемент имеет плотность в диапазоне от пяти фунтов на кубический фут до пятидесяти фунтов на кубический фут».
Другим примером является патент США. № 5,814,253, выданный для «Способ изготовления легкой цементной трехмерной конструкции», в котором описывается «. . . процесс изготовления легкой цементной трехмерной конструкции, такой как строительная панель, который включает в себя этапы измерения количества воды, отмеривания примерно 425 кг цемента и примерно от 40 до 60 граммов хлорида железа в 40% растворе по объему примерно на 278 литров воды, смешивая количество воды, цемента и хлорида железа, в количестве от примерно 0.620 кг до 1.347 кг практически чистого порошкообразного алюминия, от примерно 0.230 кг до 0.710 кг гексафторсиликата, примерно от 0.560 до 0.680 кг формиата кальция и примерно от 4 до 8 кг волокна на примерно 278 литров воды, смешивая смесь цемента, хлорида железа и воды с порошкообразным алюминием, гексафторсиликатом, формиатом кальция и волокном. , смешивая комбинацию, ожидая, пока смешанная комбинация поднимется, и формируя облегченную, c замысловатая, трехмерная структура».
Еще один пример из области техники описан в патенте США No. № 6,773,500 следующим образом: «Раскрыты композиции пенобетона, армированного волокнами, и способы формирования структурных единиц, таких как блоки, панели и т. д., из таких композиций. Композиции содержат смесь летучей золы/цемента с алюминиевой пастой с покрытием, служащей активатором для создания желаемой ячеистой структуры. Композиция может самоотверждаться при температуре и давлении окружающей среды без использования печей или автоклавов. Отвержденным композициям можно легко придать желаемую форму с помощью ленточной пилы или чего-то подобного».
Недавно выданный патент США No. В патенте № 7,732,032 говорится: «Легкие, армированные волокном, цементные панели, обладающие исключительной прочностью, для использования в качестве строительных компонентов в таких приложениях, как кровельные элементы, элементы сайдинга, элементы каркаса и обшивки, а также элементы подложки для устройства отделки полов в жилых и других типах строительных конструкций. . В панелях используется непрерывная фаза, образующаяся в результате отверждения водной смеси неорганического связующего, волокон ПВА и легкого наполнителя. Неорганическим связующим может быть, например, только гидравлический цемент или комбинация гидравлического цемента и пуццолана/ов, или комбинация гидравлического цемента, альфа-полугидрата, активного пуццолана и, необязательно, извести. Волокна ПВА усиливают непрерывную фазу и беспорядочно распределяются по всему композиту. Типичные панели изобретения имеют плотность 60-85 фунтов на фут. Далее в нем говорится, что «в соответствии со способом по настоящему изобретению волокна поливинилового спирта могут быть добавлены сами по себе к цементоподобному материалу или могут быть добавлены со стеклянными или другими синтетическими или натуральными волокнами по отдельности или в комбинации. В дополнение к армирующим волокнам в армированный материал могут быть добавлены вспомогательные вещества, такие как отходы целлюлозы, древесная щепа, «фибриды» (например, фибриды полипропилена) и другие наполнители.
Тем не менее, другой недавний патент США. В патенте № 7,658,794, озаглавленном «Строительные материалы из фиброцемента с добавками низкой плотности», раскрывается «. . . рецептура с добавлением добавок низкой плотности вулканического пепла, полых керамических микросфер или комбинации микросфер и вулканического пепла или других добавок низкой плотности в цементные строительные материалы, армированные целлюлозным волокном. Этот состав преимущественно легкий или имеет низкую плотность по сравнению с современными продуктами из фиброцемента без повышенного влагорасширения и разложения при замораживании-оттаивании, обычно связанных с добавлением легких неорганических материалов в фиброцементные смеси. Добавки низкой плотности также придают материалу повышенную термическую стабильность размеров».
Известны также примеры цементных изделий и способов, изобретенных в России или в бывшем СССР. Примерами таких изобретений являются: сырьевая смесь для изготовления ячеистых бетонов, содержащая портландцемент, известь, алюминиевую пудру и хлористый кальций (а.с. СССР 1491857); сырьевая смесь для изготовления неавтоклавного ячеистого бетона естественного твердения, состоящая из цемента, хлорида кальция или натрия, микрокремнезема, суперпластификатора С-3, газообразующей добавки и воды (пат. RU 2120926 С1); сырьевая смесь для производства простых неавтоклавных строительных блоков, состоящая из угольной золы, цемента, извести, гипса и алюминиевой пудры (патент RU 2077520 С1); способ производства легкого неавтоклавного бетона с изготовлением сырьевой смеси, содержащей угольную золу, портландцемент и алюминиевую пудру (а.с. СССР 1477722) и др.
Однако большинство упомянутых изобретений предшествующего уровня техники и многие другие требуют применения автоклавов, пропарочных или вибрационных аппаратов и другого дорогостоящего оборудования и не подходят для приготовления бетонного монолита непосредственно на строительной площадке.
ЦЕЛИ И КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поэтому основной целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного состава (рецептуры) сухой смеси для ячеистого бетона и способа ее изготовления, позволяющего приготавливать бетон без автоклавов, пропарочных или вибрационных аппаратов, а при необходимости и непосредственно на строительная площадка. Более конкретно, задачей изобретения является обеспечение ускорения стадии твердения при изготовлении ячеистого фибробетона при естественной температуре воздуха, ограниченной требованиями применения растворов, с одновременным улучшением физико-механических свойств бетона на начальном и заключительные этапы твердения и возможность применения сухой смеси ячеистого фибробетона на строительной площадке путем добавления в нее заданного количества воды (в данном случае «просто добавь воды»).
Другие цели настоящего изобретения могут стать очевидными для специалистов в данной области техники после ознакомления с настоящим изобретением.
В общем, согласно настоящему изобретению заявляемый бетон готовят из сырьевой смеси, включающей: портландцемент 20-75%, минеральный наполнитель 70-20%, микрокремнезем 2-10%, суперпластификатор 0.6-3% (рассчитано по на массу бетона), модифицирующая добавка цеолит 2-10 %, полипропиленовая фибра (0.08-0.15 %, имеющая удельную плотность предпочтительно не более 1.5 кг на 1 куб. м), порообразователь 0.002-0.65 %. Сырьевая смесь подвергается перемешиванию, активированному измельчению в тонкопорошковой мельнице/механическом активаторе (например, DESI-18 производства «Desintegraator Tootmise», эстонская фирма) и упаковывается в мешки (предпочтительно по 25 кг в мешке).
Полученный таким образом ячеистый фибробетон приобретает повышенную прочность, большую морозостойкость, ускоренное твердение, малую насыпную массу, пониженную усадку, возможность применения на стройплощадке по принципу «просто добавь воды», а также требует меньше энергозатраты на их производство.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Хотя изобретение может быть реализовано в различных формах, здесь будут подробно описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, при том понимании, что настоящее раскрытие следует рассматривать как иллюстрацию принципов изобретения, а не предназначены для ограничения изобретения тем, что проиллюстрировано и описано здесь.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения заявляемая сырьевая смесь содержит: портландцемент, минеральную добавку, микрокремнезем, суперпластификатор, волокно, порообразователь и дополнительно содержит модифицирующую цеолитную добавку. Затем его подвергают смешиванию и активированному измельчению в обычном измельчителе тонкого порошка/механическом активаторе.
Указанные компоненты смеси входят в следующем процентном соотношении по массе: портландцемент 20-75%; минералогические добавки 70-20%; микрокремнезем 2-10%; суперпластификатор 0.6-3%; модифицирующая добавка цеолита 2-10%; полипропиленовое волокно 0.08-0.15% (для частиц волокна длиной не более 12 миллиметров и плотностью не более 1.5 кг на 1 куб. метр); и порообразователь 0.002-0.65%.
Портландцемент должен соответствовать требованиям DIN1164 (немецкий стандарт), BS 12 (британский стандарт) или ASTM C150 (американский стандарт) в отношении чистого портландцемента и цемента с добавками.
Требования к минералогическому составу портландцемента включают следующее: трехкальциевый силикат C3S>50%, алюминат кальция C3A 7-10%, алюмоферрит кальция C2(A2Ф)2О+К2O
В качестве минералогической добавки может быть использована по крайней мере одна из следующих: летучая зола, образующаяся при сжигании угля, золошлаковые смеси, кварцевый песок, известняк, смеси двух и более перечисленных добавок. Минеральные добавки должны соответствовать требованиям действующих стандартов или технических условий, в частности:
Летучая зола должна соответствовать требованиям ASTM C618-08a (стандарт США) — «Стандартная спецификация для угольной летучей золы и сырья или прокаленного природного пуццолана для применения в бетоне», содержащего SiO.2>45%, алюминий2O32O32О+К2O3
Шлаки чугунные и получаемые от цветной металлургии должны соответствовать требованиям ГОСТ 5578-94 – щебень и песок из шлаков черной и цветной металлургии. Шлаки черной и цветной металлургии представляют собой стекольные сыпучие вещества, образующиеся в процессе быстрого охлаждения жидкого печного шлака погружением его в воду. Это неметаллический продукт, состоящий из силикатов, силикоалюминатов кальция и других композиций, который получают в расплавленном состоянии одновременно с чугуном в доменной печи, например шлак металлургического завода в Нижнем Тагиле (Россия).
Карбонатные породы должны соответствовать требованиям ASTM C 294-56 (стандарт США). Например, доломит карьера г. Пугачев Саратовской области (Россия) с химическим составом: CaO — 31.26 %, MgO — 18.61 %, SiO2— 3.8%, Fe2 O3-0.19%, SO3-0.12%, Na2О – 0.06%, К2О – 0.24%, Al2O3— 0.56 %, потери зажигания — 44.19 %.
Микрокремнезем (кремнезем) должен соответствовать требованиям JIS A 6207 (Япония), EN 13263 и ENV 205 (ЕС), CAN-CSA-A23, 5-M86 (Канада) — супердисперсный материал, состоящий из шарообразных частиц, полученных в процессе очистки топочных газов при производстве кремнистых сплавов. Базовым компонентом материала является диоксид аморфной модификации. Микрокремнезем является отходом металлургического производства. Например, МКУ 85 производства ОАО «Кузнецкий завод ферросплавов» (российская компания).
Порообразователь представляет собой активную порообразующую добавку. Например, может быть использована алюминиевая пудра марок ПАП-1 или ПАП-2 (например, производства алюминиевого завода в Волгограде, Россия). Он состоит из частиц алюминия в виде порошка, имеющих пластинчатую форму и покрытых тонкой оксидно-жировой пленкой. Порошок представляет собой легко размазывающийся продукт серо-морского цвета, не содержащий скальпов, видимых невооруженным глазом. Насыпная плотность порошка около 0.15-0.30 г на кубический сантиметр; содержание активного алюминия 85-93%. Средняя толщина листьев составляет около 0.25-0.50 мкм, а средний линейный размер – 20-30 мкм. Насыпная плотность порошка, содержание активного алюминия и средний размер частиц не ограничены, как и их производные. Как правило, можно использовать любой сухой порообразователь, включая пенообразователь.
Например, суперпластификатор можно выбрать из следующих: С-3 (Россия), «Майти 100» (Япония), Сикамент, Мельмент (Германия). Эти марки представляют собой присадки на основе натриевых солей продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, а также все современные сухие супер- и гиперпластификаторы, соответствующие требованиям ASTM C-494.
Модифицирующая цеолитовая добавка имеет следующую пространственную структуру: тетраэдры SiO2 и А104, соединенные вершинами в ажурные трубки с полостями и каналами, содержащие катионы и молекулы Н2О. Например, в основной состав природных цеолитов месторождения Сокирник (Украина) входят следующие компоненты по массе: SiO2 – 71.5; Al2O3 – 13.1; Fe2O3 – 0.9; MnO – 0.19; MgO — 1.07; СаО – 2.1; Na2O – 2.41; К2О – 2.96; Р2О5 — 0.033; Следы SO3 содержали в качестве следовых примесей: никель, ванадий, молибден, медь, олово, свинец, кобальт и цинк. Это многослойные и однослойные углеродные нанотрубки, полученные методом газофазного химического осаждения (каталитический пиролиз — CVD) газовых углеводородов с ускорителями (Ni/Mg) под атмосферным давлением со следующими характеристиками: внешний диаметр 10-60 нм, внутренний диаметр 10-20 нм, длина 2 мкм и более (например, углеродные многослойные нанотрубки «Таунит» производства ООО «НаноТехЦентр» (Тамбовский государственный технический университет, Россия).
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Вышеперечисленные требования относятся к лучшим вариантам осуществления настоящего изобретения. В дополнительных вариантах, где требования отклоняются от лучших режимов, ячеистый фибробетон по-прежнему должен иметь достаточное качество, которое можно было бы оценивать в каждом конкретном случае.
ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЙ ПРИЗНАК НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ
По мнению автора, новизна настоящего изобретения заключается в том, что модифицирующая добавка цеолита используется в сухой смеси для изготовления ячеистого фибробетона. Углеродные нанотрубки и цеолиты, находящиеся в смеси, при измельчении и активации в механоактиваторе и находящиеся на поверхностях фрагментов наполнителя (находящихся в поляризованном состоянии) непосредственно влияют на процесс образования кристаллогидрата, при этом производя фибриллярные микроструктуры порядка многих микрон. Прямым следствием процесса является изменение физико-механических свойств ячеистого бетона, что способствует повышению твердения бетона.
Экспериментальная оптимизация концентрации углеродных нанотрубок в водном коллоиде привела к увеличению большинства характеристик, требуемых стандартами бетона, на 25-50%. Тогда же появились принципиально новые свойства ячеистого фибробетона. Производство ячеистого бетона повышенной прочности и плотности 250-1800 кг/мXNUMX позволяет получить новый материал, значительно превосходящий материал, определенный основными строительными нормами по прочности, морозостойкости, пониженной теплопроводности. , и водонепроницаемость для таких продуктов.
Совместное измельчение и активация позволяют получать однородные смеси (см. табл. 1). Существенная экономия средств достигается за счет отказа от использования автоклавного, пропарочного и термического оборудования, а также за счет возможности применения заявляемой сухой смеси на строительной площадке методом «просто добавь воды» с применением недорогих известных средств. и оборудование для перемешивания бетонных смесей на строительной площадке, например, бетононасос Estrich Boy DC260/45.
