RU2145315C1

RU2145315C1 - Heat-insulating concrete

Info

Publication number: RU2145315C1
Application number: RU99103613A
Authority: RU
Inventors: Л.Б. Сватовская; В.Я. Соловьева; В.А. Чернаков; В.П. Овчинникова; А.В. Хитров; А.М. Сычева
Original assignee: Сватовская Лариса Борисовна; Соловьева Валентина Яковлевна; Чернаков Владислав Афанасьевич; Овчинникова Вера Павловна; Хитров Анатолий Владимирович; Сычева Анастасия Максимовна
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2000-02-10

Abstract

FIELD: manufacture of products from heat-insulating concrete both in civil and industrial engineering. SUBSTANCE: heat-insulating concrete comprises cement sand, foam-forming additive, and water. Concrete further comprises finely divided metallurgical slag which has Fe (II) content of not higher than 4%, chemical additive with pH of 5.5-6, aluminium powder mixed with foam-forming sodium stearate based-additive with density of 1.15-1.17 kg/cu. cm and synthetic fibrofiber, ratios of components being as follows, wt.%: cement, 43.0-46.2; metallurgical production slag, 12.0-14.4; sand, 18.0-19.0; sodium stearate based foam-forming additive with density of 1.15-1.17 g/cu. cm, 9.5-10.3; chemical additive, 0.4- 0.6; fibrofiber, 1.4-1.8; and water, 12.0-14.4. EFFECT: greater bending strength, higher porosity and improved sound-protecting properties of concretes and products made from thereof. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к теплоизоляционным бетонам. The invention relates to the field of building materials, in particular to insulating concrete.

Известны теплоизоляционные бетоны, включающие цемент, песок, воду и пеноконцентраты [1]. Heat-insulating concrete is known, including cement, sand, water and foam concentrates [1].

Наиболее близким к изобретению является бетон, включающий цемент, песок, пенообразующую добавку, воду [2]. Closest to the invention is concrete, including cement, sand, a foaming additive, water [2].

Известные бетоны не имеют достаточной общей пористости, что не обеспечивает достаточно высоких теплозащитных и звукозащитных свойств. Known concretes do not have sufficient total porosity, which does not provide sufficiently high heat-shielding and sound-shielding properties.

Задачей изобретения является создание нового теплоизоляционного бетона с улучшенными звукозащитными и теплозащитными свойствами материала при повышении прочности при изгибе и увеличении общей пористости материала. The objective of the invention is the creation of new heat-insulating concrete with improved soundproof and heat-shielding properties of the material while increasing bending strength and increasing the overall porosity of the material.

Поставленная задача решается тем, что теплоизоляционный бетон содержит цемент, песок, пенообразующую добавку. The problem is solved in that the insulating concrete contains cement, sand, a foaming additive.

Новым является то, что он дополнительно содержит тонкомолотый шлак металлургического производства, в котором содержание Fe(II) в количестве не более 4 мас.%, химическую добавку "ДЭЯ" с pH 5,5-6, алюминиевую пудру, смешанную с пенообразующей добавкой на основе стеарата натрия плотности 1,15-1,17 г/см³, и синтетическое фиброволокно, при следующем соотношении компонентов мас.%:
Цемент - 43,0-46,2
Шлак металлургического производства - 12,0-14,4
Песок - 18,0-15,0
Пенообразующая добавка - 9,5-10,3
Химическая добавка "ДЭЯ" - 0,4-0,5
Алюминиевая пудра - 0,5-0,6
Фиброволокно - 1,4-1,8
Вода - 12,0-14,4
Химическая добавка "ДЭЯ" включает последрожжевую барду, модификатор и содержит в качестве модификатора вспученный поризованный продукт с объемным весом 0,6 г/см³ в количестве, мас.% 3,0±0,5, представленный кальциймагниевыми силикатами.New is that it additionally contains finely ground slag of metallurgical production, in which the content of Fe (II) in an amount of not more than 4 wt.%, Chemical additive "DAY" with a pH of 5.5-6, aluminum powder mixed with a foaming additive on based on sodium stearate density 1.15-1.17 g / cm ³ and synthetic fiber, with the following ratio of components wt.%:
Cement - 43.0-46.2
Metallurgical slag - 12.0-14.4
Sand - 18.0-15.0
Foaming additive - 9.5-10.3
Chemical additive "DAY" - 0.4-0.5
Aluminum powder - 0.5-0.6
Fiber - 1.4-1.8
Water - 12.0-14.4
The DEYA chemical additive includes post-yeast distillery vinasse, a modifier and contains, as a modifier, an expanded porous product with a bulk density of 0.6 g / cm ³ in an amount, wt.% 3.0 ± 0.5, represented by calcium-magnesium silicates.

Кальциймагниевые силикаты представлены преимущественно геленитом C₂AS, количество которого, мас.%, не менее 80.Calcium-magnesium silicates are mainly represented by C ₂ AS gelenite, the amount of which, wt.%, Is not less than 80.

Размер зерен модификатора выбран от 0,5-5,0 мм. The grain size of the modifier is selected from 0.5-5.0 mm.

Содержание сухих веществ в последрожжевой барде, мас.% - 3,5-4,5. The solids content in the post-yeast stillage, wt.% - 3.5-4.5.

Функции химической добавки следующие:
добавка пластифицирует бетонную смесь, при этом уменьшается В/Ц на 0,06-0,08;
добавка активирует гидратационную активность цемента, действуя на его минералы, увеличивая степень гидратации, в основном трехкальциевого силиката и двухкальциевого силиката C₂S. При этом увеличивается не только количество продуктов гидратации, но и меняется их качественный состав: увеличивается количество низкоосновных гидросиликатов, имеющих волокнистую структуру, образование которых, по всей видимости, изменяет структуру самого бетона, что способствует не только повышению прочности в раннем и проектном возрасте, а также повышению морозостойкости и водонепроницаемости.The functions of the chemical additive are as follows:
the additive plasticizes the concrete mixture, while the decrease in W / C by 0.06-0.08;
the additive activates the hydration activity of the cement, acting on its minerals, increasing the degree of hydration, mainly of tricalcium silicate and dicalcium silicate C ₂ S. Moreover, not only the amount of hydration products increases, but their quality composition also changes: the number of low-basic hydrosilicates with a fibrous structure increases , the formation of which, apparently, changes the structure of concrete itself, which contributes not only to increase strength at an early and design age, but also to increase frost resistance and water resistance.

Способ приготовления химической добавки "ДЭЯ" состоит в следующем. A method of preparing a chemical additive "DAY" is as follows.

Отдозированные модификатор и последрожжевую барду перемешивают в течение 1 часа. Dosage modifier and post-yeast bard are mixed for 1 hour.

Готовый продукт хранят в вертикальных конусообразных емкостях, снабженных воздухом для осуществления периодического барботирования. The finished product is stored in vertical conical containers equipped with air for periodic sparging.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемый теплоизоляционный бетон неизвестен и данное техническое решение обладает мировой новизной. At the filing date, according to the authors and the applicant, the claimed insulating concrete is unknown and this technical solution has world novelty.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат. The inventive combination of essential features exhibits a new property, which allows to obtain a technical result.

Известно свойство тонкомолотого шлака металлургического производства увеличивать гидратацию цемента при совместном их сочетании [3]. The property of finely ground slag of metallurgical production is known to increase cement hydration when combined together [3].

Известно, что добавка "ДЭЯ" с pH 5,5-6 усиливает активацию цемента [4]. It is known that the addition of “Day” with a pH of 5.5–6 enhances the activation of cement [4].

Алюминиевая пудра в присутствии кислоты образует поры. Aluminum powder forms pores in the presence of acid.

Авторы и заявитель считают, что достижение технического результата - повышение теплоизоляционных свойств бетона, - зависит от повышения общей пористости материала, улучшение звукоизоляционных свойств обусловлено как увеличением пористости, так и наличием пор разных размеров, при улучшении деформативных характеристик бетона (прочность при изгибе), которая улучшается за счет образования продуктов гидратации волокнистой структуры. The authors and the applicant believe that the achievement of the technical result — an increase in the thermal insulation properties of concrete — depends on an increase in the overall porosity of the material, an improvement in sound insulation properties is due to both an increase in porosity and the presence of pores of different sizes, while improving the deformation characteristics of concrete (bending strength), which improves due to the formation of products of hydration of the fibrous structure.

Совместное присутствие тонкомолотого шлака металлургического производства, цемента и стеарата натрия усиливает гидратационную активность цемента и шлака, образуя большое количество частично закристаллизованных тоберморитоподобных гидросиликатов кальция (CSH(II)), которые имеют волокнистую структуру, препятствующую распространению звуковых волн в бетоне, а также образуются гидросиликаты состава 3CaO•Al₂O₃•1,17SiO₂•3,66H₂O (d/n= 3,09; 2,788; n = 1,600-1,620). Алюминиевая пудра, смешанная с пенообразующей добавкой стеарата натрия плотности 1,15-1,17 г/м³ в присутствии химической добавки "ДЭЯ" с pH 5,5-6 способствует образованию микропор определенного размера.The combined presence of finely ground slag of metallurgical production, cement and sodium stearate enhances the hydration activity of cement and slag, forming a large number of partially crystallized tobermorite-like calcium hydrosilicates (CSH (II)), which have a fibrous structure that prevents the propagation of sound waves in concrete, and also hydrosilicates of the composition 3CaO • Al ₂ O ₃ • 1.17 SiO ₂ • 3.66H ₂ O (d / n = 3.09; 2.788; n = 1.600-1.620). Aluminum powder mixed with a foaming additive of sodium stearate with a density of 1.15-1.17 g / m ³ in the presence of a chemical additive "DEYA" with a pH of 5.5-6 promotes the formation of micropores of a certain size.

Новая пенообразующая добавка стеарата натрия образует более крупные поры. Наличие в бетоне синтетического фиброволокна образует поры продолговатой формы. Наличие трех видов пор разной формы и размеров приводит к затуханию звуковой волны при ее распространении в бетоне, улучшая звукозащитные свойства бетона. A new foaming additive of sodium stearate forms larger pores. The presence of synthetic fiber in concrete forms an elongated pore. The presence of three types of pores of different shapes and sizes leads to the attenuation of the sound wave during its propagation in concrete, improving the soundproof properties of concrete.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что изобретение явным образом не следует из уровня техники и вся совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, позволяющее достичь указанный технический результат, т.е. изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень. Given the foregoing, we can conclude that the invention does not explicitly follow from the prior art and the whole set of essential features exhibits a new property that allows to achieve the specified technical result, i.e. The invention meets the eligibility criteria - inventive step.

Заявляемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", так как оно может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве для изготовления изделий с улучшенными теплозащитными и звукозащитными свойствами. The claimed invention meets the criterion of "industrial applicability", as it can be used in industrial and civil engineering for the manufacture of products with improved heat and sound protection properties.

Осуществимость изобретения подтверждена примерами конкретного выполнения. The feasibility of the invention is confirmed by examples of specific performance.

Пример конкретного выполнения
I. Изготовление теплоизоляционного бетона:
1. Дозируют цемент;
2. Дозирую тонкомолотый шлак металлургического производства;
3. Дозируют песок;
4. Дозируют фиброволокно;
5. Дозируют воду;
6. Дозируют химическую добавку "ДЭЯ" (см. ТУ 5743006-00353595-97) и выливают в отдозированную воду;
7. Приготавливают пенообразующую добавку:
раствор стеарата натрия, C₁₉H₂₉COONa•3C₁₉H₂₉COOH, плотности 1,15...1,17 г/см³, получают путем растворения хозяйственного мыла в теплой воде (t=25... 30^oC) и тщательно перемешивают раствор, получая пенообразующую добавку;
8. Дозируют полученную пенообразующую добавку;
9. Дозируют алюминиевую пудру;
10. Смешивают отдозированную алюминиевую пудру с отдозированной пенообразующей добавкой;
11. Приготавливают бетонную смесь перемешивая в смесителе отдозированные цемент, шлак металлургического производства, песок, фиброволокно и воду;
12. Приготавливают пену, взбивая в пеногенераторе пенообразующую добавку, смешанную с алюминиевой пудрой;
13. Приготавливают пенобетонную смесь, добавляя в полученную бетонную смесь пену, содержащую алюминиевую пудру, все тщательно перемешивают в течение 1,5...2,0 минут;
14. Пенобетонная смесь используется для изготовления изделий требуемой формы, и изготовления образцов для проведения физико-механических испытаний;
15. Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях при температуре 20±2^oC и при влажности воздуха не менее 95%, в течение 28 суток.Concrete example
I. Production of heat-insulating concrete:
1. Dose cement;
2. Dose finely ground slag of metallurgical production;
3. Dose sand;
4. Dose fiber;
5. Dose water;
6. DOSE chemical additive is dosed (see TU 5743006-00353595-97) and poured into dosed water;
7. Prepare a foaming additive:
sodium stearate solution, C ₁₉ H ₂₉ COONa • 3C ₁₉ H ₂₉ COOH, densities 1.15 ... 1.17 g / cm ³ , obtained by dissolving laundry soap in warm water (t = 25 ... 30 ^o C) and thoroughly mix the solution to obtain a foaming additive;
8. Dose the resulting foaming additive;
9. Dose aluminum powder;
10. Mix the dosed aluminum powder with the dosed foaming additive;
11. Prepare the concrete mixture by mixing in the mixer the dosed cement, slag of metallurgical production, sand, fiber and water;
12. Prepare the foam by whipping in the foam generator a foaming additive mixed with aluminum powder;
13. Prepare a foam concrete mixture by adding foam containing aluminum powder to the resulting concrete mixture, mix everything thoroughly for 1.5 ... 2.0 minutes;
14. Foam concrete mixture is used for the manufacture of products of the required shape, and the manufacture of samples for physical and mechanical tests;
15. Concrete hardening was carried out under normal conditions at a temperature of 20 ± 2 ^o C and at a humidity of at least 95%, for 28 days.

Результаты физико-механических испытаний представлены в таблице. The results of physical and mechanical tests are presented in the table.

Анализ данных таблице показывает, что предлагаемый состав обеспечивает получение теплоизоляционного бетона, из которого на 16...19% понижается звукопроницаемость стены, коэффициент теплопроводности понижается на 32%, прочность при изгибе повышается на 47...72% и прочность при сжатии увеличивается на 19...27%. An analysis of the data in the table shows that the proposed composition provides heat-insulating concrete, from which the sound permeability of the wall decreases by 16 ... 19%, the thermal conductivity decreases by 32%, the flexural strength increases by 47 ... 72% and the compressive strength increases by 19 ... 27%.

Теплоизоляционный бетон, характеризуемый физико-техническими характеристиками, указанными в таблице может быть использован для жилищного и гражданского строительства. Thermal insulation concrete, characterized by physical and technical characteristics indicated in the table, can be used for housing and civil engineering.

Источники информации
1. У. К. Махамбетова, Т.К. Солтамбеков, З.А. Естемесов "Современные пенобетоны" С-Пб, 1997г. стр. 103.Sources of information
1. U.K. Makhambetova, T.K. Saltambekov, Z.A. Estemesov "Modern foam concrete" St. Petersburg, 1997. p. 103.

2. Там же, стр. 142, прототип. 2. Ibid., P. 142, prototype.

3. Герке С.Г. "Получение и использование для строительства шлаковых экоматериалов", автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, С-Пб, 1994, 24 с. 3. Gerke S.G. "Obtaining and use for the construction of slag eco-materials", abstract of the dissertation for the degree of candidate of technical sciences, St. Petersburg, 1994, 24 pp.

4. Добавка в бетон "ДЭЯ" ТУ 5743-006-00353595-97. 4. Addition to DEYA concrete TU 5743-006-00353595-97.

Claims

Heat-insulating concrete, including cement, sand, a foaming additive, water, characterized in that it additionally contains finely ground slag of metallurgical production, in which the content of Fe (II) in an amount of not more than 4%, chemical additive "DEY" with a pH of 5.5 - 6, aluminum powder mixed with a foaming additive based on sodium stearate with a density of 1.15 - 1.17 g / cm ³ and synthetic fiber, in the following ratio, wt.%:
Cement - 43.0 - 46.2
Metallurgical slag - 12.0 - 14.4
Sand - 18.0 - 15.0
Foaming additive based on sodium stearate density 1.15 - 1.7 g / cm ³ - 9.5 - 10.3
Chemical additive "DAY" - 0.4 - 0.5
Aluminum powder - 0.5 - 0.6
Fiber - 1.4 - 1.8
Water - 12.0 - 14.4