Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2455253

(19)

RU

(11)

2455253

(13)

C1

(51) МПК C04B28/26 (2006.01)

C04B38/00 (2006.01)

C04B111/40 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 - действует Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011107564/03, 01.03.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

01.03.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 01.03.2011

(45) Опубликовано: 10.07.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2285680 С2, 20.10.2006. RU 2200138 С2, 20.09.2003. RU 2098379 С1, 10.12.1997. RU 2173752 С2, 20.09.2001. RU 2363685 С1, 10.08.2009. RU 2333176 С1, 10.09.2008. RU 2171241 C1, 27.07.2001. RU 2317961 C1, 27.02.2008. RU 2109710 C1, 27.04.1998. RU 2209803 C1, 10.08.2003. GB 1550184 A, 09.10.1986.

Адрес для переписки:

127238, Москва, Локомотивный пр-д, 21, НИИСФ РААСН, Лаборатория 10-1, О.А. Виноградовой

(72) Автор(ы):

Бессонов Игорь Вячеславович (RU),

Сапелин Андрей Николаевич (RU),

Кордюков Николай Петрович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН) (RU)

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ МИКРОСФЕР

(57) Реферат:

Изобретение относится к строительной индустрии и, в частности, может быть использовано для получения теплоизоляционно-конструкционных и теплоизоляционных строительных материалов при изготовлении элементов зданий и сооружений в промышленном и гражданском строительстве. В способе получения конструкционно-теплоизоляционного строительного материала на основе алюмосиликатных микросфер, включающем перемешивание алюмосиликатных микросфер и вяжущего - жидкого стекла, формование, термообработку, выдержку, остывание, используют в качестве наполнителя жидкое стекло натриевое и/или калиевое с модулем 1-4 и плотностью 1,1-1,47 г/см 3 , осуществляют формование с удельной нагрузкой 1,5-5 МПа, термообработку, включающую: I этап термоудара - путем повышения температуры до 100-130°С за 7-15 минут, выдержку - при 100-130°С 7-15 минут, II этап термоудара - путем подъема температуры до 300-550°С в течение 10-30 минут, выдержку - 40-80 минут и остывание в печи в течение 5-8 часов, при следующем соотношении компонентов, % об.: алюмосиликатные микросферы 65-97, указанное жидкое стекло 3-35. Технический результат - получение негорючего материала с высокой прочностью при снижении средней плотности и теплопроводности. 1 пр., 2 табл.

Изобретение относится к области строительной индустрии и, в частности, может быть использовано для получения конструкционно-теплоизоляционных и теплоизоляционных строительных материалов при изготовлении элементов зданий и сооружений в промышленном и гражданском строительстве.

В современной промышленности при изготовлении теплоизоляционных материалов используются различные наполнители. Так, в последнее время стали применяться микросферы: искусственные и отходы производства ТЭЦ - полые газонаполненные стеклокристаллические алюмосиликатные микросферы размером в среднем от 20-50 мкм до 400-500 мкм, которые образуются при высокотемпературном факельном сжигании топлива. Алюмосиликатные микросферы благодаря свойственному им набору химических и физических характеристик нашли применение в производстве различных композиционных материалов, в частности легковесных наполнителей при изготовлении ограждающих сборных и монолитных изделий и конструкций. Изделия с добавлением микросфер обладают повышенной износостойкостью, легкостью, при этом высокой прочностью и низкой теплопроводностью.

Известен способ получения ячеистых строительных материалов, включающий получение пены в смесителе, перемешивание компонентов с использованием пенообразователя, жидкого стекла, формование полученной смеси, выдержку, распалубку, при этом используют жидкое стекло из микрокремнезема с силикатным модулем 2-4, причем сначала 1-7 частей указанного жидкого стекла с плотностью 1,18-1,20 г/см 3 перемешивают с пенообразователем в высокоскоростном смесителе принудительного действия до 10-12-кратного вспенивания, затем при постоянном перемешивании в полученную пену вводят 35-42 части указанного жидкого стекла плотностью 1,35-1,45 г/см 3 , полученную пену минерализуют микрокремнеземом - отходом производства кремния, а после распалубки осуществляют сушку (Патент РФ 2209803, МПК С04В 38/10, В28С 5/00, 2002 г.).

Известна сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционно-конструкционного материала, содержащая, масс.%: жидкое натриевое стекло из микрокремнезема с силикатным модулем 2÷3 и плотностью 1,2÷1,5 г/см 3 62,5-64,1, микрокремнезем 23,1-25, кремнефтористый натрий 6,25-6,4, золу-унос от сжигания обезвоженных осадков очистных сооружений промстоков Усть-Илимского ЛПК в печах с кипящим слоем 6,25÷6,4 (Патент РФ 2317961, МПК С04В 28/26, 2006 г.).

Известен способ получения материалов на основе жидкого стекла, включающий смешение жидкого стекла с водой и добавкой с последующим смешением с заполнителем, часть которого предварительно измельчена, формование изделий и их термообработку, при этом вначале измельчают смесь, состоящую из жидкого стекла, кварцевого песка, добавки и воды, затем добавляют немолотый заполнитель, а отформованные изделия подвергают термообработке при температуре 300-360°С (Патент РФ 2109710, МПК С04В 38/00, 1998 г.).

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изготовления поризованных теплоизоляционных материалов на основе жидкого стекла и несортированного боя технического стекла в условиях тепловой обработки при повышенном значении рН среды и интенсивном растворении аморфного кремнезема, сопровождающимся увеличением кремнеземистого модуля жидкого стекла, в основу которого был положен способ сухой минерализации пены. Снижение размеров пор до определенного предела достигается путем более интенсивного перемешивания пеномассы на этапе ее минерализации. Способ включает вспенивание пены в смесителе, перемешивание компонентов с использованием жидкого стекла и пенообразователя типа, совместимого со щелочной средой, в качестве которого использовались ПАВ катионового типа - оксид алкилдиметиламина или катамин, формование полученной смеси, предварительную сушку, расформовку, термообработку, выдержку (Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук на тему: «Поризованный теплоизоляционный материал на основе стеклобоя», автор Зайцева Е.И., Московский государственный строительный университет, 1998 г. (05.23.05 - Строительные материалы и изделия).

Известен теплоизоляционный состав, содержащий в качестве связующего жидкое минеральное стекло, в качестве огнеупорного наполнителя полые микросферы на основе кремнийсодержащего вещества и в качестве агента отверждения и структурообразования соль щелочного металла. Компоненты состава последовательно смешивают и готовят композицию, которую, в свою очередь разливают по формам. Образцы формуют при 300-400°С, остужают и извлекают из формы (Патент РФ 2098379, МПК С04В 28/24, С04В 111:20, 1997 г.).

Указанный теплоизоляционный материал по своим характеристикам не обладает необходимыми свойствами по теплопроводности при указанной плотности и прочности.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке способа получения теплоизоляционного материала с высокой относительной механической прочностью, при снижении средней плотности и теплопроводности, без использования дорогостоящих компонентов смеси.

Цель изобретения - получение конструкционно-теплоизоляционного прочного, экологически чистого негорючего материала.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе получения ячеистых конструкционно-теплоизоляционных строительных материалов, включающем перемешивание алюмосиликатных микросфер и вяжущего - жидкого стекла, формование, термообработку, выдержку, остывание, используется жидкое стекло натриевое и/или калиевое с модулем 1-4 и плотностью 1,1-1,47 г/см 3 , а формование осуществляется с удельной нагрузкой 1,5-5,0 МПа, при этом термообработка включает два этапа: I этап термоудара - путем повышения температуры до 100-130°С за 7-15 минут, выдержку - при 100-130°С 7-15 минут, II этап термоудара - путем подъема температуры до 300-550°С в течение 10-30 минут, выдержку - 40-80 минут и остывание в печи в течение 5-8 часов, при следующем соотношении компонентов: алюмо-силикатные микросферы 65-97% об., указанное жидкое стекло 3-35% об.

Приготовление материала осуществляется следующим образом.

Пример

Алюмосиликатные микросферы в количестве 65÷97% по объему и вяжущее вещество на основе минерализованных пен из жидкого стекла или жидкое стекло (натриево-калиевое), (натриевое [Na 2 O(SiO 2 )n] и/или калиевое [K 2 O(SiO 2 )n]) с модулем 1÷4 и плотностью 1,1÷1,47 г/см 3 в количестве 35÷3% по объему, соответственно, перемешивают в смесителе до образования однородной массы. Полученную смесь формуют с удельной нагрузкой 0,1÷7,0 МПа, производят термообработку, включающую повышение температуры до 100÷130°С за 7÷15 минут (термоудар - 1 этап), выдержку при 100÷130°С в течение 7÷15 минут, подъем температуры до 300÷550°С в течение 10÷30 минут (термоудар - II этап), выдержку - 40÷80 минут, остывание в печи в течение 5÷8 часов.

В таблицах 1, 2 представлены данные по результатам испытаний.

Предлагаемый способ изготовления конструкционно-теплоизоляционного строительного материала на основе алюмосиликатных микросфер позволяет получить материал с повышенными прочностными и теплозащитными характеристиками при его средней плотности 400-700 кг/м 3 .

Таблица 1

Составы по примерам

Алюмосиликатные микросферы, масс.%

Жидкое стекло, масс.%

Давление, пресс, МПа

Плотность, кг/м 3

Раствор силиката калия [K 2 O(SiO 2 )n]

Раствор силиката натрия [Na 2 O(SiO 2 )n]

Пример 1

70

30

-

32

540

Пример 2

85

-

15

16

450

Пример 3

65

35

-

32

600

Пример 4

65

-

35

50

700

Таблица 2

Составы по примерам

Теплофизические показатели готового продукта

Теплопроводность, Вт/м·°С, при 25°С

Плотность, кг/м 3

Прочность при сжатии, МПа

Морозостойкость (циклы)

В сухом состоянии материала

В условиях эксплуатационной влажности (20%)

Пример 1

0,175

0,24

540

11,0

100

Пример 2

0,16

0,22

450

6,0

50

Пример 3

0,185

0,26

600

13,0

100

Пример 4

0,22

0,30

700

17,0

100

Прототип

0,26-0,30

-

400-500

2,0-6,8

-

Формула изобретения

Способ получения конструкционно-теплоизоляционного строительного материала на основе алюмосиликатных микросфер, включающий перемешивание алюмосиликатных микросфер и вяжущего - жидкого стекла, формование, термообработку, выдержку, остывание, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют жидкое стекло натриевое и/или калиевое с модулем 1-4 и плотностью 1,1-1,47 г/см 3 , осуществляют формование с удельной нагрузкой 1,5-5 МПа, термообработку, включающую: I этап термоудара - путем повышения температуры до 100-130°С за 7-15 мин, выдержку - при 100-130°С 7-15 мин, II этап термоудара - путем подъема температуры до 300-550°С в течение 10-30 мин, выдержку - 40-80 мин и остывание в печи в течение 5-8 ч, при следующем соотношении компонентов, об.%:

алюмосиликатные микросферы

65-97

указанное жидкое стекло

3-35