Способ приготовления смеси для получения композиционного материала и изготовления декоративно-отделочных и декоративно-теплоизоляционных изделий из композиционного материала

Способ приготовления смеси для получения композиционного материала и изготовления декоративно-отделочных и декоративно-теплоизоляционных изделий из композиционного материала

Реферат

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к способам приготовления смеси для получения композиционного фиброцементного материала, и может быть использовано при изготовлении из этого материала декоративно-отделочных изделий, а при необходимости и плитного утеплителя двухслойных декоративно-теплоизоляционных плит для облицовки фасадов и устройства вентилируемых фасадов при возведении монолитных железобетонных зданий и других сооружений жилищного, промышленного и гражданского строительства.

Известен способ приготовления смеси для получения композиционного материала на основе цементного вяжущего (см. патент RU №2165399, кл. МКИ С04В 40/00, 04.10.1999) путем смешения цемента и, из расчета на 100 мас.ч. цемента, 20-100 мас.ч. микронаполнителя, 30-50 мас.ч. воды, 0,05-0,5 мас.ч. пластифицирующей добавки и 0,5-5 мас.ч. синтетического волокна, при этом перед смешением армирующие волокна предварительно подвергают механохимической активации (распушивают) в высоконапряженных аппаратах в смеси с наполнителем и водным раствором пластифицирующей добавки.

Недостатками данной смеси, обеспечивающей высокую прочность материала, являются энергоемкость процесса и, как следствие, высокая стоимость и невозможность получать плотные и прочные изделия с ровной и гладкой лицевой поверхностью.

Известен способ приготовления смеси для получения композиционного материала на основе цемента (см. патент USA №4261754, кл. НКИ 106/99, 04.05.1978), включающий смешение цемента, микронаполнителя, воды, диспергатора и армирующих волокон, при этом для упрочнения материала армирующие волокна имеют изменяющееся по длине поперечное сечение и расщепленные поверхностные участки, от которых протянуты фибриллы. Кроме того, для лучшего распределения и переплетения между собой волокна имеют разную от 6 мм до 18 мм длину.

Недостатками известного способа, позволяющего получать высокую прочность материала, являются сложность и высокая стоимость технологии изготовления дисперсных элементов из полиолефинового пленочного материала.

Известен полимерцементный состав (см. патент RU №2164899, кл. МКИ С04В 26/02, 12.07.1999), содержащий портландцемент, минеральные заполнители, воду и полимерную добавку при следующем содержании компонентов, мас.%: портландцемент - 16-32, минеральные заполнители - 45-60, вода - 14,8-21,5, пластификатор - 0,5-1,2 и полимерная добавка - 1,0-6,0. Введение полимерной добавки повышает прочность при сжатии и снижает водопоглощение.

К недостаткам известного полимерцементного состава следует отнести малое влияние введения полимерных добавок на повышение водостойкости и морозостойкости, а также на плотность материала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту, выбранным в качестве прототипа, является способ приготовления смеси для получения композиционного материала и изделий из композиционного материала (см. патент RU №2036886, кл. МКИ С04В 40/00, бюл. №16, 09.06.1995) путем смешения цемента и, из расчета на 100 мас.ч. цемента, 5-25 мас.ч. микронаполнителей, 20-35 мас.ч. воды, 2-4 мас.ч. пластифицирующей добавки и 2-18 мас.ч. армирующих волокон, при этом армирующие волокна добавляют в предварительно замешанную смесь из остальных составляющих.

Недостатками данной смеси являются низкие показатели удобоукладываемости формовочной смеси, измельчение и неравномерность распределения армирующего волокна по объему смеси и, как следствие, разброс прочностных показателей получаемого композиционного материала.

Целью изобретения является создание способа приготовления смеси с высокой удобоукладываемостью и формуемостью для получения композиционного фиброцементного материала, имеющего высокие показатели по прочности, морозостойкости и водостойкости, обеспечивающего получение плотных и прочных декоративно-отделочных изделий, например строительных элементов относительно малой толщины - плит с качественной лицевой поверхностью для облицовки зданий и двухслойных декоративно-теплоизоляционных плит с приформованным плитным утеплителем к композиционному фиброцементному материалу декоративно-облицовочного слоя для использования при устройстве вентилируемых фасадов зданий.

Данные задачи решаются согласно изобретению тем, что в способе приготовления смеси для получения композиционного фиброцементного материала путем смешения цементного вяжущего, песка, армирующих волокон, акрилового полимера, воды, пластифицирующей добавки и пигмента для улучшения распушки дисперсного волокна дополнительно вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ), а затем для уменьшения количества воздушных пор вводят пеногаситель, при этом на 100 мас.ч. цемента используют 20-30 мас.ч. песка, 0,8-6 мас.ч. армирующих волокон, 3-10 мас.ч. акрилового полимера, 15-30 мас.ч. воды, 0,5-1,5 мас.ч. пластификатора, 3-5 мас.ч. пигмента, 0,01-0,03 мас.ч. ПАВ и 0,03-0,8 мас.ч. пеногасителя, причем сначала в смеситель заливают воду, пластификатор и ПАВ, засыпают песок и производят распушивание дисперсного волокна, затем в смеситель вводят пигмент, заливают акриловый полимер, пеногаситель, засыпают цемент и производят перемешивание до получения требуемой консистенции смеси, при этом распушивание дисперсного волокна производят при скорости вращения рабочего органа смесителя 600-800 об/мин, и используют в качестве пластифицирующей добавки суперпластификатор на основе нафталинсульфокислоты и формальдегида ("С-3"), в качестве ПАВ пенообразователь "Пионер-128", в качестве армирующего волокна стеклянные волокна длиной 12 мм и 6 мм в соотношении соответственно 30% и 70%, в качестве акрилового полимера эмульсию акриловых сополимеров "Акрэмос-512" и в качестве пеногасителя пеногаситель "Пента-471", а в способе изготовления декоративно-отделочных и декоративно-теплоизоляционных изделий, например плит, из композиционного материала, включающем приготовление формовочной смеси и ее последующее формование, смесь готовят путем смешения цементного вяжущего, песка, армирующих волокон, акрилового полимера, воды, пластифицирующей добавки и пигмента, при этом в смесь для улучшения распушки дисперсного волокна дополнительно вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ), а для уменьшения количества воздушных пор вводят пеногаситель, при этом на 100 мас.ч. цемента используют 20-30 мас.ч. песка, 0,8-6 мас.ч. армирующих волокон, 3-10 мас.ч. акрилового полимера, 15-30 мас.ч. воды, 0,5-1,5 мас.ч. пластификатора, 3-5 мас.ч. пигмента, 0,01-0,03 мас.ч. ПАВ и 0,03-0,8 мас.ч. пеногасителя, причем сначала в смеситель заливают воду, пластификатор и ПАВ, засыпают песок и производят распушивание дисперсного волокна, затем в смеситель вводят пигмент, заливают акриловый полимер, пеногаситель, засыпают цемент и производят перемешивание до получения требуемой консистенции смеси, формуют изделия на формовочном конвейере методом непрерывного формования, при этом уплотнение смеси ведут с помощью скользящего виброштампа, и подвергают изделия тепловой обработке в формах, а при изготовлении декоративно-теплоизоляционных изделий к композиционному материалу декоративно-облицовочного слоя приформовывают плиты утеплителя в процессе изготовления.

Сущность изобретения состоит в том, что указанные признаки являются существенными вследствие получения новых технических, эксплуатационных и экономических эффектов.

Так, заявленное техническое решение в отличие от известных предлагает способ приготовления смеси для получения композиционного фиброцементного материала на базе нового элементного состава формовочной смеси, по которому фиброцементный состав содержит дополнительно ПАВ в качестве диспергатора для лучшей распушки фиброволокон, а именно пенообразователь анионного типа "Пионер-128" (синтетический пенообразователь по ТУ 2481-185-05744685-01 представляет собой водный раствор анионных ПАВ), хорошо сочетающийся с другими компонентами и хорошо расщепляющий пучки фиброволокон, и водорастворимый силиконовый пеногаситель типа "Пента-471" (водорастворимый силиконовый пеногаситель по ТУ 2257-001-40245042-98) для повышения плотности и удаления пузырьков воздуха, который при этом применяется в микроколичествах, потому что, будучи гидрофобизатором, снижает прочность материала. Повышение удобоукладываемости формовочной смеси до оптимального уровня в пределах 8-10 см ОК обеспечивается за счет введения части песка (до 20%) вместо цементного вяжущего, применения пластификатора "С-3" на основе нафталинсульфокислоты и формальдегида, хорошо сочетающегося с полимерным связующим - эмульсией сополимера эфиров акриловой и метакриловой кислот "Акрэмос-512" (ТУ 2241-262-05757593-2000), дающей после отверждения водостойкий полимер с высокой прочностью и эластичностью, исключающего хрупкое разрушение, и оптимизации состава. Повышение прочности, водостойкости и морозостойкости затвердевшего композита изделий обеспечивается за счет применения выбранного полимерного связующего указанного массового содержания в данной смеси, содержащей стеклянные фиброволокна длиной 12 мм и 6 мм в соотношении соответственно 30% и 70%, в отличие от горючих органических и полимерных волокон и слишком жестких для применения в производстве крупноразмерных плит небольшой толщины (1200х600х8-12 мм) металлических волокон, обладающего высокой водостойкостью, эластичностью и прочностью отвердевших продуктов, закупоривающих поры, и минимальным содержанием воды. Кроме того, добавление песка повышает удобоукладываемость, снижает водоцементное отношение (в/ц) и улучшает условия распушки фиброволокон. В способе изготовления декоративно-отделочных и декоративно-теплоизоляционных изделий, например плит, из композиционного материала, включающем приготовление формовочной смеси и ее последующее формование, смесь готовят вышеописанным способом до получения требуемой консистенции смеси, а затем формуют изделия на формовочном конвейере методом непрерывного формования, при этом уплотнение смеси ведут с помощью скользящего виброштампа, и подвергают изделия тепловой обработке в формах, а при изготовлении декоративно-теплоизоляционных изделий к композиционному материалу декоративно-облицовочного слоя приформовывают плиты утеплителя в процессе изготовления.

Таким образом, отличительными признаками заявленного способа приготовления смеси для получения композиционного фиброцементного материала являются утверждение его нового элементного состава с дополнительным введением ПАВ и пеногасителя, а также указанное оптимальное соотношение компонентов, порядок введения и обращения с компонентами смеси и собственно способ формования изделий.

Заявителю не известен способ приготовления смеси для получения композиционного материала и изготовления декоративно-отделочных и декоративно-теплоизоляционных изделий из композиционного материала с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого изобретения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Предлагаемое изобретение поясняется примерами реализации способа, где составы формовочной смеси приведены в табл.1, а результаты физико-механических испытаний образцов, приготовленных из этих смесей, представлены в табл.2.

Описание примера конкретного выполнения способа. Формовочную смесь для получения композиционного материала готовят следующим образом: соблюдая нижеследующий порядок введения и указанное соотношение компонентов, в смесителе-активаторе сначала готовят жидкую составляющую формовочной смеси из воды, пластифицирующей добавки, ПАВ, пигмента, песка и армирующих волокон и производят распушивание волокна в смесителе при скорости вращения рабочего органа смесителя 600-800 об/мин, затем в смесь вводят акриловый полимер, пеногаситель и цементное вяжущее (портландцемент или белый цемент). Смесь перемешивают до получения требуемой рабочей консистенции и подают на формование для изготовления декоративно-облицовочных изделий, а в случае изготовления декоративно-теплоизоляционных изделий в виде двухслойных плит на слой формовочной смеси укладывают штатный утеплитель. После формования плиты подвергают тепловой обработке в формах.

Использование изобретения с заявленной рецептурой смеси, последовательностью загрузки компонентов в смеситель и формования изделий позволит получать удобоукладываемые формовочные смеси, а затвердевший материал с повышенными физико-механическими свойствами, морозостойкостью и водостойкостью, обеспечивающими получение плотных и прочных декоративно-облицовочных и декоративно-теплоизоляционных изделий, в т.ч. строительных элементов относительно малой толщины - плит с качественной лицевой поверхностью для облицовки зданий и двухслойных декоративно-теплоизоляционных плит с приформованным плитным утеплителем к композиционному фиброцементному материалу декоративно-облицовочного слоя для использования при устройстве вентилируемых фасадов зданий.

Таблица 1
Наименование компонентов	Соотношение компонентов в мас.ч. в примерах
1	2	3	Аналог №2165399	Аналог №2164899
Портладцемент	100	100	100	100	100
Микронаполнитель	-	-	-	20	60-240
Песок	25	25	25	15-100	64-140
Дисперсное волокно	4,3	2,5	2,0	0,5-5,0	-
Акриловая эмульсия	5,0	8,9	8,0	-	7,1-25
Пластификатор	1,1	1,0	0,7	0,05-0,5	2,0-3,75
Поверхностно-активное вещество	0,015	0,01	0,02
Пеногаситель	0,3	0,3	0,4	-	-
Вода	25	23	20	30-50	46-134
Таблица 2
Наименование показателей	Значения показателей в примерах
1	2	3	Аналог №2165399	Аналог №2164899
Плотность, кг/м3	1689	1745	1770	1980-2150	-
Прочность при сжатии, МПа	36,7	43,9	39,7	-	28,5-38,9
Прочность при изгибе, МПа	16,0	17,8	15,1	19,5-37,8	-
Водопоглощение, %	3,6	3,0	2,3	-	-
Морозостойкость, цикл	300	300	300	-	-

1. Способ приготовления смеси для получения композиционного фиброцементного материала путем смешения цементного вяжущего, песка, фиброволокон, полимерного связующего, воды, пластифицирующей добавки и пигмента, отличающийся тем, что в смесь для улучшения распушки фиброволокон дополнительно вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ), а затем для уменьшения количества воздушных пор вводят пеногаситель, при этом на 100 мас.ч. цементного вяжущего используют 20-30 мас.ч. песка, 0,8-6 мас.ч. стеклянных фиброволокон длиной 12 и 6 мм в соотношении соответственно 30 и 70%, 3-10 мас.ч. полимерного связующего «Акрэмос-512», 15-30 мас.ч. воды, 0,5-1,5 мас.ч. пластификатора «С-3», 3-5 мас.ч. пигмента, 0,01-0,03 мас.ч. ПАВ - «Пионер-128» и 0,03-0,8 мас.ч. пеногасителя «Пента-471», причем сначала в смеситель заливают воду, пластификатор и ПАВ, засыпают песок и производят распушивание фиброволокон, затем в смеситель вводят пигмент, заливают полимерное связующее, пеногаситель, засыпают цементное вяжущее и производят перемешивание.

2. Способ приготовления смеси для получения композиционного фиброцементного материала по п.1, отличающийся тем, что распушивание фиброволокна производят при скорости вращения рабочего органа смесителя 600-800 об/мин.

3. Способ изготовления декоративно-отделочных изделий, например плит из композиционного материала, включающий приготовление формовочной смеси и ее последующее формование, отличающийся тем, что смесь готовят путем смешения цементного вяжущего, песка, фиброволокон, полимерного связующего, воды, пластифицирующей добавки и пигмента, при этом в смесь для улучшения распушки фиброволокон дополнительно вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ), а для уменьшения количества воздушных пор вводят пеногаситель, при этом на 100 мас.ч. цементного вяжущего используют 20-30 мас.ч. песка, 0,8-6 мас.ч. стеклянных фиброволокон длиной 12 и 6 мм в соотношении соответственно 30 и 70%, 3-10 мас.ч. полимерного связующего «Акрэмос-512», 15-30 мас.ч. воды, 0,5-1,5 мас.ч. пластификатора «С-3», 3-5 мас.ч. пигмента, 0,01-0,03 мас.ч. ПАВ - «Пионер-128» и 0,03-0,8 мас.ч. пеногасителя «Пента-471», причем сначала в смеситель заливают воду, пластификатор и ПАВ, засыпают песок и производят распушивание фиброволокон, затем в смеситель вводят пигмент, заливают полимерное связующее, пеногаситель, засыпают цементное вяжущее и производят перемешивание, формуют изделия на формовочном конвейере методом непрерывного формования, при этом уплотнение смеси ведут с помощью скользящего виброштампа, и подвергают изделия тепловой обработке в формах.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что к композиционному материалу декоративно-облицовочного слоя в процессе изготовления приформовывают плиты утеплителя.