Способ приготовления гипсового раствора для литьевых строительных материалов

(51) 04 28/14 (2006.01) 04 13/02 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ и может найти применение в строительной индустрии. Способ приготовления гипсового раствора для литьевых строительных материалов включает приготовление водного раствора поликарбоксилатного пластификатора с волластонитом, обработку водного раствора ультразвуком частотой 22-40 кГц в течении 1020 мин и перемешивание полученной смеси с двуводным гипсом, при следующем соотношении компонентов,гипс(45,0-55,0) масс,поликарбоксилатный пластификатор (0,1-0,2) масс,волластонит (10,0-20,0) масс, вода (34,8-34,9) масс. В результате реализации способа полученный раствор обладает растекаемостью 30-35 см,временем схватывания по прибору Вика 8-10 мин. Изделия, приготовленные из гипсового раствора,обладают прочностью на сжатие 14-16 МПа.(72) Мансуров Зулхаир Аймухаметович Мофа Нина Николаевна Черноглазова Татьяна Викторовна Калиева Асем Мухтархановна Шойбекова Асем Булатбеккызы(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт проблем горения Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГИПСОВОГО РАСТВОРА ДЛЯ ЛИТЬЕВЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к способу приготовления гипсового раствора, изделий из него Изобретение относится к способу приготовления гипсового раствора, изделий из него и может найти применение в строительной индустрии. Известен способ приготовления смеси для изготовления гипсовых форм и стержней при производстве отливок из цветных сплавов,включающий подготовку смеси из сухих ингредиентов гипса,пылевидного кварца,приготовление водного раствора алюмохромфосфатного связующего с поверхностноактивным веществом их перемешивание путем их барботажа с одновременной обработкой полученного раствора ультразвуком в течение 310 мин. (Патент РФ 2162762, МПК И 22 С 1/18,опубл. 10.02.2001) Недостатком известного способа является пониженная прочность (10-12 МПа) и повышенное время схватывания (18-38 мин) получаемого раствора. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ приготовления гипсового раствора с модификаторами и пластификаторами, включающий предварительное растворение модификатора и поликарбоксилатного пластификатора в воде с получением раствора, при этом модификатор выбирают из группы, состоящей из фосфоната и карбоната калия, смешивание раствора с сухими компонентами гипс и по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из добавок, повышающих прочность, ускорителей схватывания, замедлителей схватывания, крахмала, волокон и биоцидов.(Патент РФ 2417963, МПК С 04 В 28/14, 04 13/02, В 32 В 13/08, опубл. 10.05.2011) Недостатком известного способа является пониженная текучесть получаемого раствора (180200 мм) и прочность изделий из него. Задачей заявляемого технического решения является разработка способа приготовления гипсового раствора для литьевых строительных материалов,технический эффект которого заключается в повышенной текучести получаемого раствора и пониженном времени его схватывания, а также прочности гипсовых изделий,изготавливаемых из раствора, приготовленного заявляемым способом. Задача решается тем, что способ приготовления гипсового раствора для литьевых строительных материалов включает приготовление водного раствора поликарбоксилатного пластификатора с волластонитом, обработку водного раствора ультразвуком частотой 22-40 кГц в течении 1020 мин и перемешивание полученной смеси с двуводным гипсом, при следующем соотношении компонентов,гипс(45,0-55,0) масс,поликарбоксилатный пластификатор (0,1-0,2) масс,волластонит (10,0-20,0) масс, вода (34,8-34,9) масс. Существенным отличительны признаком заявляемого технического решения от известного является то,что в водный раствор поликарбоксилатного пластификатора дополнительно вводят волластонит и полученный водный раствор обрабатывают ультразвуком 2 частотой 22-40 кГц в течение 10-20 мин, при следующем соотношении компонентов, масс.Гипс 45,0-55,0 Волластонит 10,0-20,0 Поликарбоксилатный пластификатор 0,1-0,2 Вода 34,8-34,9 Согласно заявляемому способу в водный раствор пластификатора вводят волластонит с целью повышения прочности и трещиностойкости гипсовых изделий, изготавливаемых из раствора,приготовленного заявляемым способом. Волластонит имеет игольчатую форму частиц размерами до 100 мкм с высоким модулем упругости. Благодаря этому, он без изгибов равномерно распределяется в гипсовой матрице и эффективно армирует строительные материала,изготовленные из раствора, приготовленного заявляемым способом. Волластонит, обладая низким коэффициентом линейного термического расширения (6,510-6 град.-1), повышает трещиностойкость строительных материалов,изготовленных из гипсовых растворов.(Антипина С.А.,В.И. Верещагин С.А. Термостойкий волластонитовый материал для литья алюминия// Известия Томского политехнического Университета. - 2009. - Т.314,3. - С. 8-11 Русанова Л.Н., Русин М.Ю.,Горчакова Л.И. Керамика из природного волластонита для литейных установок алюминиевой промышленности // Огнеупоры и техническая керамика. - 2008 - 5. С.39-44 Калугин В.Г.,Костырев Ю.П., Куксин И.Г. Конструкционно теплоизоляционные материалы изделия на основе волластонита для алюминиевой промышленности // Новые огеупоры. - 2004. - 9. - С.8-9). Текучесть раствора обеспечивает водный раствор поликарбоксилатного пластификатора. В заявляемом способе приготовления гипсового раствора для литьевых строительных материалов водный раствор пластификатора и волластонита обрабатывают ультразвуком, в результате чего,получаемый раствор приобретает повышенную текучесть при пониженном времени его схватывания, в отличие от известного технического решения. В воде под воздействием ультразвука развивается процесс кавитации - образование воздушных пузырьков и их локальные взрывы. За счет выделения энергии этих взрывов повышается температура воды, что положительно влияет на растворимость компонентов в водном растворе. Максимальное кавитационное воздействие для водных сред происходит в диапазоне частот 2040 кГц при интенсивности воздействия 2-3 Вт/кв.см. При частотах ниже 20 кГц не возникает явления кавитации, а при частотах выше 40 кГц происходит значительный разогрев воды и разрушение водных кластеров.(В.Н. Хмелев,С.С. Хмелев,Р.Н. Голых,Р.В. Барсуков Повышение эффективности ультразвуковой обработки вязких и дисперсных жидких сред Ползуновский вестник,2010, 3, с.321-325) Ультразвуковая обработка водного раствора пластификатора и волластонита в диапазоне частот 20-40 кГц в течение 10-20 мин (время подобрано экспериментально) сопровождается диссоциацией воды на ионы и интенсивным диспергированием введенных в воду компонентов, вследствие чего требуется значительно меньшая концентрация пластификатора для достижения того же самого пластифицирующего эффекта в получаемом растворе и повышении его текучести. (В.Н. Хмелев,Ю.И. Захарьева, .Л. Верещагин Влияние Ультразвуковой обработки на изменение показателей электропроводности ирастворов Бийск Изд-во Алт ГТУ им И.И. Ползунова, 2012. 60 с.) Водо - гипсовое соотношение гипсового раствора влияет на его литьевые свойства и прочность гипсовых изделий, получаемых из него. Избыточная вода обеспечивает необходимую технологическую текучесть гипсового раствора,однако негативно влияет на прочностные свойства вследствие образования пор и пустот. Для снижения водогипсового соотношения используют пластификатор. Однако при повышенной концентрации поликарбоксилатного пластификатора отверждение гипсового раствора замедляется. Таким образом,минимизация содержания дорогостоящего поликарбоксилатного пластификатора необходима как для снижения себестоимости гипсовых изделий, так и для ускорения твердения получаемого гипсового раствора. Известно, что воздействие ультразвука на низко концентрационный водный раствор пластификатора сопровождается повышением его текучести.(В.В. Гончарук, В.Н. Смирнов, А.В. Сыроежкин,В.В. Маляренко. Кластеры и гигантские гетерофазные кластеры воды. Журн. Химия и технологии воды, 2007, том 29, 1.). При ультразвуковой обработке водного раствора волластонита и поликарбоксилатного пластификатора формируется эффективная водная система, при введении которой в гипс, происходит значительное изменение реологии гипсового раствора, повышение его текучести, и существенное повышение прочности гипсовых изделий. Количественное соотношение компонентов подобрано экспериментально. Способ приготовления гипсового раствора для литьевых строительных материалов выполняют следующим образом. 10,0-20,0 кг волластонита и 0,1-0,2 кг поликарбоксилатного пластификатора разводят в(34,8-34,9) л воды. Полученный водный раствор обрабатывают ультразвуком частотой 22-40 кГц в течении 10-20 мин и вводят в него 45,0-55,0 кг гипса. Все тщательно перемешивают. Раствор готов к заливке требуемых форм. Полученный раствор обладает растекаемостью 30-35 см, временем схватывания по прибору Вика 8-10 мин. Изделия из гипсового раствора, приготовленного заявляемым способом обладают прочностью на сжатие 1416 МПа. Технологические свойства приготовленного гипсового раствора для литьевых строительных материалов заявляемым способом и изделий из него сведены в таблицу 1. Пример 1 Для приготовления гипсового литьевого раствора применяют следующие материалы. В качестве гипса используют гипс строительный по ГОСТ 125-79 Индерборского месторождения(Республика Казахстан, м-ие Индербор) марки Г 5 Г 6. В качестве волластонита используют молотый волластонит дисперсности менее 200 мкм. В качестве поликарбоксилатного пластификатора используют продукт торговой марки 3902(производства Кубань-полимер,Россия,Краснодар). В качестве воды используют стандартная водопроводная вода г. Алматы. 20,0 кг волластонита и 0,1 кг поликарбоксилатного пластификатора разводят в 34,9 л воды. Полученный водный раствор обрабатывают ультразвуком частотой 22 кГц в течении 20 мин и вводят в него 45,0 кг гипса. Все тщательно перемешивают в течение 1 мин. Раствор готов к заливке требуемых форм. Полученный раствор обладает растекаемостью 30 см, временем считывания по прибору Вика 10 мин. Гипсовый раствор заливают в формы и после его твердения в естественных условиях,изделия обладают прочностью на сжатие 14 МПа. Таблица 1 Прототип Состав гипсовой смеси,Гипс Волластонит Поликабоксилатный пластификатор Модификаторы Вода Водо-твердое соотношение Параметры ультразвуковой обработки Частота, кГц Время, мин Свойства гипсового раствора Растекаемость, см Время схватывания по прибору Вика, мин Свойства гипсовых материалов Прочность на сжатие, МПа ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ приготовления гипсового раствора для литьевых строительных материалов, включающий приготовление водного раствора поликарбоксилатного пластификатора,перемешивание с двуводным гипсом,отличающийся тем, что в водный раствор пластификатора дополнительно вводят волластонит и полученный водный раствор обрабатывают ультразвуком частотой 22-40 кГц в течение 1020 мин, при следующем соотношении компонентов,масс. гипс 45,0-55,0 волластонит 10,0-20,0 поликарбоксилатный пластификатор 0,1-0,2 вода 34,8-34,9.