Наноцимент, микробетон (сиал), пенобетон (PENOsial)
Изтегли
Пенза тел. 8-960-326-58-44
Нанотехнологии за строителната индустрия
Творческо сдружение "Наука" работи в областта на практическото използване на физични и химични ефекти в областта на наномащаба с цел създаване на нови материали, пестене на суровини, енергия и гориво.
Основната дейност на организацията е въвеждането на нанотехнологии в производството на едротонажни продукти.
В основата на всички разработени технологии са:
- Използване на ефекта на супрамолекулна полимеризация за получаване на колоидни състави и смолисти термопласти, включително неорганични, използването им за създаване на структурни материали и продукти от тях.
- Използване на прехода от микронно ниво на структурните елементи на материалите към нанониво за драстично подобряване на техните потребителски параметри.
- Използването на физико-механични и физико-химични ефекти, които се проявяват, когато микроструктурни компоненти с различни форми, размери и химичен състав се комбинират в един материал.
Организацията разработва оригинално технологично оборудване: смилане, формоване, сушене и др.
Разработените технологии и оборудване за тяхното внедряване са предназначени за серийно производство с цел постигане на технологичен пробив, технологично преоборудване на производството и монополно завладяване на пазара за нови продукти, включително в чужбина.
НАНОЦЕМЕНТ, МИКРО БЕТОН (SIAL),
Класическият портланд цимент е прах с частици от 1 микрон до 100 микрона със среден размер 20-40 микрона. Въпреки това, обикновено малки частици (по-малко от10 микрона) отсъстват поради слепването им в бучки и агломерацията с по-големи. Бучките и конгломератите не се разрушават по време на приготвянето на бетонната смес и следователно, ако не се използват повърхностноактивни вещества, само около 50% от използвания цимент участва в процеса на втвърдяване на бетона.
В цимент M400 30-40% от частиците са над 20 микрона. и те по принцип не могат да бъдат напълно хидратирани, т.к. ядрото на частицата е затворено от продукти на хидратация и процесът на отстраняване на материала е спрян. Степента на хидратация на цимента в бетона е 50-60%.
По този начин използването на обикновен портланд цимент води до огромен преразход на свързващото вещество (до половината от него се използва само като микропълнител).
Всъщност 30-50% от циментовите заводи работят, за да компенсират тези технологични загуби, т.е. празен.
100% използване на клинкерен материал е възможно само при преминаване към свързващи вещества със среден размер на частиците 100 пъти по-малък от обичайния. В този случай степента на хидратация достига 100%, а за да се получи степен на якост, може да се използва 30-50% по-малко клинкерен материал, като се замени с фино диспергирана добавка.
Преходът към супер фин цимент, чийто размер на частиците варира от 10 до 1000 nm със среден размер 200 nm, осигурява необичайни параметри:
- Степента на цимента се повишава до М 2000
- Максималният размер на порите в хидратния цимент намалява до 1 микрон, в резултат на което устойчивостта на замръзване рязко се увеличава.
- Процентът на използване на клинкерния материал се доближава до 100%
- Увеличава скоростта, с която се изгражда силата на марката.
Класическите бетони сакомпозити, състоящи се от пълнител (до 90% от теглото) и свързващо вещество (цимент) (10-15%). Размерът на частиците на свързващото вещество има стойности от 1 до 100 микрона, на пълнителя от 1000 до 50 000 микрона.
Микробетонът се състои от компоненти, чийто размер на частиците е 100 пъти по-малък от размера на конвенционалните бетонови компоненти. Свързващите частици в него са с диаметър 10 - 1000 nm, а пълнителят 10 - 500 микрона.
Микробетонът (сиал), с еднаква здравина с обикновения бетон, има:
Преходът от образуването на пори в бетон с диаметър 50-200 микрона към създаването на пори с 2 порядъка по-малки (0,5 - 2 микрона) води до факта, че якостта на порестия композит, която обикновено намалява бързо с увеличаване на празнотата, намалява по-бавно в близост до пенозиала. В тази връзка, при еднакво обемно тегло, якостта на пенобетона ще бъде 2–2,5 пъти по-висока от тази на обикновения пенобетон.
Топлопроводимостта на пенозиала е с 20-30% по-ниска от тази на пенобетона от същата марка.
Устойчивостта на замръзване на продуктите от пенобетон е с порядък по-висока от устойчивостта на замръзване на класическия пенобетон.
Технологията за производство на наноцимент, сиал, пенозиал и комплексите от оборудване за внедряването на тези технологии са разработени на ниво изобретения.“КЕРЛИТ” - НАНО-СВЪРЗВАЩО СРЕДСТВОВ горепосочения проект се прилага оригинална технология за получаване на конструктивни и топлоизолационни строителни материали с използване на наносуспензии от неорганични полимери от силикатен състав като свързващо вещество.
Като основна суровина се използва широко използван кварцов пясък или леярски отпадъци - изгорена формовъчна пръст.
По принцип суровината може да бъде всеки неорганичен полимер.
При производството на свързващото вещество първичният материал се раздробява във водна среда до размер на частиците от 10 до 100 nm.Концентрираната суспензия се стабилизира и запазва стягащите си свойства за известно време.
Приготвената маса - "КЕРЛИТ", при отстраняване на водата се сгъстява и при температура над 100 0 С се превръща в каменисто, много издръжливо, водоустойчиво тяло.
Укрепване на първичния материал и появата на водоустойчивост поради надмолекулната му ориентационна полимеризация.
Ефектът се проявява в обединяването на отделни микроструктурни елементи с надмолекулни размери, но не по-големи от 100 nm, когато водните молекули се отстраняват от тяхната повърхност. В този случай между частиците се образуват многобройни и силни необратими фазови контакти.
Установено е, че колкото по-малък е размерът на твърдофазните елементи на структурата на керлита, толкова по-здрав е материалът.
Използването на ефекта на супрамолекулна полимеризация на естествени неорганични полимери позволява да се направи технологичен пробив в производството на строителни материали.
Композитните материали под формата на смеси от керлит и различни видове пълнители могат да бъдат формовани чрез екструзия или полусухо пресоване и да получат широка гама от структурни продукти, например облицовъчни тухли, плочи, топлоустойчиви, киселинно устойчиви тухли и плочи, различни греди, дървен материал и др.
Цената на крайния продукт ще бъде по-ниска поради следните причини:
- Оригиналната суровина също се използва като пълнител.
- Укрепването изключва
б) използването на повишено налягане за интензифициране на втвърдяването, както при производството на пясъчно-варови тухли
Керлитовата маса след насищане с въздух е добър материал за производство на топло- и звукоизолационни продукти във форматаплочи, черупки, включително за високотемпературна изолация.
Керлитното свързващо вещество може да се използва и при производството на фасадни бои, топлоустойчиви, киселиноустойчиви покрития.
КЕРЛИТОБЕТОН и АРМОЛИТ
Якостта на скалите от базалт, кварцит достига 7000 kg cm 2, докато изкуствените аналози - бетон, имат якост до 1500 kg / cm 2, със средна якост не повече от 600 kg / cm 2.
Основната причина за ниската якост на изкуствените структурни строителни материали е тяхната хетерогенност, която причинява появата на динамични и топлинни напрежения, появата на микропукнатини и разрушаване при много малки натоварвания.
По този начин увеличаването на якостта се свежда до увеличаване на хомогенността на материала.
Възможно е да се постигне рязко увеличаване на хомогенността на структурния материал само чрез решаване на следните проблеми:
а) намаляване на размера на структурните елементи;
б) повишаване на адхезията на пълнителя и свързващото вещество;
в) засилване на осредняването на формовъчния пясък.
Творческо сдружение "Наука" под ръководството на В.В. Penner успешно реши тези проблеми.
В резултат на дългогодишната работа на целия екип бяха създадени два нови вида структурни композитни материали: керлитбетон и армолит, матрицата в които е „КЕРЛИТ” – алумосиликатен природен полимер, натрошен до наноразмери, като пълнителят в първия е изходен материал (пясък), а във втория – изходен материал (пясък) и влакна, или само влакна.
Технологията за получаване на тези материали се основава на ефекта от появата на свързващи свойства във всички неоорганични полимерни материали, смлени във водна среда до субмикронни размери.
Основните елементи на технологията:
1. Получаване на свързващо вещество от същия източникматериалът, от който е направен пълнителят.
2. Внимателно хомогенизиране на формовъчния материал.
3. Намаляване до икономически изгоден размер на пълнителя.
4. Формоване на продукти под възможно най-високо налягане.
5. Изсушаване на изделия след формоване. Проучванията показват, че за кварцов пясък, с намаляване на размера на пълнителя до 10 микрона, якостта на натиск на бетона curlite по време на полусухо формоване варира от 2000-4000 kg / cm 2
За да се увеличи якостта на огъване на якостта на удар, по този начин. Наука разработи оригинален композитен материал: армолит.
В този композит полимерната алумосиликатна матрица е напълнена с влакнест пълнител, чийто обемен дял варира от 5% до 70%.
Като пълнител се използват фибростъкло, ламеларни и иглени кристали.
Бетонът Curlite и Armolit са строителни конструкционни материали, предназначени за производство на изделия чрез полусухо пресоване и екструдиране под високо налягане (≥1000 kg/cm 2 ).
Продуктите имат повишени якостни параметри, водоустойчиви, водоустойчиви, устойчиви на корозия, имат повишена устойчивост на замръзване, устойчивост на износване.
Възможно е да се произвеждат плочи, листове, панели, валцувани продукти, плочки, шисти, дървен материал, греди, блокове, тухли.
Много обещаващо е използването на армолит за производството на тънкостенни продукти, получени чрез екструзия.
Например тръбите от армолит са достатъчно здрави, за да заменят металните във водопроводната мрежа, но са три пъти по-леки и два пъти по-евтини.
МИКРОАРБОЛИТ
Творческо сдружение "Наука" разработи метод за производство на строителни продукти на базата на слама, отпадъци от дъскорезници имебелно производство В резултат на използването на много ефективно свързващо вещество: наноцимент и специална обработка на растителен материал се получава материал, отговарящ на съвременните изисквания: "МИКРОАРБОЛИТ"
В зависимост от празнината на формовъчния материал продуктите имат различна плътност, топлопроводимост и якост.
Чрез леене във форми е възможно да се произвеждат продукти с плътност 400-800 kg / m³, якост от 10 до 35 kg / cm².
Чрез пресоване е възможно да се постигне плътност до 1300 kg/m³ и якост на натиск над 150 kg/cm². Сухата топлопроводимост на свръхплътните материали (1300 kg/m³) е сравнима с тази на дървото.
Суровините за горния материал са главно отпадъци: дърворезба (стърготини), мебелно производство (стърготини, прах от шлайфане), селско стопанство (слама).
Според технологията на ТО "Наука" растителните суровини се разрушават до отделни влакна и в това състояние се смесват с наноцимент.
Наноциментните частици се сорбират върху всички влакна, като ги покриват напълно с неорганичен филм, в резултат на което органичните влакна губят своите горими свойства. В допълнение, покритието предотвратява микробиологичното разрушаване на органичните вещества.
Индивидуалните влакна и съставки от дървени стърготини са механично свързани по време на хидратационната кристализация и образуват здрава структура.
Поради факта, че порите в минералното покритие на дървените стърготини са по-малки от 1 микрон, водата след изсушаване на продуктите не може да проникне в дървесните влакна и да предизвика тяхното набъбване.
Поради факта, че степента и дисперсията на наноциментните частици е много по-висока от тази на конвенционалното свързващо вещество, делът на пълнителя в микроарболита може да достигне 85% тегловни или 95% обемни.