RU2174499C2

RU2174499C2 - Способная к отверждению смесь и способ изготовления звукоизолирующей конструкции пола

Info

Publication number: RU2174499C2
Application number: RU99125654/03A
Authority: RU
Inventors: Кристиан СТРАНДГААРД (DK); Кристиан СТРАНДГААРД
Original assignee: ЗИКА АГ, форм. Каспар Винклер и Ко.
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 2001-10-10

Abstract

Изобретение относится к смеси, способной к отверждению, и к способу ее приготовления. Технический результат - получение однородной смеси заданной текучести и с повышенной структурной целостностью. Отверждаемая смесь ингредиентов, содержащая оксид магния, хлорид магния, воду, упругосжимаемые волокна, наполнитель, содержит указанные ингредиенты в следующих количествах: MgO - 12 - 18% по весу, MgCl₂ - 12 - 18% по весу, Н₂О - в количестве, соответствующем получению вместе с ингредиентом MgCl₂ суспензии с плотностью 1,16 - 1,20 г/см³, и упругосжимаемые волокна и наполнитель - баланс до 100%, причем упругосжимаемые волокна содержат лигнинные волокна, такие как древесные стружки или опилки, наполнитель содержит зернистый, существенно безводный поглощающий материал, при этом часть наполнителя содержит пористый материал, такой как пористый глиняный агрегат, пеностекло, пористые полимеры или пемза, или часть наполнителя содержит измельченный агрегат, такой как очень мелкий гравий или каменная пыль, баланс содержит лигнинные волокна в количестве 40 - 60% по объему или баланс содержит пористый материал в количестве 20 - 30% по объему, баланс может содержать измельченный агрегат, такой как очень мелкий гравий или каменная пыль, в количестве 20 - 30% по объему. Способ изготовления звукоизолирующей конструкции пола, расположенной поверх основания пола и в пределах ограничивающих его стен, характеризуется наличием следующих этапов: наложение слоя мягких упругих матов поверх основания пола, размещение прокладочного листа, содержащего мягкий упругий материал, вдоль ограничивающих пол стен и по меньшей мере частично поверх верхней стороны слоя матов, наливание смеси, содержащей оксид магния, хлорид магния, воду, упругосжимаемые волокна и наполнитель, поверх матов, при этом указанный наполнитель содержит пористый материал, такой как пористый глиняный агрегат, пеностекло, пористые полимеры или пемзу, выравнивание верхней поверхности смеси и выдержка ее до отверждения с формированием твердой плиты. 2 с. и 7 з.п.ф-лы.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к смеси, способной к отверждению и содержащей оксид магния и хлорид магния. Кроме того, изобретение относится к способу изготовления звукоизолирующей конструкции пола.

Уровень техники
Смеси оксида магния и хлорида магния, иногда называемые магнезиальным цементом, известны специалистам в этой области как связующие вещества при настилке промышленных полов, задачам которой они отвечают в силу своей высокой эластичности и хороших свойств с точки зрения прочности на изгиб и разрыв. Специалистам известно также производство облегченных строительных плит, содержащих магнезиальный цемент в комбинации с древесными стружками.

Опубликованная патентная заявка Германии N DE 4108562 в качестве соединения для выравнивания пола предлагает смесь необработанных древесных стружек с гранулированным вспененным полистиролом, объединенную с керамическими агрегатами и затвердевающим в воде связующим веществом, таким как цемент или алебастр. В порядке альтернативы для керамического агрегата публикация предлагает также пористый глиняный агрегат или пемзу, а также другие вещества.

В международной патентной публикации N WO 89/02422, которая может рассматриваться в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения, описывается способная к отверждению магниево-цементная композиция, содержащая оксид магния, хлорид магния и необработанные опилки волокон длинноволоконных древесных пород. В предлагаемой композиции содержание хлорида магния составляет приблизительно одну треть по весу от содержания оксида магния. Предлагаемые применения включают в себя использование заявляемых объектов в качестве соединения для выравнивания пола или для изготовления продуктов в виде отливок, таких как кафель и т.п. Среди других преимуществ, сформулированных в связи с этой композицией, главными являются уменьшение влажных выделений и пыли, улучшенный контроль качества продукции и звукопоглощение.

При разработке изобретения обнаружено, что магнезиальный цемент проявляет сильную склонность к расширению в процессе отверждения. Вполне вероятны относительные расширения порядка 1%. При такой степени расширения плита пола в зависимости от ее размеров и граничных напряжений может треснуть и сломаться. Расширение протекает медленно, но непрерывно возрастает в течение длительного периода времени. Указанное обстоятельство затрудняет точный контроль расширения на ранних стадиях и означает, что риск саморазрушения сохраняется в течение долгого времени.

На практике тенденция к расширению ограничивает применение магнезиального цемента в качестве связующего вещества для продуктов, отливаемых в литейных формах, или для выравнивающих пол соединений, укладываемых в относительно тонкие слои и прилипающих к основанию пола, которое служит для удержания слоя магнезиального цемента в нужном положении.

При создании настоящего изобретения было обнаружено также, что примешивание древесных волокон в любом заметном количестве придает смеси липкость и вязкость, что затрудняет ее перемешивание до хорошей консистенции и нанесение. Недостаточное перемешивание ухудшает структурную целостность затвердевшего продукта и, по всей вероятности, обостряет проблемы расширения.

Сущность изобретения
Изобретение предлагает способную к отверждению смесь ингредиентов, содержащую оксид магния, хлорид магния, воду, упруго сжимаемые волокна и наполнитель. При этом, в отличие от ближайшего аналога по международной заявке WO 8902422, ингредиенты, составляющие смесь, выбраны в следующих количествах:
- MgO - от 12 до 18% по весу,
- MgCl₂ - от 12 до 18% по весу,
- H₂O - в количестве, соответствующем получению вместе с ингредиентом,
- MgCl₂ - суспензии с плотностью в интервале от 1,16 до 1,20 г/см³, и
- упруго сжимаемые волокна и наполнитель - баланс до 100%.

Смесь, обладающая совокупностью перечисленных признаков, сохраняет положительные свойства магнезиального цемента (высокую эластичность и прочность на изгиб и разрыв, а также звукопоглощение в материале) и в то же время обеспечивает существенное (десятикратное по сравнению с другими магнезиальными цементами) уменьшение склонности к расширению. Легко достигаются степени расширения порядка 1/1000; это означает, что без каких-либо проблем могут быть отлиты даже большие плиты. Смесь легко перемешивается и удобна в применении. Прочность смеси после отверждения сопоставима с прочностью обычных цементов.

Представляется, что это свойство смеси согласно изобретению связано с несколькими факторами. Наполнитель служит для ослабления тенденции к расширению, замещая соответствующие объемы оксида магния и хлорида магния. По всей вероятности, упруго сжимаемые волокна сдерживают расширение и одновременно с этим обладают способностью при сжатии гасить его по внутреннему механизму.

Хотя могут применяться различные пропорции между ингредиентами, представляется, что приблизительно равные весовые соотношения MgCl₂ и MgO будут приводить к формированию прочных и стабильных кристаллических структур в отвержденном продукте.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения упруго сжимаемые волокна содержат волокна лигнина, такие как древесные стружки или опилки. Эти волокна, предпочтительно взятые в количестве от 40 до 60% баланса по объему, предпочтительно тщательно измельчают, чтобы жидкая смесь до момента отверждения сохраняла текучесть.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения наполнитель содержит зернистый, существенно безводный поглощающий материал. При этом часть наполнителя предпочтительно содержит пористый материал, такой как пористый глиняный агрегат, пеностекло, пористые полимеры или пемза. Пористый материал, предпочтительно содержащийся в количестве от 20 до 30% баланса по объему, уменьшает плотность соединения и способствует гашению расширения по внутреннему механизму, при этом сферические полости пористого материала обладают способностью к внутреннему коллапсу таким образом, чтобы уменьшить любое давление в их непосредственном окружении. Текучесть смеси указанные полости не ухудшают.

Согласно предпочтительному варианту осуществления часть наполнителя содержит также измельченный агрегат, такой как очень мелкий гравий или каменная пыль. Эти материалы, предпочтительно составляющие от 20 до 30% баланса по объему, способствуют формированию отличной прочности смеси после отверждения.

Кроме того, изобретение включает в себя способ изготовления звукоизолирующей конструкции пола, расположенной поверх основания пола и в пределах ограничивающих его стен. В отличие от ближайшего аналога способ по изобретению предусматривает наличие следующих этапов:
- наложения слоя мягких упругих матов поверх основания пола,
- размещения прокладочного листа, содержащего мягкий упругий материал, вдоль ограничивающих пол стен и по меньшей мере частично поверх верхней стороны слоя матов,
- наливания смеси, содержащей оксид магния, хлорид магния, воду, упруго сжимаемые волокна и наполнитель, поверх матов, при этом указанный наполнитель содержит пористый материал, такой как пористый глиняный агрегат, пеностекло, пористые полимеры или пемзу,
- выравнивания верхней поверхности смеси и
- выдержки ее до отверждения с формированием твердой плиты.

Этим способом может быть изготовлена звукоизолирующая конструкция пола, пригодная для установки поверх основания пола. Главный технический результат, обеспечиваемый способом, включающим перечисленные существенные признаки, заключается в получении конструкции пола, у которой указанный верхний слой содержит твердую плиту, отлитую путем выливания смеси ингредиентов, содержащей оксид магния, хлорид магния, воду, упруго сжимаемые волокна и наполнитель (пористый глиняный агрегат, пеностекло, пористые полимеры или пемзу) поверх матов и в пределах прокладочных средств, адаптированных для установки прокладки у ограничивающих пол стен. Прокладочные средства предпочтительно содержат прокладочный лист, в состав которого входит мягкий упругий материал, помещенный вдоль ограничивающих пол стен и по меньшей мере частично расположенный поверх верхней стороны слоистых матов.

Способ по изобретению обеспечивает создание звукоизолирующей конструкции пола, содержащего "плавающую" плиту, изготовленную из смеси согласно изобретению. "Плавающее" устройство этой плиты с помощью мягкой упругой опоры снизу, а также вдоль всех сторон прерывает любую передачу звука или вибрационных волн по корпусу и обеспечивает таким образом отличные звукоизолирующие возможности. Кроме того, изолирующие свойства усиливаются за счет особенностей глушения звука, присущих смеси согласно изобретению. Плита пола даже при очень больших форматах может быть отлита прямо на месте.

Хотя эта конструкция пола может иметь самое общее применение, особые преимущества она имеет в критических случаях, таких как корабельные помещения, в которых пространства узки, а требования к весу, огнестойкости, звукоизоляции и изоляции от вибраций экстремальны.

Далее особенности, преимущества и решаемые задачи изобретения будут раскрыты более подробно с помощью прилагаемого детального описания конкретных модификаций выполнения и из ссылок на прилагаемые фигуры чертежей.

Перечень фигур чертежей
Фиг. 1 представляет собой график, иллюстрирующий расширение в образцах, изготовленных из двух соединений магнезиального цемента, при этом образец А содержит соединение согласно изобретению, а образец В содержит ранее известное соединение магнезиального цемента,
фиг. 2 представляет собой вертикальный разрез фрагмента звукоизолирующей конструкции пола согласно изобретению.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Пример А:
Были отмерены следующие количества ингредиентов:
70 кг воды,
50 кг хлорида магния,
50 кг оксида магния и
157 кг балласта, выполняющего функцию наполнителя.

Балласт содержит заранее приготовленную смесь, включающую при измерении по объему:
одну часть пористого глиняного агрегата,
одну часть каменной пыли и
две части тонко измельченных древесных стружек.

157 кг этой смеси составляют объем, равный 193 л.

Хлорид магния смешивают с водой и перемешивают до получения гомогенной смеси. После этого подмешивают оксид магния и балласт.

В одном из вариантов этой операции воду не отмеряют предварительно, а добавляют постепенно к хлориду магния, который перемешивают, контролируя плотность суспензии. Надлежащая смесь образуется, когда хлорид магния хорошо суспендируется, а плотность окажется в интервале от 1,16 до 1,20 г/см³.

Образцы были отлиты в формы и отверждены. Их плотность составляла приблизительно 1,3 г/см³.

Для образцов, отлитых из смеси примера А, провели испытания на сжатие. Испытуемые образцы показали способность выдерживать до надлома нагрузку 20•10⁷ дин/см².

Пример Б.

Те же ингредиенты, что и в примере А, за исключением балласта, который в данном случае замещают на 250 кг очень мелкого гравия, составившего объем 193 л. Процедура смешивания та же, что и в примере А.

Пример В.

Были отмерены следующие количества ингредиентов:
70 кг воды,
50 кг хлорида магния,
50 кг оксида магния и
112 кг наполнителя-балласта.

Балласт содержит заранее приготовленную смесь, включающую при измерении по объему:
шесть частей тонко измельченных древесных стружек,
три части пористого глиняного агрегата,
три части пористого перлита и
две части пористой зольной пыли.

Испытуемые образцы были отлиты в формы и отверждены. Плотность составляла 0,9 г/см³. Испытания на сжатие показали, что прочность несколько ниже, чем у образца примера А.

Из смесей примеров А и Б были отлиты испытуемые образцы размером 100 x 100 x 400 мм. Их выдержали до отверждения в условиях контролируемого климата при температуре 23^oC и относительной влажности 43%. Расширение в процессе отверждения регистрировалось через различные временные интервалы в течение приблизительно 9 дней.

Результаты этих измерений приводятся на графике фиг. 1. Для обоих испытуемых образцов этот график показывает относительно быстрое расширение в течение первых 48 часов. После этой стадии кривые расходятся: для образца А после 216 часов расширение составляет приблизительно 0,73/1000 с последующей тенденцией к понижению уровня относительно этой точки, в то время как для образца В на той же стадии расширение составляет приблизительно 1,16/1000, причем скорость дальнейшего роста не уменьшается.

Замечено, что конкретное расширение может зависеть от конкретных размеров и формы. Во всяком случае, кривая подтверждает, что расширение для смеси согласно изобретению происходит гораздо медленнее, чем для других смесей, и ограничивается приемлемыми уровнями.

Фиг. 2 иллюстрирует вертикальный разрез фрагмента корабельного помещения, в котором была установлена звукоизолирующая конструкция пола. Это помещение по сути размещено поверх горизонтального основания пола 1 и в пределах вертикальных подпорных стен 2, причем оба этих компонента содержат твердые стальные листы, являющиеся частью конструкции корабля.

Поверх основания пола размещают слой мягких упругих матов 3, таких как волокна минеральной ваты или минеральная силикатная шерсть. Толщина этих матов может составлять величину в интервале от 10 до 200 мм, например, 50 мм.

Над этим слоем матов и вдоль подпорных стен кладут прокладочный лист 4, также содержащий мягкий упругий материал, такой как волокна минеральной ваты или минеральная силикатная шерсть. В одном из примеров вертикальный размер этого листа и толщина по горизонтали могут составлять соответственно 25 мм и 10 мм. Используя слой матов и листы в качестве формы, смесь, приготовленную согласно примеру А, наливали и разравнивали, формируя слой глубиной 25 мм, а затем выдерживали до отверждения. После выдержки смесь образует твердую плиту, поддерживаемую и ограниченную упругими минеральными волокнами и не имеющую прямого контакта с конструкцией корабля. Для обеспечения привлекательного вида верхней поверхности плиту после выдержки покрывают ковром 6.

Эта конструкция пола представляет собой отличную звукопоглощающую систему. Плита выдерживает все обычные функциональные нагрузки, например размещение и подвижку мебели и даже установку легких перегородок непосредственно поверх плиты.

Конструкция пола была с успехом установлена в корабельном помещении размером 20 на 50 м. Плита пола отливалась в виде единого монолита, покрывающего всю площадь, и без формирования температурных швов (компенсаторов температурного расширения). Никаких трещин не наблюдалось.

В зависимости от толщины матов из минеральной силикатной шерсти структура может иметь толщину от 35 мм, а вес, добавленный этой конструкцией пола, может составлять всего 37 кг/м² для 25 мм плиты с составом согласно примеру А, расположенной поверх 30 мм матов из минеральной силикатной шерсти, или 27 кг/м² для 25 мм плиты с составом согласно примеру В, расположенной поверх 30 мм матов из минеральной силикатной шерсти.

Хотя различные компоненты, структуры и способы согласно изобретению описывались выше на основе конкретных примеров, это не исключает применения таких компонентов, структур и способов в других конструкциях, а также возможности изменения конфигурации или их собственной патентоспособности. Хотя рассматривались только конкретные примеры, детальное разъяснение ставит своей единственной целью облегчение понимания сущности изобретения и не имеет в виду ограничение его пределов, которые определяются исключительно прилагаемой формулой изобретения.

Claims

1. Отверждаемая смесь ингредиентов, содержащая оксид магния, хлорид магния, воду, упругосжимаемые волокна, наполнитель, отличающаяся тем, что содержит указанные ингредиенты в следующих количествах: MgO - 12 - 18% по весу, MgCl₂ - 12 - 18% по весу, H₂O - в количестве, соответствующем получению вместе с ингредиентом MgCl₂ суспензии с плотностью в 1,16 - 1,20 г/см³ упругосжимаемые волокна и наполнитель - баланс до 100%.

2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что упругосжимаемые волокна содержат лигнинные волокна, такие, как древесные стружки или опилки.

3. Смесь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что наполнитель содержит зернистый, существенно безводный поглощающий материал.

4. Смесь по п.3, отличающаяся тем, что часть наполнителя содержит пористый материал, такой, как пористый глиняный агрегат, пеностекло, пористые полимеры или пемза.

5. Смесь по п.3 или 4, отличающаяся тем, что часть наполнителя содержит измельченный агрегат, такой, как очень мелкий гравий или каменная пыль.

6. Смесь по п.5, отличающаяся тем, что баланс содержит лигнинные волокна в количестве 40 - 60% по объему.

7. Смесь по п.5 или 6, отличающаяся тем, что баланс содержит пористый материал в количестве 20 - 30% по объему.

8. Смесь по п.5, или 6, или 7, отличающаяся тем, что баланс содержит измельченный агрегат, такой, как очень мелкий гравий или каменная пыль, в количестве 20 - 30% по объему.

9. Способ изготовления звукоизолирующей конструкции пола, расположенной поверх основания пола и в пределах ограничивающих его стен, отличающийся наличием следующих этапов: наложение слоя мягких упругих матов поверх основания пола, размещение прокладочного листа, содержащего мягкий упругий материал, вдоль ограничивающих пол стен и по меньшей мере частично поверх верхней стороны слоя матов, наливание смеси, содержащей оксид магния, хлорид магния, воду, упругосжимаемые волокна и наполнитель, поверх матов, при этом указанный наполнитель содержит пористый материал, такой, как пористый глиняный агрегат, пеностекло, пористые полимеры или пемзу, выравнивание верхней поверхности смеси и выдержка ее до отвердения с формированием твердой плиты.