Бетонная смесь
Владельцы патента RU 2377215:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к бесцементным составам бетонных смесей из отходов промышленности. Технический результат - использование в составе бесцементной бетонной смеси исключительно общедоступных техногенных отходов местной промышленной сырьевой базы, не требующих дополнительной их переработки, а именно - помола до удельной поверхности 400-450 м2/кг, специального обжига или тепловой обработки исходных компонентов, изменения технологии производства, получив прочность при этом в возрасте 28 суток не менее 10 МПа (М 100). Бетонная смесь содержит, мас.%: молотый сталелитейный шлак - 86-88, шлам - активизатор, полученный в результате нейтрализации известью отработанных электролитов тяговых кислотных аккумуляторов - 7-8, горелые породы шахтного отвала - 5-6, причем указанные шлак и порода совместно молотые до удельной поверхности 300-320 м2/кг. 2 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к бесцементным составам бетонных смесей из отходов промышленности.
Известны составы бесцементной бетонной смеси, включающие сталелитейный шлак текущего выхода, добавки: ЛСТ (пластифицирующая, отход производства целлюлозы) и "Прогресс" (поризующая, вторичный алкилсульфат натрия - моющее средство), воду. При этом прочность составов бетонной смеси в возрасте 28 суток составляет 5,6-8,1 МПа (М 50, М 75) [1].
Недостатком известных составов является низкая прочность бетонной смеси.
Наиболее близким из аналогов является состав бетонной смеси [1], содержащий молотый сталелитейный шлак текущего выхода, добавку ЛСТ (пластифицирующую, отход производства целлюлозы), воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Шлак сталелитейный текущего выхода, кислый (СЦЛ-1) | 57,9-61,3 |
| Шлак сталелитейный текущего выхода, основный (СЦЛ-2) | 26,8 |
| ЛСТ | 0,3 |
| Вода | 14,4-15 |
Бетонная смесь данного состава позволяет утилизировать отходы производства, имеет прочность в возрасте 28 суток 10,8-21,0 МПа (М 100, М 150, М 200) [1], однако имеет существенный недостаток: для использования в составе бетонной смеси основного шлака (СЦЛ-2) требуется дополнительная его переработка (помол до удельной поверхности 400-450 м2/кг), а значит изменение технологии производства (технологической линии).
Задачей предлагаемого изобретения является использование в составе бесцементной бетонной смеси исключительно общедоступных техногенных отходов местной промышленной сырьевой базы, не требующих дополнительной их переработки (помола до удельной поверхности 400-450 м2/кг, специального обжига или тепловой обработки исходных компонентов), а значит изменения технологии производства (технологической линии), получив прочность при этом в возрасте 28 суток не менее 10 МПа (М 100).
Сущность изобретения состоит в том, что бетонная смесь, включающая молотый сталелитейный шлак текущего выхода и добавку, согласно изобретению, содержит в качестве добавки шлам - активизатор, полученный в результате нейтрализации известью отработанных электролитов тяговых кислотных аккумуляторов, дополнительно - горелые породы шахтного отвала, причем указанный шлак и порода совместно молотые до удельной поверхности 300-320 м2/кг, при следующем соотношении, мас.%:
| Указанный шлак | 86-88 |
| Указанные горелые породы | 5-6 |
| Указанный шлам | 7-8 |
Заявляемый состав бетонной смеси не содержит цемент, а за счет ввода добавки - шлама (активизатора, полученного в результате нейтрализации известью отработанных электролитов тяговых кислотных аккумуляторов) и горелой породы шахтного отвала прочность бетонной смеси в возрасте 28 суток составляет 11,73 МПа (М 100).
Средняя плотность заявляемой бетонной смеси - 2000 кг/м3, водостойкая, равномерность изменения объема выдерживает. Начало схватывания - 20 часов, что может быть удобно для транспортировки на большие расстояния, выполнения монолитных участков при монтаже сборных конструкций, а также ремонтных работ большого объема с необходимостью предварительной подготовки места бетонирования.
Для приготовления заявляемой смеси применяются:
- Сталелитейный шлак (конверторный ОАО «ЗСМК») текущего выхода, химический состав которого в массовых процентах: SiO2 - 35,1; Al2O3 - 8,43; Fe2O3 - 1,92; FeO - 2,8; MnO - 1,14; CaO - 29,0 (в т.ч. СаОсвоб. - 0,42); MgO - 20,5; SO3 - 0,04; P2O5 - 0,14.
Горелые породы шахтного отвала (шахта Абашевская), химический состав которых в массовых процентах: SiO2 - 42,63; Al2O3 - 15,63; Fe2O3 - 5,78; FeO - 1,47; MnO - 0,21; CaO - 3,36 (в т.ч. СаОсвоб. - 0,65); MgO - 6,75; TiO2 - 0,72; SO3 - 1,13; P2O5 - 0,06; средняя плотность 1,8 г/см3; минералогический состав: глинистые сланцы - 48%, песчанистые сланцы - 27%, песчаники - 20%, углистые сланцы - 3%, карбонатные породы - 2%.
- Шлам, полученный в результате нейтрализации известью отработанных электролитов тяговых кислотных аккумуляторов, химический состав и основные характеристики которых представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||
| Химический состав и основные характеристики отработанных электролитов | ||
| № п/п | Наименование показателей | Характеристики пробы |
| 1. | Плотность раствора, г/см3 | 1,266 |
| 2. | Показатель активности водородных ионов (рН раствора) | <1,0 |
| 3. | Среда | Кислая |
| 4. | Концентрация раствора, % | 35,6 |
| 5. | Содержание в растворе сульфат-ионов (SO4 2-), % | 30,39 |
| 6. | Содержание в растворе ионов свинца (Pb2+), % | 0,18 |
При приготовлении бетонной смеси шлаки сталелитейного производства текущего выхода (после магнитной сепарации с отделением металлических включений - скрапа, зерен) и горелые породы шахтного отвала совместно размалывают в шаровой мельнице до удельной поверхности 300-320 м2/кг и тщательно перемешивают в сухом виде.
Совместный помол в шаровой мельнице оптимален до удельной поверхности 300-320 м2/кг (максимально возможной для данного вида оборудования и достаточной для достижения бетонной смесью прочности в возрасте 28 суток не менее 10 МПа (М 100)). При помоле до удельной поверхности менее 300 м2/кг снижается прочность бетонной смеси.
Изготовленную смесь затворяют шламом, полученным в результате нейтрализации известью отработанных электролитов тяговых кислотных аккумуляторов с водошламовым отношением 0,4; тщательно перемешивая.
При добавлении шлама в количестве менее 7% или более 8% уменьшается прочность бетонной смеси (вывод получен на основе экспериментов).
Растекаемость полученной смеси с осадкой конуса 14,4 см. Готовую смесь заливают в форму для образцов-кубов со стороной 7,07 см. Образцы выдерживаются в естественных условиях при температуре (20±3)°С и относительной влажности воздуха (95±5)%, ГОСТ 310.4-81. Испытания проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 310.2, ГОСТ 310.3, ГОСТ 310.4. Прочность в возрасте 28 суток составляет 11,73 МПа.
Изобретение поясняется примером его реализации (таблица 2).
| Таблица 2 | |||||
| Результаты испытаний | |||||
| № состава | Вещественный состав бетонной смеси, % по массе | Прочность при естественном твердении, 28 суток, МПа | |||
| Шлак | Горелая порода | Шлам | При сжатии | При растяжении на изгиб | |
| 1 | 86 | 6 | 8 | 11,73 | 7,00 |
| 2 | 88 | 5 | 7 | 10 | 5,97 |
| 3 | 87 | 6 | 7 | 10,8 | 6.44 |
В результате использования в бетонной смеси вместо природного сырья техногенных отходов, не требующих дополнительной их переработки (помола до удельной поверхности 400-450 м2/кг, специального обжига или тепловой обработки исходных компонентов), а значит изменения технологии производства (технологической линии), получив прочность при этом в возрасте 28 суток не менее 10 МПа (М 100), значительно увеличиваются объемы утилизируемых отходов, улучшается экологическая среда региона.
Использование общедоступных отходов местной промышленной сырьевой базы, предназначенных исключительно для утилизации, не вызывает больших транспортных расходов и существенно снижает себестоимость бетонной смеси.
Источники информации
1. Павленко С.И. Мелкозернистые бетоны из отходов промышленности. - М.: Изд. Ассоциации строительных вузов, 1997, С.109.
Бетонная смесь, включающая молотый сталелитейный шлак текущего выхода и добавку, отличающаяся тем, что она содержит в качестве добавки шлам-активизатор, полученный в результате нейтрализации известью отработанных электролитов тяговых кислотных аккумуляторов, дополнительно - горелые породы шахтного отвала, причем указанные шлак и порода совместно молотые до удельной поверхности 300-320 м2/кг, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Указанный шлак | 86-88 |
| Указанные горелые породы | 5-6 |
| Указанный шлам | 7-8 |
