Композиционная смесь для получения серного бетона
Изобретение относится к составам строительных бетонов и растворов, содержащих серу. Композиционная смесь содержит, мас.%: базальтовые отсевы 32,508-46,294, песок 22,1-31,0, доломитовый порошок 9,1-18,9, серу техническую 13,6-27,1, йод 0,006-0,012. Технический результат - получение бетона с улучшенной прочностью на растяжение, удар, истираемость.
Изобретение относится к составам строительных бетонов и растворов, содержащих серу.
Известен бетон для защиты от ионизирующих излучений [1], включающий вяжущее, тонкомолотую добавку, крупный и мелкий заполнитель и модифицирующую добавку, отличающийся тем, что он содержит в качестве тонкомолотой добавки сажу, в качестве мелкого и крупного заполнителей - дробленый каменный уголь с диаметром частиц 0,315-0,63 мм и 5-10 мм соответственно, в качестве модифицирующей добавки - керосин при следующем соотношении компонентов, мас.%: сера 28,7-33,2, сажа 3,4-5,2, песок из каменного угля с диаметром частиц 0,315-0,63 мм 19,3-22,8, щебень из каменного угля диаметром частиц 5-10 мм 38,1-48,2, керосин 0,4-0,7.
Недостаток смеси в том, что в ее состав входит каменный уголь, который может быть использован в качестве топлива. Использование его в качестве заполнителя нерационально.
Известна композиция для изготовления строительных изделий [2]. В данном патенте описывается композиция, включающая серу, добавку, наполнитель и заполнитель, отличающаяся тем, что в качестве заполнителя она содержит свинцовую дробь с диаметром частиц 3-4 мм, а в качестве добавки - парафин при следующем соотношении компонентов, мас.%: сера 7,55-9,5; парафин 0,45-0,5; наполнитель - отход производства оптического стекла с удельной поверхностью 2000-2200 см2/г 14-17; заполнитель - свинцовая дробь с диаметром частиц 3-4 мм - остальное. Изделия имеют среднюю плотность 6690-7230 кг/м3, водопоглощение за 24 ч - 0,15-0,18%. Технический результат - повышение средней плотности и снижение водопоглощения материала. Материал используется преимущественно для защиты от ионизирующего излучения.
Недостатком его является высокая стоимость материалов.
Известен способ ремонта бетонных и железобетонных покрытий [3], который включает удаление дефектного участка покрытия и заполнение этого участка строительным материалом, в качестве которого используют смесь серного вяжущего и минерального наполнителя при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%: серное вяжущее 30-99, минеральный наполнитель 1-70. Перед заполнением дефектного участка покрытия строительный материал нагревают и укладывают при температуре 120-180°С, а очищенную поверхность дефектного участка прогревают до температуры 80-120°С на глубину не менее 20 мм. Максимальный диаметр зерен минерального наполнителя строительного материала не превышает 30% глубины дефектного участка. Очищенную и прогретую поверхность дефектного участка грунтуют серным вяжущим при температуре 120-180°С.
Известна комплексная добавка для бетонных и растворных смесей [4], содержащая хромат калия, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит серу и известь при следующем соотношении компонентов, сух. мас.%:
| Хромат калия | 40,0-60,0 |
| Сера | 26,0-39,0 |
| Известь | 21,0-14,0 |
Известно вяжущее [5], содержащее наполнитель, серу, стабилизатор полимерной серы. Отличительной особенностью его является то, что в качестве наполнителя использован известняк доломитизированный, а в качестве стабилизатора - тетраполисульфид при следующем содержании исходных компонентов, мас.%:
| Известняк доломитизированный | 50,0-66,7 |
| Сера элементарная | 26,7-49,5 |
| Тетраполисульфид | 0,3-10,0 |
Недостаток смеси в том, что полимерная составляющая серы требует стабилизации, а вещество, представленное в качестве стабилизатора - тетраполисульфид, недостаточно надежно фиксирует полимерную структуру и с течением времени последняя превращается в кристаллическую. Это снижает качество бетона.
Задачей, поставленной авторами полезной модели, является получение строительного материала с высокими физико-механическими показателями.
Авторами при детальном изучении температурного, химического и механического способов модификации серного расплава, с целью получения серного вяжущего было установлено, что изменением температурного режима плавления серы часть ее кристаллов можно перевести в полимерную модификацию, что существенно снижает хрупкость затвердевшего серного расплава и улучшает деформационные свойства. Но температурная модификация требует химической стабилизации, так как полимерная составляющая серы неустойчива во времени и в течение нескольких дней реверсирует в кристаллическую. В качестве стабилизаторов были рассмотрены производные циклических и алициклических соединений: парафин, нафталин, антрацен, стирол, дициклопентадиен, а также йод. Последний модификатор - йод оказался по своим химическим свойствам наиболее подходящим для наполнителя в виде доломитового порошка и заполнителей в виде отсевов базальта и песка. На основе этих составляющих были получены серные бетоны с наиболее высокими физико-механическими характеристиками.
Задача решена следующим образом: в качестве наполнителя использован доломитовый порошок с высокой степенью дисперсности, а в качестве заполнителя - базальтовые отсевы (щебень) и песок. Высокие физико-механические свойства достигнуты за счет использования в качестве вяжущего вещества - серы, а в качестве модифицирующей добавки - йода.
В результате получена композиционная смесь для получения серного бетона, включающая серу техническую, йод, неорганический мелкодисперсный наполнитель, заполнитель, отличающаяся тем, что содержит в качестве мелкодисперсного наполнителя доломитовый порошок, в качестве заполнителя - базальтовые отсевы и песок при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
| Базальтовые отсевы | 32,508-46,294 |
| Песок | 22,1-31,00 |
| Доломитовый порошок | 9,1-18,9 |
| Сера техническая | 13,6-27,1 |
| Йод | 0,006-0,012 |
При этом используется сера техническая (комовая или газовая), отвечающая требованиям ГОСТ 127-76.
Серный бетон получают замешиванием упомянутых ингредиентов с подогревом.
Полученный серный бетон обладает высокой прочностью, низким водопоглощением, высокой морозо-, атмосферо- и химической стойкостью к большинству минеральных кислот и нефтепродуктов, низкой теплоэлектропроводностью.
Изобретение пригодно для изготовления как сборных, так и монолитных конструкций, применяемых для эксплуатации в агрессивных средах, для устройства дорог и изготовления коррозионно-стойких строительных конструкций и изделий промышленного и гражданского назначения, а также конструкций, к которым предъявляются повышенные эксплуатационные требования.
Серный бетон, полученный из заявленной композиции, отличается от обычного бетона на цементе тем, что успешно противостоит воздействию агрессивных сред (кислотам, солям). Обладает повышенной морозостойкостью, водонепроницаемостью и прочностью. С серным бетоном можно успешно работать и при отрицательных температурах, где обычным бетонам требуется прогрев.
По физико-механическим показателям серный бетон соответствует следующим нормам:
| Прочность, МПа: | |
| на сжатие | 50 |
| на изгиб | 9,0 |
| на растяжение | 5,0 |
| Водопоглощение, % (не более) | 0,05 |
| Воздушные пустоты, % (в пределах) | 4-8 |
| Химическая стойкость в водной среде с кислотностью | рН=3 |
| Удельный вес, кг/м3 | 2350-2700 |
По своим прочностным свойствам серный бетон соответствует всем требованиям, предъявляемым к обычным бетонам, а в отдельных случаях, например в условиях агрессивных сред, его применение является более предпочтительным.
Список использованных источников информации
1. Заявка №2002110088/03, Россия, Бетон для защиты от ионизирующего излучения.
2. 3аявка №99103937/04, Россия, Композиция для изготовления строительных изделий.
3. Заявка №7842122, Украина, Способ ремонта бетонных покрытий.
4. Заявка №2002103640, Способ ремонта бетонных и железобетонных покрытий.
5. Заявка: 2002116134/03, Россия, Вяжущее (прототип).
Композиционная смесь для получения серного бетона, включающая серу техническую, йод, неорганический мелкодисперсный наполнитель, заполнитель, отличающаяся тем, что содержит в качестве мелкодисперсного наполнителя - доломитовый порошок, в качестве заполнителя - базальтовые отсевы и песок при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| базальтовые отсевы | 32,508-46,294 |
| песок | 22,1-31,0 |
| доломитовый порошок | 9,1-18,9 |
| сера техническая | 13,6-27,1 |
| йод | 0,006-0,012 |
