Кладочная смесь
Владельцы патента RU 2493124:
Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (RU)
Кладочная смесь предназначена для приготовления растворов, для соединения элементов различных кладок (кирпича, природного камня, бетонных блоков). Технический результат заключается в вовлечении отхода производства глинозема - красного шлама - в изготовление сухих строительных смесей, что позволяет освободить занятые шламовыми полями территории при улучшении всех показателей готового кладочного раствора. Кладочная смесь включает в себя портландцемент - 14-17%, гашеную известь - 3-5%, кварцевый песок - 75,24-81,28%, стеарат кальция - 0,11-0,13%, олеат натрия - 0,11-0,13%, красный шлам - 1,5-4,5%. 1 табл.
Изобретение относится к области производства строительных материалов. Смесь предназначена для приготовления растворов для соединения элементов различных кладок (кирпича, природного камня, бетонных блоков).
Для каменной кладки чаще всего применяют цементные, цементно-известковые и цементно-глиняные растворы [1]. В цементно-известковые растворы обычно входят портландцемент, известь и кварцевый песок в различных пропорциях в зависимости от назначения в сочетании с небольшим количеством органических добавок [2]. Такой состав и был выбран в качестве прототипа. Слабыми местами кладочных растворов являются низкая прочность, недопустимая деформация при твердении, слабая водоудерживающая способность, невысокая прочность сцепления с кладкой и др.
Задачей изобретения является создание сухой цементно-известковой кладочной смеси с применением в качестве добавки отхода производства глинозема - красного шлама - при сохранении или улучшении всех показателей готового кладочного раствора.
Поставленная задача решается тем, что в состав кладочной смеси, включающей портландцемент, гашеную известь, кварцевый песок и органические добавки, согласно заявленному решению, в качестве органических добавок взяты стеарат кальция и олеат натрия, и также добавлен измельченный красный шлам с удельной поверхностью не менее 12000 см2/г, остаточной влажностью не более 2% и содержанием водорастворимых щелочей не более 0,6% при следующем содержании всех компонентов, % мас.:
портландцемент - 14-17,
гашеная известь - 3-5,
кварцевый песок - 75,24-81,28,
стеарат кальция - 0,11-0,13,
олеат натрия - 0,11-0,13,
красный шлам - 1,5-4,5.
Широкие экспериментальные исследования позволили определить как возможность достижения этой задачи, так и допустимые пределы содержания красного шлама в составе кладочных смесей. Опытным путем установлено, что красный шлам лучше всего вводить в состав в количестве 1,5-4,5%.
Красный шлам обладает сложным составом с содержанием Al2O3 - не менее 10%, Fe2O3 - не менее 50%, Na2O - не более 5%, TiO2 - до 7%, СаО - до 8%, SiO2 - до 6% и не может считаться эквивалентной заменой ни одного из других компонентов кладочной смеси.
В ходе опытов также выяснилось, что для приготовления растворов приемлемого качества пригоден лишь тонкоизмельченный красный шлам с удельной поверхностью не менее 12000 см2/г, остаточной влажностью не более 2% и содержанием водорастворимых щелочей не более 0,6%.
Красный шлам вводили в следующих количествах:
- контроль - 0%,
- вариант 1 - 1,5%,
- вариант 2 - 4,5%,
- вариант 3 - 2,5%.
В таблице приведены результаты тестовых испытаний растворов, приготовленных из кладочных смесей. Определение относительных линейных деформаций производилось на образцах размером 40×40×160 мм при температуре 20±2°С. Из таблицы видно, что добавление красного шлама изменяет кинетику развития деформаций при твердении, однако, в целом через 28 суток деформации оказываются близкими во всех вариантах и не выходят за рекомендуемый предел для кладочных растворов: 1,20 мм/м. Хорошо видно, что включение красного шлама в состав смесей существенно увеличивает прочностные характеристики: если прочность при изгибе возрастает незначительно, то при сжатии растет в 1,5-2 раза, а прочность сцепления с основанием увеличивается практически втрое. Также заметно подрастает и водоудерживающая способность.
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что вариант 1 и вариант 2,3 существенно улучшают качество кладочной смеси. Более высокие содержания красного шлама показали результаты хуже. Поэтому логично обозначить оптимальный диапазон содержания красного шлама как 1,5-4,5%.
Техническим результатом изобретения является вовлечение отхода производства глинозема - красного шлама - в изготовление сухих строительных смесей, что позволяет освободить занятые шламовыми полями территории и снижает стоимость готового продукта.
Источники информации
1. В.Г. Микульский и др. Строительные материалы. Учеб. изд. // М., Издательство ассоциации строительных вузов, 2004, с.308.
2. Э.Г. Мурадов. Материалы для приготовления бетонной смеси и строительного раствора // М. «Высшая школа», 1987, с.100.
| Таблица 1 | ||||||||||||
| Кладочная смесь | ||||||||||||
| № примеров | Исходные компоненты, % мас. | |||||||||||
| Портландцемент | Гашеная известь | Стеарат кальция | Стеарат натрия | Красный шлам | Кварцевый песок | |||||||
| 1 | 14,0 | 3,0 | 0,11 | 0,11 | 1,5 | 81,28 | ||||||
| 2 | 15,0 | 4,0 | 0,13 | 0,11 | 4,5 | 76,26 | ||||||
| 3 | 17,0 | 5,0 | 0,13 | 0,13 | 2,5 | 75,24 | ||||||
| 4 | 13,0 | 3,0 | 0,10 | 0,10 | 1,0 | 82,80 | ||||||
| 5 | 18,0 | 6,0 | 0,20 | 0,20 | 5,0 | 70,60 | ||||||
| Прототип | 17,0 | 5,0 | 0,11 | 0,11 | 0 | 77,78 | ||||||
| № примеров | Свойства | |||||||||||
| Водоудерживающая способность, % | Прочность при изгибе через 28 сут, МПа | Прочность при сжатии, МПа, через сут | Прочность сцепления с основанием через 28 сут, МПа | Линейная деформация, мм/м, через сут | ||||||||
| 3 | 7 | 28 | 1 | 7 | 14 | 20 | 23 | 28 | ||||
| 1 | 80,3 | 2,9 | 4,7 | 9,4 | 13,8 | 0,30 | 0,06 | 0,18 | -0,23 | -0,84 | -0,91 | -0,94 |
| 2 | 82,2 | 2,6 | 4,5 | 9,3 | 12,9 | 0,29 | 0,08 | 0,20 | -0,18 | -0,80 | -0,89 | -0,91 |
| 3 | 82,4 | 2,4 | 4,4 | 9,3 | 11,2 | 0,28 | 0,18 | 0,28 | -0,16 | -0,78 | -0,86 | -0,90 |
| 4 | 79,0 | 2,2 | 3,8 | 6,6 | 9,9 | 0,25 | 0,01 | 0,00 | -0,25 | -0,88 | -0,94 | -0,94 |
| 5 | 78,1 | 2,3 | 4,0 | 7,1 | 10,2 | 0,27 | 0,04 | -0,07 | -0,28 | -0,92 | -0,99 | -1,03 |
| Прототип | 77,5 | 2,1 | 1,2 | 3,0 | 7,2 | 0,11 | -0,01 | -0,06 | -0,51 | -0,87 | -0,99 | -1,00 |
Кладочная смесь, включающая портландцемент, гашеную известь, кварцевый песок и органические добавки, отличающаяся тем, что в качестве органических добавок взяты стеарат кальция и олеат натрия, и также добавлен измельченный красный шлам с удельной поверхностью не менее 12000 см2/г, остаточной влажностью не более 2% и содержанием водорастворимых щелочей не более 0,6% при следующем содержании всех компонентов, мас.%:
| портландцемент | 14-17 |
| гашеная известь | 3-5 |
| кварцевый песок | 75,24-81,28 |
| стеарат кальция | 0,11-0,13 |
| олеат натрия | 0,11-0,13 |
| красный шлам | 1,5-4,5 |
